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Discussions sur le matériel Haute-Fidélité

La Grande Encyclopédie de la Hi-fi: la bande passante.

Message » 15 Mai 2002 13:07

Un ami m'a fait part récemment d'une interrogation qui m'a laissé perplexe.

Il me faisait remarquer, à propose du standard du SACD, qu'il ne comprenait pas l'utilité d'un bande passante étendue puisque les HP des enceintes actuelles ne montent, en général, pas au-delà de 20/22 kHz.

A moins que je me trompe, je crois qu'il confond bande passante et fréquence d'échantillonnage.

Mais sa remarque me semble pertinente si on l'applique aux maillons d'une chaîne hi-fi.

Quid, par exemple, d'un ampli ayant une bande passante de 10 Hz/73 kHz (bloc mono rega Exon) associé à des enceintes données pour reproduire des fréquences allant de 45 Hz à 20000 Hz?
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Scytales
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Message par Google » 15 Mai 2002 13:07

Publicite

 
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Message » 15 Mai 2002 13:16

"Qui peut le plus, peut le moins" :P

Euh désolé pour cette réponse de breton :roll:
gueri
 
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Message » 15 Mai 2002 13:21

En PCM, la fréquence maximale encodable est la moitié de la fréquence d'échantillonage, ainsi, 44khz, permet d'atteinfre 22000 hz...

Pour le reste, une réponse de breton s'impose...
Max Pecas
 
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Message » 15 Mai 2002 14:11

C'est en fait un peu plus compliqué! On va essayer de simplifier la dure réalité ...

En théorie, si tu limites la bande passante de ton signal à 20 kHz, prendre une fréquence d'échantillonnage supérieure à 40 kHz (44.1 kHz dans la pratique) n'apportera rien.
En réalité, le signal d'origine a une bande passante plus étandue. il faut donc la filtrer. Or un filtre n'est jamais parfait et il atténue peu autour de 20 kHz. Son efficacite augmente au fur et à mesure qu'on s'éloigne des 20 kHz. En échantillonant à 44.1 kHz, on obtient alors un phénomène de repliement de spectre qui rajoute au siganal utile (0-20 kHz) un bruit dû aux imperfections du filtrage au delà des 20 kHz (en fait tout ce qui reste dans la bande >20kHz après filtrage vient se replier dans la bande <20kHz par symétrie). Ca, c'est la dégradation du signal du à l'échantillonage (c'est à dire à l'enregistrement numérique sur le CD).
A la resitution, (convertion numarique -> analogique), on a grosso modo les mêmes problèmes de filtrage où il faut filtrer très raide à partir de 20 kHz.
On voit bien qu'en choisissant une fréquence d'échantillonnage plus importante que ne l'impose la théorie (DVDaudio par exemple), on facilite le filtrage et on rejete plus loin les divers recombinaisons de fréquence, même si au final on n'entend seulement un signal jusqu'à 20 kHz.

En ce qui concerne le SACD, c'est plus compliqué, puisqu'on n'a pas affaire au même codage numérique. La valeur analogique initiale n'est pas codé par un mot de 16 ou 24 bits comme pour le PCM (CD, DVD-A) mais est codé sous la forme d'une modulation par largeur d'impulsion (ou densité de bits, je ne sais pas trop mais ça revient à peu près au même). Au final, on n'a plus de convertisseur numérique analogique comme pour le PCM (source d'une bonne partie de nos problèmes) mais un "bête filtrage" (pour simplifier) pour récupére le signal analogique directement à partir de la modulation numérique. C'est très schématisé mais ça donne une idée.

Pour conclure, en théorie il n'est pas nécessaire d'échantilloner au delà de 44.1 kHz mais la réalité des technologies et surtout leur mises en oeuvre nous oblige à augmenter la freq d'échantillonnage, même sur un système ayant 20 kHz de bande passante, pour avoir un signal de sortie plus propre.
thierry94
 
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Message » 15 Mai 2002 15:56

Pour conclure, en théorie il n'est pas nécessaire d'échantilloner au delà de 44.1 kHz mais la réalité des technologies et surtout leur mises en oeuvre nous oblige à augmenter la freq d'échantillonnage, même sur un système ayant 20 kHz de bande passante, pour avoir un signal de sortie plus propre.


bonjour

alors pourquoi les constructeurs font des convertisseurs avec reformatage du signal :-?


Philippe
BPhil
 
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Message » 15 Mai 2002 16:06

Pour justement reporter le filtrage plus haut en fréquence de façon que ses effets ne se fassent pas sentir dans la bande passante audible.

