Comprendre les spectres et les différences entre échantillonnages (Audacity)

[KenObi]

Depuis un moment je m’interroge sur la signification de certains points apparaissant lors de l’analyse de spectre de pistes via Audacity.
En pur noob que je suis - et j’ai honte, oh que oui ! - j’implore la bienveillance des chamans du forum pour éclaircir quelques détails de vaudou numérique afin d'apaiser mes nuits angoissées.

Sur des fichiers numériques qui proclament avec arrogance (c’est une image) par exemple du 24 bit - 192 kHz, le spectrogramme a, assez souvent, tendance à ne pas dépasser les 7kHz (l'audition humaine 20-20kHz, correspondant peu ou prou à ce que permet le format CD) - notamment pour des solos de piano classique. Je croyais le piano capable de monter nettement plus dans les fréquences émises, entre autres avec les « harmoniques » produites.
Est-ce un choix de l’ingé son, des éditeurs, une limite des micros ?…

Je joins 2 copies écrans qui m’interrogent, à chaque fois deux flac des mêmes extraits, mais à des échantillonnages différents, de sources différentes.



Une première question concerne l’axe des ordonnées en dB. J’ai toujours eu un peu de mal à comprendre l’affichage (sur certains préamplificateurs) en négatif « -n dB ». Je suppose qu’il s’agit de l’atténuation du signal qui serait toujours au niveau max (du rapport signal bruit ?), avant que l’ampli le renvoie avec son coefficient multiplicateur (fixe ?) dans les HP.
Me gouré-je ?

Sur la copie écran de l’extrait « Still awake » (from Layers of Life du Emil Brandqvist Trio (2023) chez SKIP Records), on voit que pour le fichier 16 bit, l’analyse du spectre affiche un max de « -13 dB », contre celui de 24 bit qui plafonne à « -12 dB ».
J’aurais tendance à croire que, puisque -13 > -12, comme dans un rapport signal/bruit (?), la version CD (16 bit-44.1 kHz) est de meilleure qualité que la version HiRes. D’autant que la courbe affichée semble présenter plus de variété (hachage plus contrasté entre 3kHz et 20kHz). Ce qui m’inciterait (bêtement, j’avoue) à imaginer une meilleure dynamique avec des transitoires plus « performants ».
Je note aussi que le spectre du fichier à 96kHz commence à 100Hz, vs 50 Hz pour la version CD.
C’est quoi cette arnaque ?
Je suis perdu.

Quand vous aurez fini de vous marrer devant mon abyssale inculture audio-numérique - je suppose avoir pu enfiler, ici, un paquet de perles de bêtise -, merci d’avoir l’obligeance bienveillante de faire mon éducation
Et désolé si ces questions ont déjà "été répondues" (comme on dit maintenant... triste époque )

En tout cas, la différence des spectres pour un même enregistrement est assez étonnante.

Même remarques concernant ce second exemple : fichiers « Bach arr. Rachmaninov » :

[Le Moine Bleu]

Hello! devant tant d'angoisse , je vais essayer de repondre point par point, en esperant ne pas dire trop de conneries; car tout ca commence à bien loin...

(06-24-2024, 11:25 AM)KenObi a écrit : Sur des fichiers numériques qui proclament avec arrogance (c’est une image) par exemple du 24 bit - 192 kHz, le spectrogramme a, assez souvent, tendance à ne pas dépasser les 7kHz 

Tu confonds spectre , donc bande passante, dans le monde analogique, et frequence d'echantillonnage, dans le monde numérique.
La valeur de la freq d'echantillonnage n'a aucune autre incidence sur la bande passante d'un signal autre que celle decoulant du theoreme de Shannon, ou Nyquist, je ne sais plus trop la difference entre les deux, qui dit en gros que la frequence maximale pouvant etre reproduite avec un echantillonnag donné ne peut qu'etre inferieure ou egale a la moitié de cette frequence d'echantillonnage. (Fmax inferieur à Fe/2)
Elle permet par contre, un plus grand nombre d'echantillons, donc une plsu grande precision dans le codage...

