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Discussions sur le matériel Haute-Fidélité

FAQ sur le suréchantillonnage

Message » 19 Jan 2007 9:13

Le noise shaping est bien particulier dans un ADC qui sort du DSD (1-bit) puisque comme je le rappelais le modulateur sigma delta habituellement utilisé est d'ordre 5 (au moins) pour se rapprocher des performances souhaitées par le "scarlet book" du SACD; pour un OSR donné, c'est l'ordre, la topologie et le réglage exact du modulateur qui conditionne la forme du bruit.
GBo
 
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Message par Google » 19 Jan 2007 9:13

Publicite

 
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Message » 20 Jan 2007 20:09

Modulation numérique Sigma-Delta, DAC 1 bit ...
3eme partie: le dithering

L'animation de simulateur de modulation sigma-delta 1-bit avec lequel vous avez joué en page 7 ne possédait pas d'étage de dithering. Sans que cela en change fondamentalement le principe, un modulateur réel peut disposer d'un tel étage supplémentaire (mais il faut savoir qu'il existe d'autres méthodes pour arriver aux mêmes fins, comme le "bit flipping" déterministe): le dithering consiste à injecter un bruit aléatoire de faible amplitude quelque part dans le modulateur, par exemple ici:

Image

NB: Ce schéma représente un modulateur numérique de convertisseur D->A comme on l'a vu (du premier ordre); un étage de dithering peut également se trouver dans les modulateurs de convertisseur A->D, auquel cas le générateur de bruit s'effectue par des composants électroniques, et non par la génération de nombres aléatoires de petite amplitude.

A quoi peut bien servir le rajout d'un petit bruit blanc avant la quantisation de 1-bit?
Cela sert à provoquer des erreurs volontaires dans la suite de bits sortant du modulateur sigma delta: sans ça, il se produit des artefacts, y compris dans la bande, donc potentiellement audibles. Ces artefacts sonts des pics fréquentiels de faible amplitude qui sont dus à des périodicités qui se trouvent dans la suite de 1 et de 0 générée. Les "erreurs" provoquées volontairement (i.e. des inversions de bits au final) contribuent en quelque sorte à "casser" ces périodicités parasites.

Pour preuve, voici en orange ces fameux pics générés par la modulation sigma-delta du premier ordre avec oversampling de 64x, calculé en modulant un sinus de 5000 Hz:

Image

=> en vert, la même chose mais avec l'ajout de dither: on voit que l'on a généré un bruit de fond (bruit blanc, inaudible à ce niveau) - c'est le prix à payer -, mais on constate aussi que les pics, plus susceptibles d'être génants en audio, ont disparus!

Pour les matheux qui veulent reproduire l'expérience avec d'autres signaux, d'autres paramètres, voici le petit programme pédagogique qui m'a servi (c'est du matlab), vous constaterez que le principe du modulateur et du dithering n'est pas bien compliqué en numérique:
http://www.acoustics.salford.ac.uk/stud ... sampling.m
http://www.acoustics.salford.ac.uk/stud ... mpling.doc
NB: Ceux qui n'ont pas matlab peuvent se procurer le logiciel scilab, c'est pratiquement les mêmes commandes (sauf les graphiques) mais c'est gratuit. Une belle calculette...

A noter que si le bruit de dither est "aléatoire", ce n'est pas forcément n'importe quel "aléatoire", ni n'importe quelle amplitude. Pour l'exemple ci-dessus, il s'agit d'un dither aléatoire dont l'histogramme est triangulaire, et j'ai constaté que ce type de bruit était souvent recommandé pour cet usage (plutôt que ceux avec un histogramme uniforme, gaussien, ou autre...):
Image

Sinon pour tenter de répondre au "comment" (la question de nidsee), j'ai parcouru une dizaine d'articles de compte-rendu de recherches sur le sujet, mais visiblement le choix des méthodes pour combattre les artefacts du sigma-delta, et les détails correspondants, sont déterminés par des modèles mathématiques complexes et des simulations par ordinateur peu accessibles.

