Quelle est la résolution réelle d'un CD ?

[JM Plantefeve]

Bonsoir jimbee,

15 bits + un pour le signe équivaut à 16 bits, soit une plage de 96 dB
Je ne crois pas. Je parlerais plutôt d'une plage de 90dB.

0111 1111 1111 1111 -0dBfs (+32767)10
0100 0000 0000 0000 -6
0010 0000 0000 0000 -12
0001 0000 0000 0000 -18
0000 1000 0000 0000 -24
0000 0100 0000 0000 -30
0000 0010 0000 0000 -36
0000 0001 0000 0000 -42
0000 0000 1000 0000 -48
0000 0000 0100 0000 -54
0000 0000 0010 0000 -60
0000 0000 0001 0000 -66
0000 0000 0000 1000 -72
0000 0000 0000 0100 -78
0000 0000 0000 0010 -84
0000 0000 0000 0001 -90 (+1)10
0000 0000 0000 0000 -∞ (0)10
1111 1111 1111 1111 -90 (-1)10
....
1000 0000 0000 0000 -0dBfs (-32768)10

Jean-Marc.

[jimbee]

Bonsoir jimbee,

15 bits + un pour le signe équivaut à 16 bits, soit une plage de 96 dB
Je ne crois pas. Je parlerais plutôt d'une plage de 90dB.

0111 1111 1111 1111 -0dBfs (+37767)10
0100 0000 0000 0000 -6
0010 0000 0000 0000 -12
0001 0000 0000 0000 -18
0000 1000 0000 0000 -24
0000 0100 0000 0000 -30
0000 0010 0000 0000 -36
0000 0001 0000 0000 -42
0000 0000 1000 0000 -48
0000 0000 0100 0000 -54
0000 0000 0010 0000 -60
0000 0000 0001 0000 -66
0000 0000 0000 1000 -72
0000 0000 0000 0100 -78
0000 0000 0000 0010 -84
0000 0000 0000 0001 -90 (+1)10
0000 0000 0000 0000 -∞ (0)10
1111 1111 1111 1111 -90 (-1)10
....
1000 0000 0000 0000 -0dBfs (-37768)10

Jean-Marc.

Bonjour Jean-Marc,

Yes but, mais là, tu as décrit une plage de 90dB (2^15) pour les "+" et une autre de 90dB (2^15) pour les "-" donc une totale de 96dB,
izenotite ?

[JM Plantefeve]

jimbee,

izenotite ?
Hihi ! René Goscinny a dû passer par là...

Simplifions au traitement d'un sinus :

• à 0dBfs, la valeur instantanée oscillera entre -32767 et +32767
  
• à -90dBfs, la valeur instantanée oscillera entre -1 et +1
  

Bien à toi, Jean-Marc.

[jimbee]

Simplifions au traitement d'un sinus :

• à 0dBfs, la valeur instantanée oscillera entre -37767 et +37767
  
• à -90dBfs, la valeur instantanée oscillera entre -1 et +1
  

Bien à toi, Jean-Marc.

C'est selon qu'on prend en référence le silence ou le plus petit signal.

[jsilvestre]

jimbee,

izenotite ?
Hihi ! René Goscinny a dû passer par là...

Simplifions au traitement d'un sinus :

• à 0dBfs, la valeur instantanée oscillera entre -37767 et +37767
  
• à -90dBfs, la valeur instantanée oscillera entre -1 et +1
  

Bien à toi, Jean-Marc.

Bonjour Jean-Marc,

sur le principe 0dB c'est entre -32768 et +32767 pour que la somme fasse 65536 en comptant le zéro.
Le décalage de 1 est bien embêtant mais les dspmatheux ont trouvé une solution que j'ai oubliée...

Joël

[jsilvestre]

La résolution ne change pas selon le niveau du signal, c’est la THD et le rapport signal à bruit qui change.
Le problème coté vient du non respect par les fournisseur de contenus (en premier les services de streaming qui normalisent les pistes aux max, à 0dBFS), au lieu de respecter les niveaux standardisés. Le signal ne devrait jamais atteindre 0dBFS.
Les niveaux standards sont respectés en vidéo, ce qui explique que quand vous passez de l’écoute de musique sur votre ordi à un film que le son soit environ 10dB plus faible.

Les vieux CD en général respectaient les niveaux standards. Le niveau max devrait y être vers les -12dBFS, soit 2bits de moins, 14bits de dynamique étant suffisants.

Les premiers lecteurs de CD étaient en 14b mais avec suréchantillonnage (TDA 1540).

Bonjour,

pourquoi le signal devrait être limité à -12dB? Ce serait du gâchis!
Sur les cd audio la limite que je connais est à -0.3dB pour laisser une marge au suréchantillonneur, sans il risque de saturer de temps à autre.

Un niveau plus faible peut être une volonté artistique pour mettre en adéquation le volume au style de musique.

Depuis quelques années la guerre du volume fait grimper le niveau moyen en abusant de limiteurs anticipatifs rapides qui écrasent les crêtes sans trop créer de distorsions de saturation. J'imagine que cette guerre n'a pas lieu dans le son cinéma...

Jpël

[jsilvestre]

Bonjour Calculette, (Denis?)