Cela dit, la modulation de fréquence a une bande passante limitée vers le bas et vers le haut (au dessus de 15 khz il n'y a plus rien). De mémoire, le filtre multiplex chargé de décoder le signal stéréo se situe à 19 khZ en FM. Et cependant, la qualité sonore d'un excellent tuner recevant une excellente diffusion non compressée à mort diffusant un concert en direct, sera égale ou supérieure à celle d'une platine CD de bonne qualité. Malgré le filtre à pente raide qui rejette la fréquence du codage stéréo, malgré la bande passante limitée et un taux de distorsion égal ou supérieur à 1%. Partculièrement dans le haut du spectre en raison sans doute de la faible quantification numérique en haut.

Qu'en pensez-vous?
Alain
haskil
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Message » 15 Mai 2002 18:50

En ce qui concerne les tweeters, il existe des modèles capable de monter très haut en fréquence (comme certains tweeters à ruban), certains modèles d'enceintes de la marque Quadral (je suis plus très sur) montent à près de 60 KHz (qu'ils disent les allemands).
Le problème est que l'on n'entend plus grand chose après 18KHz (j'ai 38 ans), et que la plage de fréquence rétrécit avec l'age... (octogénaires s'abstenir).
Est-ce que certains d'entre vous ont vraiment entendu une différence ?
(Un vol de chauve-souris peut-être ?)
dudusse
 
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Message » 15 Mai 2002 18:58

dudusse a écrit:Est-ce que certains d'entre vous ont vraiment entendu une différence ?


Oui, mon chien :)

Plus sérieusement, je pense que certains pourraient nous parler d'harmoniques, de reflexions/réfraction pour justifier la bande passante étendue dans le haut.

Burndav' (qui passe pas 20kHz, et qui n'a pas de chien)
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Message » 15 Mai 2002 21:42

Comme à chaque fois, vous associez bande passante avec fréquence d'échantillonnage. Pour augmenter le premier, il faut agir sur le second. C'est vrai, mais dans la réalitée : on s'en fout un peu.
Si la fréquence d'échantillonnage passe à 96k, on se retrouve effectivement avec une bande passante qui monte à 48k mais le gain de qualité n'est pas là.
Cela permet surtout d'obtenir plus d'échantillons dans le même laps de temps pour une fréquence donnée, en l'occurence dans les fréquences audibles pour nous tous. Le résultat est plus de précision dans l'échantillonnage du signal, de même que la passage de 16 à 24bit permet une analyse plus fine des niveaux electriques, surtout dans les bas niveaux.
Pour exemple, pour décrire un cycle d'une sinusoide à 10kHz, on ne dispose que de 4 échantillons à 44,1k, ce qui est vraiment très peu et ressemblerait plus à un signal triangle qu'une sinusoide sans les circuits de traitement correctifs associés. A 96k, on aura 8 échantillons pour la même fréquence, ce qui est déjà beaucoup mieux vous ne trouvez pas ?

Alors la bande passante, si elle dépasse 20k, c'est mieux mais le gros avantage n'est pas là.
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Message » 15 Mai 2002 21:50

[quote="thierry94"]C'est en fait un peu plus compliqué! On va essayer de simplifier la dure réalité ...

En théorie, si tu limites la bande passante de ton signal à 20 kHz, prendre une fréquence d'échantillonnage supérieure à 40 kHz (44.1 kHz dans la pratique) n'apportera rien.
quote]

là, je ne suis pas du tout d'accord, car le rapport 2 entre la fréquence d'échantillonnage et la fréquence max du signal (c'est la "condition de Shannon,pour infos) ne sert qu'à garantir qu'on a pas de repliement du spectre lors de la conversion analogique numérique. Par contre, pour avoir un signal numérique qui soit proche du signa loriginal, il est nécessaire que la fréquence d'échantillonage soit "grande" par rapport à la fréquence maxi du signal analogique. En pratique pour du traitement du signal, "grande" cela veut dire au moins un rapport 3 à 5, et idéalement 10.
D'ailleurs 20kHz x 10 = 200kHz, à comparer au 192kHz du DVD-A, on est pile où il faut... Et Sony revendique 100kHz de bande passante pour le procédé DSD, soit 200kz de fréquence équivalente de Shannon : là encore c'est cohérent :)
Pour comprendre concrètement ce qui se passe, il suffit d'imaginer un signal analogique sinusoïdal à exactement la moitié de la fréquence d'échantillonage, il est alors difficile de reconstruire proprement le sinus, avec seulement 2 points par période : on aura un beau signal carré en sortie du DAC ! :( :evil: :cry:
Pour le reste concernant le suréchantillonage, je suis bien d'accord : c'est un bon moyen de reporter au delà du spectre audio la zone proche de la fréquence de coupure du filtre analogique, sans compter que les CAN type sigma-delta sont affecté d'un phénomène appellé "noise shaping", qui a pour effet de repporter dans le haut du spectre la majorité du bruit de quantificaiton, donc autant que cela soit en dehors du spectre utile :wink:
Donc selon moi, il faut être clair, face au blabla marketing :

LE PRINCIPALE INTERET D'AUGMENTER LA FREQUENCE D'ECHANTILLONAGE SUR SACD ET DVD-A, C'EST L'AMELIORATION DE LA NUMERISATION ET NON PAS DE GAGNER EN BANDE PASSANTE, CE QUI N'EST QU'ACCESSOIRE.