cdlt,
GBo

PS: le dithering dont on a parlé ici est à distinguer du dithering avec courbes psychoacoutiques bien connues que l'on trouve dans le SBM (Super Bit Mapping) et autres UV-22 appliqués au mastering 20 ou 24 bits vers le 16 bits du CD dans les limites de sa bande: j'ai prévu de parler de ce dithering là dans le FAQ PCM (avec des exemples audibles). Dans ce post, on parle d'un dithering qui se passe au sein d'un lecteur CD "1-bit", ce n'est pas tout à fait la même chose.
Dernière édition par GBo le 20 Jan 2007 20:50, édité 1 fois.
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Message » 20 Jan 2007 20:24

Merci d'avoir essayé ! 8)
nidsee
 
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Message » 31 Mar 2007 20:15

GBo a écrit:
carbo a écrit:[...]
Je possède un lecteur CD Accustic Arts 24 bit/192 kHz et je viens de voir sur le site du constructeur : www.accusticarts.de qu'il venait de sortir un nouveau convertisseur avec : Converter technology: 66 bit/1536 kHz (max. sampling rate)

Qu'est ce qu'une telle technologie pourrait apporter à l'écoute (par rapport à mon lecteur CD) ?

Véritable (r)évolution technologique ou effet marketing ?

Merci de ta (vos) réponse(s)

Carbo :wink:


Salut carbo.
C'est le DAC ACCUSTIC ARTS® DAC I - MK4 je suppose, je l'ai trouvé sur le web.
Non ce n'est pas vraiment une révolution technologique AMHA, car le circuit de conversion proprement dit est un 24/192, les chiffres sur la table des performances le montrent.
Ce qui est à 66/1536, c'est uniquement l'étage d'upsampling qui précéde le circuit de conversion. 66 bit ce soit être la taille des mots sur lesquels sont faits les calculs de filtrage, et 1536 KHz, la fréquence de sortie des samples calculés.
Le seul hic, c'est que pour s'interfacer avec un convertisseur 24/192, il va falloir à la fois ramener les résultats sur 24 bits, et jeter vraisemblement 7 résultats sur 8 (puisque 1536/192 = 8 ).
Je dirais donc: utilisation marketing de performances de calculs impressionantes mais vaines; ce n'est bien sûr que mon avis, il y a peut-être un truc qui m'échappe :wink:

cdlt,
GBo


Voilà ce qu'écrivait Peter Aczel dans le numéro 21 de The Audio Critic, page 55, à propos du filtre numérique du lecteur Sony CDP-X707ES :

"L'accumulateur de sortie du CXD2567 est très grand, avec une capacité de 45 bits. Cette sortie est tronquée à 20 bits [format de travail du DAC, NDT] par un quantificateur qui utilise un dither triangulaire."

Est-ce que cela t'inspire une explication ?
Ce n'est pas se donner que de donner ce qu'on voudrait être (Patrick Drevet).
Sage nicht immer, was du weisst, aber wisse immer was du sagst (Matthias Claudius).
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Scytales
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Message » 01 Avr 2007 15:22

Salut Scytales,

D'une façon générale, le dither(ing) est en effet intéressant à chaque fois que l'on est obligé de passer d'une longueur de mot (N bits) à une longueur de mot (P bits) plus petite. Plutôt que de tronquer les mots de N bits en ne gardant que les P bits de poids fort, on peut avec le dithering, qui nécessite d'injecter un bruit aléatoire de très faible amplitude (inaudible) sur le signal N bits, minimiser un peu la perte de résolution due au passage obligé de N à P.
Dans ton exemple, le passage obligé c'est le bus de sortie du chip CXD2567 (P=20 bit visiblement) ou bien le DAC, alors que les calculs ont été faits sur une plus grande précision.

Si on tente d'expliquer "avec les mains", ce bruit est le prix à payer pour permettre de faire tremblotter les samples tout autour de la valeur voulue, ce qui - avec le principe de moyenne déjà présenté pour le sigma-delta - permet de compenser quelque peu la perte d'information due à des pas de quantification plus grossiers (domaine à P bits).

