FAQ sur le suréchantillonnage

[GBo]

Les DAC 1-bit fonctionnent en delta-sigma en effet palm.

Fantasio, tu n'as pas vraiment répondu à ma 2ème question (car tu amènes des éléments qui compliquent la question au lieu de l'éclairer), je précise donc:

Supposons un lecteur CD intégré contenant un circuit DAC 16-bit conventionnel comme le TDA1541, que l'on fait marcher à 1X (44.1 KSamples/s) avec une horloge présentant tel jitter de xxx ps, et que l'on compare le résultat audio (au point en "C" de mon synoptique) avec un TDA1541 que l'on fait marcher cette fois à 4X (176.4 KS/s), biberonné par un étage d'oversampling/filtrage comme décrit dans le premier post, avec une horloge présentant sur ses fronts le même jitter de xxx ps.
Je comprends de ton premier message que tu dis que la distorsion du signal audio de test qui va en sortir sera pire dans le cas 4X que dans le cas 1X, et à cause de l'oversampling.
Comme je ne retrouve pas ce résultat après avoir essayé rapidement une simu du truc hier soir, je demandais donc des éléments techniques pour me convaincre du bien-fondé de cette affirmation (calculs, mesures ...).

cdlt,
GBo

[Karl57]

Bravo GBo pour toutes ces explications,
je me demandais si une chaîne entièrement numérique de la source aux enceintes ne serait pas plus simple pour éviter tous ces désagréments de conversion et si une telle chaîne existe à l'heure actuelle?

[GBo]

Salut Karl,
Je ne sais pas si c'est un désagrément car tout cela marche vraiment très bien, le facteur limitant des techno de conversion étant désormais le format du CD lui-même, plus que les performances des chips (ce qui n'était pas forcément le cas pour les tous premiers lecteurs CD).

Quoi qu'il en soit une chaîne la plus numérique possible consiste aujourd'hui en un drive CD ou lecteur CD connecté en numérique (sortie SPDIF) à un ampli à commutation, en tout cas ceux dont la conversion PCM->PWM se fait dans le domaine du numérique (par calculs). Au sein de ce type d'ampli (comme le TACT*), le signal en créneau ainsi obtenu est amplifié ensuite par des transistors qui fonctionnent en tout rien (et qui par conséquent ne consomment presque rien, c'est un fonctionnement dit en "classe D").
Mais à la sortie de la conversion PCM->PWM, on ne peut déjà plus vraiment parler de numérique puisque la musique est codée sur la largeur des créneaux (principe du PWM), et donc plus sous la forme de nombres. A fortiori une fois ce créneau amplifié et filtré à destination des enceintes.
En sigma-delta ça existe aussi, on pourrait dire que c'est numérique plus longtemps puisque cette fois c'est la densité dans le temps du nombre de 1 versus le nombre de 0 qui code l'audio.

On peut aussi intégrer tout ce bins au sein même des enceintes à l'exception du drive CD, voire mettre un ampli class D passe-bande pour chaque transducteur (solution qui me semble d'avenir), mais ce ne sont que des variantes, le principe général est le même.

Sinon, il a existé une idée de "HP numérique", mais cela n'a pas abouti, voir ce lien par ex:
http://www.audiocircuit.com/A-HTML/AA-S ... 01.php#dig

cdlt,
GBo

(*) A noter que les amplis à commutation les plus en vogue actuellement (et les plus performants du moment) ne sont pas semi-numériques comme le TACT mais entièrement analogiques, toujours en classe D. Avec ces amplis à commutation analogiques, si on écoute un CD il faut un lecteur intégré ou un drive + DAC pour sortir en analogique avant d'attaquer préampli puis ampli (ICEpower, Nuforce, UcD etc...).

[nidsee]

Les DAC 1-bit fonctionnent en delta-sigma en effet palm.