Vos observations sont très interessantes, elles corroborent (mais avec des chiffres) mes propres observations qui étaient uniquement qualitatives.
Je me joints donc à vous pour demander aux spécialistes de clarifier ce point et répondre à vos questions.


Je voudrais aussi rajouter une question relative aux radios sur le web.
J'écoute souvent le direct de France Musique à un certain niveau.
Si je rate mon emission favorite (Banzzaï pour ne pas la nommer), je la prends sur la réécoute. Et là surprise, il me faut remonter le niveau sonore de manière systématique.

La premiere question est: quelle est la technique de sauvegarde des emissions de France Musique?
J'imaginais qu'ils enregistraient le fichier du direct numérisé sans traitement et dans ces conditions pourquoi le niveau changerait-il?
Il se pourrait qu'ils appliquent une compression pour réduire le volume memoire requis. Alors pourquoi le niveau sonore global est il réduit si on applique une compression?

Merci d'avance et excellente journée à tous. Jacques

Bonjour Jacques,

les flux radios sont compressés avec pertes, la notion de bits, de résolution et de volume devient très floue. Il faut gagner de la place à tout prix!
Le mp3 et autres formats compressés ont un tag pour le volume de lecture, "replay gain" chez les brexités et assimilés. Peut être voir avec le lecteur que tu utilises s'il honore bien ce "replay gain".

Joël

[jsilvestre]

Je voudrais essayer de resumer ce que je comprends de ces différents messages:
16 bits permettent de coder des signaux dont l'amplitude maxi est définie par 15 bits sachant que le 16eme identifie le signe. Soit 90dB entre le maxi et le mini)
Une dynamique de 60dB est suffisante pour créer un enregistrement satisfaisant ce qui ne nécessite que 10 bits plus un 11eme identifiant le signe.
Il reste donc 5 dB de marge que l'on peut utiliser pour compenser des fortissimi ou des pianissimi imprévus.
Selon la philosophie retenue pour utiliser cette marge, le résultat global peut sonner significativement plus ou moins fort.

Est-ce correct?

Dans ton calcul la marge n'est pas de 5dB mais de 5 bits ce qui fait nettement plus que 5dB.
Dans un CD les imprévus n'existent pas, l'informatique sait exactement le niveau maxi des pistes et sait facilement tout recalibrer pour utiliser tous les bits disponibles.

Joël

[JM Plantefeve]

Bonsoir jimbee,

C'est selon qu'on prend en référence le silence ou le plus petit signal.
Le silence numérique, c'est -∞dBfs. Il était question de plage dynamique numérique, 96dB ou 90dB ?

Jean-Marc.

[xn]

Bonjour Jean-Marc,
La plage utile en 16 bits varie bien sur 65536 valeurs (-32768 à +32767).
La dynamique théorique possible doit s'établir par rapport non pas au 0 (ou -32768 lorsque l'on est en signé comme dans ton exemple), mais par rapport au bruit de quantification puisque c'est ce bruit lié à la quantification elle-même qui devient la limite en dessous de laquelle le signal n'est plus encodé correctement (il devient un bruit décorrélé du signal et le signal disparaît).
On établi donc la dynamique comme étant le rapport (signal max + bruit de quantification) / bruit de quantification.
Le bruit de quantification est un bruit aléatoire lorsque le signal n'est pas corrélé avec la fréquence d'échantillonnage (ce qui est toujours le cas en audio). L’amplitude de ce bruit qui est la différence entre le signal original et sa version quantifiée est alors uniformément répartie entre 0 et 1/2 LSB.
Ceci faisant, on obtient aisément le rapport (signal + bruit)/bruit (pour un signal sinusoïdal) comme étant égal à 6.N + 1,8 (N étant le nombre de bits d'encodage).
Pour 16 bits : 97,8 dB est donc la dynamique théorique.

Dans la pratique, il faut évidemment que l'étage d'entrée analogique soit capable d'une telle dynamique (ou niveau de bruit inférieur au bruit de quantification numérique rapporté au signal maxi). Les CAN ont en général entre 1 et 2 bits de bruit. Il faut donc un CAN 17 à 18 bits pour garantir 16 bits vrais.

Dans le cas qui nous intéresse : l'audio, 16 bits, donc plus de 97 dB de dynamique, sont largement suffisants considérant que le niveau de bruit dans un local d'écoute varie entre 20 dB SPL pour les meilleurs et 50 dB SPL pour un mauvais salon en ville, ce qui permettrait théoriquement d'écouter les crêtes à 97+20 = 117 dB SPL pour les meilleurs et 147 dB SPL pour les moins bons. C'est déjà bien trop pour nos oreilles.
Un bon salon sera autour de 35 dB SPL, soit un max à 132 dB SPL. Les 3 à 4 bits de marge sont très suffisants.

Edit : une fois ceci dit, on peut s’interroger sur l'intérêt du 24 bits à l'écoute. Réponse : aucun à part le marketing et les histoires de sous-sous. Ca facilite nécessairement le travail de mastering, mais une fois mis sur la galette (où la carte SD ou la clef USB ou le HDD...) à écouter 16 bits sont plus que suffisants. Il en va de même avec la fréquence d'échantillonnage, 44,1 KHz (ou 48 kHz) sont nécessaires et suffisant. Plus n'apporte absolument rien, mais ça se vend plus cher