C'est le même principe de dithering que l'on pratique dans pour fabriquer les CD lorsqu'on passe du N=20 bits (ou 24 bits) du master haute résolution aux P=16 bits obligés du CD, c'est le fameux SBM de Sony, l'UV-22, etc...
La difficulté supplémentaire dans le cas du SBM/UV-22, c'est que la bande de fréquence sur laquelle on joue est limitée à celle de l'audio définie pour le CD (qque Hz à 22 KHz), alors que sur un lecteur CD, le convertisseur fonctionne habituellement sur une plage plus large, ce qui permet de mieux étaler ce fameux bruit.

cdlt,
GBo

PS: je ne sais pas si ça répond à ta question, c'est surtout un rappel de généralités que tu connais peut-être déjà
GBo
 
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Message » 17 Fév 2010 14:42

Sujet passionnant à remonter d'urgence !
tututpouet
 
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Message » 17 Fév 2010 14:48

Thread qui fait partis de mes favoris à l'onglet saines lectures :mdr:
PCHC HFX mini (Core I7 3770S/RME HDSP AIO+RME AO4S/Jriver MC18/ProSOA)/Boitier HFX storage USB 13To /Yamaha RXV 4600/Superchargers 550K/Pioneer S3-EX-W/Klipsch Palladium P27S/Velodyne DD15+/KRP500A

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Message » 19 Fév 2010 2:24

GBo a écrit:Le bitstream: c'est l'implémentation Philips du principe du delta-sigma dans les lecteurs CD (des années 90 si je ne m'abuse).
Vous avez du voir ce logo un jour ou l'autre:
Image
Toute ressemblance avec un bout du sinus du post précédent n'est pas fortuite...
cdlt,
GBo


Bonjour,
Oui, j'avais un lecteur CD Philips que j'ai sélectionné parmi beaucoup d'autres lecteurs CD en 1988-1989, et je l'ai choisi par écoute sur sa sortie casque et il est sorti (pour moi) loin devant tous ceux qui avaient aussi une sortie casque.
Avec le Casque DT 990, la différence de qualité était flagrante.
jbpfrance
 
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Message » 05 Mar 2010 10:57

Pfou quel Topic :o

par contre petite question qui va faire chuter le niveau d'un coup. Ca sert à quoi une sortie SPDIF sur un DAC (comme l'Audiomat Tempo 2.6 par ex.). :roll:puisque le boulot de celui ci c'est justement de sortir de l'analogique...
space$man
 
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Message » 06 Mar 2010 18:29

Ca sert à faire by-pass pour alimenter un autre dac, pour les signaux qui ont un format que le Tempo ne peut pas décoder (genre DTS).
As with amplifiers, you cannot judge a CD player by analyzing its specifications. (Ken Ishiwata)
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Themisto
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Message » 06 Mar 2010 19:24

clair, precis, à l'image du post.

:D Merci :D
space$man
 
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Message » 29 Oct 2010 19:25

Bonjour,

Très didactique ce post.

Une question qui me viens :

Est ce que l'oversampling et le dithering des DAC actuels permettent de minimiser voir annuler les problèmes de jitter ?
peter.pan
 
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Message » 19 Nov 2010 20:56

Ils ne sont pas du tout prévus pour cela.
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Message » 15 Jan 2011 18:42

Et hop, "remontage" de post-it ! :mdr:

Si par hasard l'excellent GBo (ou quelqu'un d'aussi calé que lui) était encore dans le coin, cela m'intéresserait énormément d'en savoir un peu plus sur les dacs multibits delta-sigma. Le one bit delta-sigma, j'ai bien compris les explications, mais pour les multibits delta-sigma (comme certains Analog Devices qui je crois fonctionnent sur 5 bits) j'ai de la peine à m'imaginer le fonctionnement intime de ces bestioles.

Quoiqu'il en soit bravo pour ce genre de posts, c'est de la vulgarisation de très bonne qualité !
staki
 
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Message » 22 Avr 2011 13:55

Edité pour trollage
Bien sûr que ça n'est pas raisonnable ! Mais en HI-FI est-ce le but ? Mario RICCI.
Je ris très peu mais j'apprécie beaucoup l'humour.
yijing
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