Fantasio, tu n'as pas vraiment répondu à ma 2ème question (car tu amènes des éléments qui compliquent la question au lieu de l'éclairer), je précise donc:

Supposons un lecteur CD intégré contenant un circuit DAC 16-bit conventionnel comme le TDA1541, que l'on fait marcher à 1X (44.1 KSamples/s) avec une horloge présentant tel jitter de xxx ps, et que l'on compare le résultat audio (au point en "C" de mon synoptique) avec un TDA1541 que l'on fait marcher cette fois à 4X (176.4 KS/s), biberonné par un étage d'oversampling/filtrage comme décrit dans le premier post, avec une horloge présentant sur ses fronts le même jitter de xxx ps.
Je comprends de ton premier message que tu dis que la distorsion du signal audio de test qui va en sortir sera pire dans le cas 4X que dans le cas 1X, et à cause de l'oversampling.
Comme je ne retrouve pas ce résultat après avoir essayé rapidement une simu du truc hier soir, je demandais donc des éléments techniques pour me convaincre du bien-fondé de cette affirmation (calculs, mesures ...).

cdlt,
GBo

En fait la vraie question c'est quel est le jitter (et son impact) introduit par la mise en route du suréchantillonnage dans ce circuit.

[GBo]

Salut nidsee

En fait la vraie question c'est quel est le jitter (et son impact) introduit par la
mise en route du suréchantillonnage dans ce circuit.

Et tu as la réponse? ou des raisons particulières de poser cette question? Attention je parlais bien de l'oversampling pour le moment - xN entier - et non de l'upsampling - xX quelconque - que l'on n'a pas encore abordé dans le thread.

cdlt,
GBo

[nidsee]

Salut nidsee

En fait la vraie question c'est quel est le jitter (et son impact) introduit par la
mise en route du suréchantillonnage dans ce circuit.

Et tu as la réponse? ou des raisons particulières de poser cette question? Attention je parlais bien de l'oversampling pour le moment - xN entier - et non de l'upsampling - xX quelconque - que l'on n'a pas encore abordé dans le thread.

cdlt,
GBo

Je parlais bien de l'oversampling. Tu me semblais parler sur la base d'un modèle. J'ai simplement précisé que sur la base d'un modèle c'est une donnée à prendre en compte puisque rien ne peut garantir que ces opérations ("rajouter les zéros", executer le filtrage) sont exempts de jitter.
La raison pour laquelle je parle de cela c'est parce qu'ayant un peu regardé les topologies données par les constructeurs (Burr Brown; Crystal), on remarque que si ils donnent le retard introduit, ils ne donnent pas d'indications de jitter pour les composants de filtrage (comme le DF1704) alors que dans le même temps ce composant devient l'horloge maitre du DAC (composant) ...

L'upsampling c'est carrément une autre histoire...

[GBo]

Qu'ils soient déroulés sur chip dédié, logique programmable ou DSP, les calculs de filtrage de l'oversampling en tant que tels n'amènent pas de jitter (au sens usuel du terme, c'est à dire gigue temporelle en sortie). Par contre qui dit calculs dit aussi possiblités de légères imprécisions de calcul, quantification des résultats etc... (sur l'axe des amplitudes donc, pas l'axe des temps), c'est sans doute ce que tu as voulu dire.

cdlt,
GBo

[nidsee]

Qu'ils soient déroulés sur chip dédié, logique programmable ou DSP, les calculs de filtrage de l'oversampling en tant que tels n'amènent pas de jitter (au sens usuel du terme, c'est à dire gigue temporelle en sortie). Par contre qui dit calculs dit aussi possiblités de légères imprécisions de calcul, quantification des résultats etc... (sur l'axe des amplitudes donc, pas l'axe des temps), c'est sans doute ce que tu as voulu dire.

cdlt,
GBo

Reste maintenant à définir ce que l'on considère sous le terme de jitter mais toute opération (même le simple chargement dans un accumulateur de CPU) se produit dans un intervalle de temps et pas à un instant précis. Dès lors il y a imprécision sur l'intervalle de temps. La question est encore fois de quantifier cette imprecision pour savoir si on peut la considérer comme négligeable. Mais si je me souviens bien de quelques comptes-rendu de l'AES, dans certains cas elle n'est pas négligeable par rapport aux autres.