Ca se voit sur tes formes d'ondes...

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(06-24-2024, 11:25 AM)KenObi a écrit : ...la courbe affichée semble présenter plus de variété (hachage plus contrasté entre 3kHz et 20kHz). Ce qui m’inciterait (bêtement, j’avoue) à imaginer une meilleure dynamique avec des transitoires plus « performants ».
Je note aussi que le spectre du fichier à 96kHz commence à 100Hz, vs 50 Hz pour la version CD.
C

Là, tu confonds spectre (repartition des frequences a un instant donné) et forme d'onde (evolution du niveau d'un signal en fonction du temps
Et tu touches du doigt un truc tres important, c'est la fenetre de temps utilisée pour analyser la composition spectrale d'un signal se deroulant dans le temps...

C'est là ou je me noie, en pensant à des trucs que je n'ai jamais reussi a comprendre clairement , en fait... transformee de Fourrier, fenetres d'echantillonnage, et le reste...

Mais en tout cas, c'est pour ca que le spectre d'un signal echantillonné a 44,1 estplus HACHE que celui echantillonne plus haut: c'est moins precis en frequence... Il y a aussi l'influence de la fenetre d'echantillonnage (sur ton spectre, c'est une fenetre de Hann... il y en a d'autres, possibles, que tu pourrais choisir dans Audacity...
https://www.ni.com/fr/shop/data-acquisit...owing.html
Ce lien juste pour dire que c'est vachement compliqué... En fait ca s'appelle le Traitement du Signal... Et a prend la tete...

[mélaudiophile]

Salut,
il faut considérer les formats comme des bouteilles, qui contiennent ce qu'on y met. On peut avoir une grande bouteille avec peu de vin, une plus petite remplie au maximum. Ceux qui remplissent les bouteilles sont ceux qui font les enregistrements et ensuite le mastering.

Il y a en effet des fichiers HR qui sont plus compressés que des fichiers 16/44, avec Foobar 2000 et le plugin Dynamic Range meter tu peux voir la plage dynamique des fichiers, plus le chiffre est grand moins le fichier est compressé.
J'avais déjà posté ceci, c'est éloquent, la différence entre le premier CD et le fichier en HR:


2e exemple:


Il y a de mauvais vinyles, de mauvais CDs, de mauvais fichiers HR..... En principe on choisit l'échantillonnage le plus fin (24/192) qui offre le meilleur son, sans garantie que ce soit mieux mais c'est souvent le cas quand même - par exemple les rééditions de Neil Young en HR

jean

[Le Moine Bleu]

(06-24-2024, 11:25 AM)KenObi a écrit : Une première question concerne l’axe des ordonnées en dB.

L'axe des ordonnées des niveaux, en numerique, est un peu contre intuitif, car au lieu de commencer en croisant l'axe des abscisses en 0, et en montant ..vers l'infini, et au delà, d'ou la fleche classiquement presente sur la representation d'un repere orthonormé dont les axes se croisent en l'origine 0, comme disaient nos profs de maths, il commence factuellement en haut, en talonnant à une valeur max qui est le 0dB numerique..

Le 0dB numerique representant le niveau analogique maximum pouvant etre echantillonné. Il correspond au OdB analogique, qui est le niveau en dB correspondant à la tension nominale d'un signal , soit 0,775V.

Tous les niveaux sont alors calculs par rapport a ce 0dB , et sont donc tous decrits sur une echelle negative... Un niveau de -12dB correspond donc a un niveau de signal plus ...élevé   que celui qui correspond a un niveau de -13dB...
Le plus bas niveau se retrouvera donc tutoyer le niveau de bruit residuel, par exemple vers -110dB, voire plus, vers 130/140dB , dependant du nombre de bits de quantification... (16,24,32 Bits)

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(06-24-2024, 11:25 AM)KenObi a écrit : Je note aussi que le spectre du fichier à 96kHz commence à 100Hz, vs 50 Hz pour la version CD.
C’est quoi cette arnaque ?
Je suis perdu.

