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Volume numérique
#1
Bonjour

Comme on peut lire beaucoup de choses au sujet des volumes numériques, voici quelques éléments pour essayer de fixer les idées.

Naturellement, je peux faire des erreurs, et il ne faut pas hésiter à les pointer.


Une piste 16 bits a des échantillons entiers compris tire 0 et 65536 (2 puissance 16)

Une piste 24 bits a des échantillons entiers compris entre 0 et 16777216 (2 puissance 24)

Il n'y a qu'une seule manière d'appliquer une atténuation de volume A, c'est de multiplier les échantillons par
[10 puissance A/20)]

Par exemple atténuer de 10 dB revient à multiplier les échantillons par 0.3162277...
Atténuer de 35 dB revient à multiplier les échantillons par 0.01778279...

Naturellement, on est obligé "d'arrondir" le dernier chiffre obtenu et de supprimer les chiffres au delà de 16 ou 24 bits. On y reviendra.

Commençons par prendre une piste 16 bits et appliquons lui une atténuation forte de 48 dB et restons en 16 bits. On a multiplié les échantillons par environ 0.004 et il est simple de se rendre compte que l'on n'a plus que 8 bits significatifs et plus 16. On a perdu 8 bits de définition et de dynamique.
C'est la catastrophe des volumes numériques en 16 bits au "tout début" et de l'idée assez générale de la mauvaise qualité des volumes numériques et de la perte de dynamique associée.

Mais à présent, sur cette piste 16 bits, faisons les calculs en 24 bits et conservons le résultat en 24 bits.
On a toujours perdu 8 bits, mais il en reste 16 et on n'a strictement rien perdu en dynamique.

Avec une piste 24 bits, en faisant les calculs sur 32 bits, et en appliquant une atténuation de 48 dB, puis en repassant en 24 bits, on perd 8 bits, mais on a bien conservé 24 bits et on a aucune perte de dynamique.

Quelles sont les "erreurs" commises en appliquant un volume numérique?
La seule que l'on fasse, c'est que l'on est obligé d'arrondir le dernier chiffre et que l'on est obligé de laisser tomber les chiffres qui suivent.

Ces erreurs d'arrondi et de troncature sont aussi sources de catastrophes dans les premières implémentations de volume numérique.

Parce qu'aussi étrange et surprenant que cela paraisse, si l'on effectue "simplement" cet arrondi de manière classique, on génère des distorsions numériques cumulatives sur toutes les fréquences, parfaitement audibles en 16 bits et très désagréables, un peu moins audibles en 24 bits mais néanmoins présentes.
Par exemple, tirer au hasard le dernier chiffre retenu pour l'arrondi est meilleur qu'un arrondi classique.

C'est le domaine du "dither", qui revient en gros à remplacer les distorsions numériques produites par les arrondis et troncatures par un bruit de niveau -144 dBFS, qui lui ne pose aucun problème audible.
On peut en plus repousser ce bruit au delà des fréquences audibles, c'est le domaine du "noise shaping".

Des DAC comme le Tambaqui de Mola Mola ou les Weiss 501/502 diposent de dither.

Vous pouvez voir Bruno Putzeys (Mola Mola, Kii, Purify, etc) en parler dans cette vidéo autour de 14 minutes.





Conclusion personnelle
Quand on dispose d'un DAC avec un "bon" volume numérique ET une impédance de sortie adéquate ET un niveau de sortie permettant un gain suffisant, on peut le brancher directement sur un bloc de puissance. Un préampli analogique devient non seulement inutile mais ne peut que dégrader le rendu global en ajoutant des composants sur le trajet du signal. Certes, il est possible qu'un préampli semble "améliorer" les choses même dans ce cas. Cela peut être des questions d'impédance ou de gain, mais sans doute pas de volume numérique.

Enfin, certains prétendent qu'il est possible de ne pas avoir d'arrondi à faire en choisissant bien les atténuations afin que les opérations "tombent" juste.

On est en présence d'entiers. Appliquer un volume numérique c'est multiplier par [10 puissance(A/20)], soit diviser par 1/[10 puissance(A/20)]
Si ce diviseur n'est pas entier, il n'y a aucune chance que la division "tombe juste".
Si ce diviseur est entier, il faut que cela soit un diviseur commun à tous les entiers entre 1 et 65536 pour une piste 16 bits. Mais pas de chance, le PGCD de ces nombres (Plus Grand Commun Diviseur) est 1. Idem en 24 bits.