Le point principal est que tu as présenté le modèle théorique. La précision que j'apporte c'est qu'il y a des points supplémentaires pour une implémentation pratique. Je reste convaincu des bienfaits sur suréchantillonnage (ayant déjà vu un préampli entrer en oscillations avec un convertisseur non-suréchantillonné mal filtré...)

[palm]

Reste maintenant à définir ce que l'on considère sous le terme de jitter mais toute opération (même le simple chargement dans un accumulateur de CPU) se produit dans un intervalle de temps et pas à un instant précis. Dès lors il y a imprécision sur l'intervalle de temps. La question est encore fois de quantifier cette imprecision pour savoir si on peut la considérer comme négligeable. Mais si je me souviens bien de quelques comptes-rendu de l'AES, dans certains cas elle n'est pas négligeable par rapport aux autres.

Si dans la realite des operations intermediaires de "calcul" comme le chargement dans un accumulateur demande en effet un temps "physique", c'est sans effet sur le signal de sortie vu que ces operations sont synchrones avec l'horloge. Negligeable n'est pas le bon terme.
Sinon aucun DSP ne fonctionnerait et encore moins nos PC

[GBo]

Palm, tu m'enlèves les mots de la bouche

Bonne année à tous au fait!

[nidsee]

Si dans la realite des operations intermediaires de "calcul" comme le chargement dans un accumulateur demande en effet un temps "physique", c'est sans effet sur le signal de sortie vu que ces operations sont synchrones avec l'horloge. Negligeable n'est pas le bon terme.
Sinon aucun DSP ne fonctionnerait et encore moins nos PC

Sauf que tu négliges le fait qu'au niveau du DSP (ou de ton CPU de pc), il n'est sensible qu'à cette instabilité qu'au niveau d'une opération individuelle or un calcul de filtrage necessite un peu plus qu'une opération...

[GBo]

Oui il y a plusieurs opérations mais ce n'est pas un problème.
Nidsee, ne le prend pas mal surtout: as-tu déjà fait du développement de traitement de signal sur DSP?

[nidsee]

Oui il y a plusieurs opérations mais ce n'est pas un problème.
Nidsee, ne le prend pas mal: as-tu déjà fait du développement de traitement de signal sur DSP?

Du traitement de signal oui.
Tu dis l'opération négligeable et que ce n'est pas un problème, c'est ton analyse. Ce que j'ai simplement dit c'est que l'impact doit être quantifié avant de pouvoir être ignoré. Maintenant libre à toi de sauter le pas sans autre forme de vérification.

[GBo]

L'opération n'est pas *négligeable*, elle a un effet *nul* sur une éventuelle gigue temporelle du flux de sortie des résultats à exploiter par un étage aval, sur n'importe quel design temps réel ou synchrone professionnel; et oui je l'ai vérifié: tous les jours au boulot pendant des années ("développeur logiciel temps réel"), maintenant je fais coder les p'tits jeunes!

[nidsee]

L'opération n'est pas *négligeable*, elle a un effet *nul* sur une éventuelle gigue temporelle du flux de sortie des résultats à exploiter par un étage aval, sur n'importe quel design temps réel ou synchrone professionnel; et oui je l'ai vérifié: tous les jours au boulot pendant des années (développeur logiciel temps réel), maintenant je fais coder les p'tits jeunes!

Super un pro
Si cela ne te dérange pas, j'aimerais rentrer dans les détails
Tu vas me trouver borné mais peux-tu définir *nul* (en amplitude, en moyenne, en variance) ?