Pas de reponse a ca, mais c'est peut etre parce que les echelles des abscisses ne sont tout simplement pas les memes... peut etre une preference d'affichage dans Audacity...

Quant a la limitation du spectre a 8Khz sur une des formes d'ondes, c'est bizarre, a moins que ca ne vienne de la source?

J'ai essayé de repondre point par point, histoire que le marchand de sables puisse passer plus sereinement...

[KenObi]

(06-24-2024, 12:05 PM)Le Moine Bleu a écrit :

(06-24-2024, 11:25 AM)KenObi a écrit : Sur des fichiers numériques qui proclament avec arrogance (c’est une image) par exemple du 24 bit - 192 kHz, le spectrogramme a, assez souvent, tendance à ne pas dépasser les 7kHz 

Tu confonds spectre , donc bande passante, dans le monde analogique, et frequence d'echantillonnage, dans le monde numérique.

Ah ? J'avais cru que sur l'axe (abscisses, horizontal ?) des fréquences, cela donnait le niveau sonore (dB selon l'axe vertical des ordonnées) pour une fréquence sonore - généralement de 0 à 20 000 (16 bits) ou 40 000 Hz (24 bits). Puisqu'il s'agit bien de la fonction "Analyse de spectre" (audio) qui s'affiche sur cette courbe...
Si c'est le sens de ta remarque, je ne confonds pas la fréquence d’échantillonnage (44.1 / 88.4 /... / 192 Hz) des fichiers avec la fréquence sonore que le système est chargé de reproduire via les enceintes.

[Le Moine Bleu]

(06-24-2024, 01:06 PM)KenObi a écrit :

(06-24-2024, 12:05 PM)Le Moine Bleu a écrit :

(06-24-2024, 11:25 AM)KenObi a écrit : Sur des fichiers numériques qui proclament avec arrogance (c’est une image) par exemple du 24 bit - 192 kHz, le spectrogramme a, assez souvent, tendance à ne pas dépasser les 7kHz 

Tu confonds spectre , donc bande passante, dans le monde analogique, et frequence d'echantillonnage, dans le monde numérique.

Ah ? J'avais cru que sur l'axe (abscisses, horizontal ?) des fréquences, cela donnait le niveau sonore (dB selon l'axe vertical des ordonnées) pour une fréquence sonore - généralement de 0 à 20 000 (16 bits) ou 40 000 Hz (24 bits). Puisqu'il s'agit bien de la fonction "Analyse de spectre" (audio) qui s'affiche sur cette courbe...
Si c'est le sens de ta remarque, je ne confonds pas la fréquence d’échantillonnage (44.1 / 88.4 /... / 192 Hz) des fichiers avec la fréquence sonore que le système est chargé de reproduire via les enceintes.

Ce que je voulais dire, dans l'exemple que tu donnais , c'est qu'il n'y a pas de lien reel entre la FE et la bande passante d'un signal... (hormis Shannon, bien sur)

[audyart]

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(06-24-2024, 11:25 AM)KenObi a écrit : Je note aussi que le spectre du fichier à 96kHz commence à 100Hz, vs 50 Hz pour la version CD.
C’est quoi cette arnaque ?
Je suis perdu.

 
 Bonjour,
 
 C'est la fenêtre d'analyse d'audacity qui, en bas, commence en fonction de la taille de fft choisie selon fs,
indépendamment du contenu effectif,
cad qu'on aura presque la même fenêtre avec fft 1024 pour 44,1 kHz
que pour fft = 2048 pour du 96 kHz , la fenêtre commencera alors à
f = 44100 / 1024 = 43 Hz dans le premier cas et
f' = 96000 / 2048 = 46,8 Hz dans le deuxième cas. 
Garder les proportions et augmenter la fenêtre pour l'analyse des fréquences plus basses.
crd.