Je ne nie pas que certains puissent entendre des différences avec ce type de volume dont personne ne sait vraiment comment il est fait.
Mais pour mémoire, une simple différence d'activité d'un FPGA peut conduire à des différences notables, ou bien sur les premiers lecteurs réseau Linn, une piste 16 bits et la même piste 16 bits passée en 24 bits en rajoutant des 0 ne sonnaient pas pareil (sans aucun volume numérique): les circuits utilisés en 16 et 24 bits étaient différents. Sur le Lumin A1, l'activation du volume numérique, même sans s'en servir en restant à 0 dBFS, dégradait le rendu parce qu'on passait par des circuits supplémentaires.

Amicalement
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#2
Voilà un bon résumé du sujet. Cela signifie qu’aujourd’hui, sur des DAC récents, qui travaillent tous au moins en 32bits, l’atténuation numérique n’est pas un souci.
Reste l’adaptation d’impédance et le gain max en sortie pour attaquer l’ampli de puissance, mais avec le Tambaqui, par exemple, qui fait ses calculs en 64bits, et a un niveau de sortie à 6V (3V en single-ended), je peux confirmer qu’il pilote les blocs mono Ypsilon Aelius II, de façon magnifique. L’atténuation nécessaire varie entre -30dB et -10dB, avec une médiane vers -24dB.
NUC+Uptone JS-2, Roon, MSB Premier, Soulution 511, Magico S3 MkII, Câbles Crystal
Mon instal. : ici
Guide Acoustique : 
Playlist: Qobuz
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#3
Excellent sujet qui amènera, je l'espère, des éléments à ma pérégrination actuelle sur le Leedh Processing et tutti quenti... Sachant que la gestion du volume toute seule ne suffit pas...
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#4
salut tous
bonjour Thierry et merci pour ce partage [Image: sjd9.gif][Image: sjd9.gif]

espérant que tu m 'en excuseras , mais je reviens sur ce qui pourrait semblé être un détails Angel
sauf peut être pour ceux , qui comme moi Blush  n' utilise pas encore de matériel récent incluant des convertisseurs  32 bits ou voir même plus



Citation :Commençons par prendre une piste 16 bits et appliquons lui une atténuation forte de 48 dB et restons en 16 bits. On a multiplié les échantillons par environ 0.004 et il est simple de se rendre compte que l'on n'a plus que 8 bits significatifs et plus 16. On a perdu 8 bits de définition et de dynamique.
C'est la catastrophe des volumes numériques en 16 bits au "tout début" et de l'idée assez générale de la mauvaise qualité des volumes numériques et de la perte de dynamique associée.

Mais à présent, sur cette piste 16 bits, faisons les calculs en 24 bits et conservons le résultat en 24 bits.
On a toujours perdu 8 bits, mais il en reste 16 et on n'a strictement rien perdu en dynamique.

à mon humble avis ,(tout au moins dans ce cas ^^) pour  profité au mieux de l 'opportunité de pouvoir raccourcir le chenin en plaçant directement une sortie Dac ( ou source ) disposant d 'une gestion numerique sur un bloc de puissance
il faut .......je pense .........aussi prêter attention au niveaux  en sortie max de celles ci  VS la sensibilité de l 'ampli

je prends un ex
at home .......
avec un dac 24 bits , ayant en sortie ,un niveaux  de 4,4 volts max associé à un bloc d' amplification ayant une sensibilité de 1 volt  
n 'ayant pas le besoin de pousser dans ces retranchements  cet ampli pour mes  écoutes et pour pouvoir assurer une bonne dynamique aussi de sa part ,j'' imagine qu’environ une tension deux fois moindre en entrée  sera largement suffisant , soit 0,5volt

ce qui fait qu' aux mieux , à volume d' écoute soutenue , il faudra appliquer une attenuation d' office de moins 18 db .
et que , pour des écoutes plus intimiste , il faudra descendre d'environ à moins 60/70db d 'attenuation
et là .....à l 'écoute, cela manquera  cruellement de vie ,de dynamique .... Angry

je pense tout au moins dans ce cas , que cette relation entre le niveaux de sortie dac max vs sensibilité d 'ampli peut avoir une  forte influence sur la perte de dynamique à bas volume d' écoute et que l 'on peux aussi prendre ce vecteur en considération
en tout cas ,à mon humble avis.... pour l' avoir ressenti , avec un dac 24 bits Blush (associée au support  cd)

ps :
aucun aprioris de ma part sur ce mode d 'attenuation numerique VS ana
je combine les deux Cool
my systeme "Phifi"
 source ,Wadia 21 I ;Bi -amplification : Nakamichi Pa 7
 enceintes Infinity Kappa 9a
 Dcx 24/96 modifié 
caissons Diy sur base 33 Focal associés à un  Pioneer M90a
diffusion au plafond , hp diy ( Focal ) asservi par un Harman Kardon 7300 (mode logic 7 )
gestion des différents niveaux , pré MSB Technology
câble hp et secteur Diy







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#5
Je suis surpris par la nécessité d’améliorer du 24bits avec du dithering et/ou du noise shaping.

Un bruit de quantification en 24bits est de l’ordre de -144dBFS. En mettant le son à fond (disons 0dBFS=120dB SPL… plus de la sono que de la hifi), le bruit de quantification est à -24dB SPL : une puissance 250 fois plus faible que le seuil de l’audition (0dB SPL).

NB, les calculs internes en 64bits dans Cubase, logiciel leader en production musicale datent de 2017 (v9.5)… c’est relativement récent. Avant on était en 32bits, donc 24pour la mantisse, 8 pour l’exposant.
Salon : paire de Devialet II 98dB
Bureau : piano numérique Yamaha N1X (6x30W), DAC/ADC Steinberg UR22, casque AKG702
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#6
Bonjour

@gonzo
Je suis d'accord avec toi. Niveau de sortie du DAC et sensibilité du bloc de puissance sont à considérer.

De la même manière que puissance ampli/sensibilité-impédance enceintes

Mais bon, -48 dB ne posent pas de problèmes dès que l'on fait les calculs en 32 bits, et c'est déjà une atténuation énorme.
Quand le volume est effectué sur 64 bits, on peut faire des atténuations encore plus importantes.



@floyer
Les 144 dBFS que j'ai mentionnés c'est le niveau du bruit rajouté lors du dither. Effectivement inaudible.

Voici des explications sur ces cochonneries de distorsions. Comme je l'ai dit en 24 bits c'est beaucoup moins audible, voire totalement inaudible en fonction de l'ensemble des maillons et de la pièce.





Amicalement
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#7
-144dBFS est à la fois l'ordre de grandeur du dithering lorsque l'on applique ce dernier, et à la fois l'ordre de grandeur du bruit de quantification qui apparait sous une forme (bruit blanc) ou une autre (distorsion). Ces -144dBFS ont beau être concentrés sur peu de fréquences, cela ne fait que -144dBFS. C'est sûr qu'avec un signal -60dBFS quantifié 8 bits (en 8bits, on n'a que 48dB de rapport signal/bruit)... la situation est assez différente. Et effectivement, il vaut mieux de façon général un bruit diffus sur plusieurs fréquences que concentré.

EDIT: Le bruit de quantification par harmonique pourrait être encore plus faible (-160dBFS sur https://www.soundguys.com/what-is-dither-23700/)

La vidéo est instructive.
Salon : paire de Devialet II 98dB
Bureau : piano numérique Yamaha N1X (6x30W), DAC/ADC Steinberg UR22, casque AKG702
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#8
Re bonsoir


Je n'essaie évidemment pas "d'évangéliser", mais juste de donner des pistes d'explications sur la nature d'un volume numérique  les errements des débuts de volumes numériques (16 bits puis absence de dither).

Et un peu aussi, tordre le cou aux idées préconçues sur "l'âme d'un système" constituée d'un préampli  Wink

Amicalement
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#9
Un système à mono source et full numérique !
Le luxe est une affaire d'argent. L'élégance est une question d'éducation.



  Hifitub est ici

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#10
Oops,  j'ai oublié les possesseurs de vinyles, bandes et K7  Wink
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