Sinon, un autre point est important concernant la bande passante : sa définition au sens traitement du signal correpond aux fréquences haute et basse où le gain descend à -3dB. l'oreille étant très sensible, on va sentir une atténuation bien avant, dès les premiers dixièmes de dB (mëme avant), et cela réduit d'autant la bande de fréquence utile pour la HiFi par rapport à la bande passante théorique d'un système...
On peut par ailleurs signaler que la simple conversion analogique/numérique puis numérique/analogique, n'est pas transparente en terme de fonction de transfert : c'est équivalent à un "sinus cardinal", pour ceux qui connaissent un peu les math, qui apporte de l'atténuation et du déphasage même en dessous de la demi fréquence d'échantillonnage...
En conclusion pour avoir une bonne reproduction du signal sur une bande de fréquence 20Hz 20kHz à + ou - 0.1dB ou mieux, il est OBLIGATOIRE d'avoir une fréquence d'échantillonnage très supérieure à 40kHz et une bande passante très supérieure à 20kHz....

Désolé pour ce cours de math abrégé...

Au bout du compte, je me rend compte que le Pb, c'est que tous le monde croit que le CD numérise "parfaitement" le signal audio jusqu'à 20kHz, ce qui est totalement faux : cela explique d'ailleurs pourquoi de nombreuses personnes regrettent la musicalité supérieure du vinyl....

A +

JB
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Message » 15 Mai 2002 22:24

Non, non je te rassure nous sommes un certain nombre à savoir que ce n'est pas la bande passante qui limite le 16/44 mais bien le nombre d'échantillonnage par seconde des fréquences supérieures.
Cela dit, à mon avis, le vynile est inférieur qualitativement au CD sur de très nombreux points. Si la faiblesse essentielle du CD se retrouve sur les signaux aigus et les faibles niveaux. Celle du LP réside dans des taux de distorsion insupportables, enfin à mes oreilles, quand le message est très complexe (choeur, orchestre et solistes chantant et jouant en même temps!) et gravé à un haut niveau de modulation...
Si tu ajoutes un disque pas neuf, même bien entretenu, et un diamant pas neuf, même pas usé juste pas neuf, et quelques poussières infimes, pas un gros patin qui reste collé au diamètre, là ça devient carrément impossible! A cause de taux de distorsions harmoniques et d'intermodulation qui atteignent sans problème 10%...
Sur un disque de luth, de clavecin, de chanson, de rocka ayant une faible dynamique, gravé pas trop fort, en revanche le son peut être assez beau... tant que le disque est dans un état impeccable... et le diamant aussi.
En revanche, une bande analogique lue sur un magnétophone professionnel écrase le CD... De même qu'autrefois, un excellent tuner écrasait sur les concert en direct tous les couples diamant/LP du monde!
Alain
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Message » 15 Mai 2002 22:50

Haskil, je suis bien d'accord avec toi, en fait : quand je parle du vinyl, je ne veux pas dire pour autant qu'il écrase le CD sur tout les points, en particulier en distortion et rapport signal/bruit, sans compter l'usure.

Pour le coup des bandes sur matos pro, et de la radio en direct de concerts, j'ai pas testé (trop jeune, et "nouveau" dans la hifi), mais je veux bien te croire. D'ailleurs, heureusement que c'est bon sur bandes, car on doit avoir pas mal de masters sous cette forme dans les maisons de disques !

A+
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Message » 16 Mai 2002 12:16

Les bandes analogiques? Des milliards de kilomètres! Et purée, le SACD enfin te fait entendre ce qu'il y a dessus, comme jamais le vinyle ne l'a fait, comme le CD ne l'a pas fait non plus! Encore que du point de vue définition, plans sonores il soit meilleur que le microsillon.
Alain qui s'est tellement emmerdé dans sa jeunesse avec les platines, les diamants, etc. qu'il n'en n'a pas gardé la nostalgie.
Tiens je me demande si les réglages mintutieux et nécessaires d'autrefois, oubliés par le CD, n'ont pas vu cette implication du mélomane se reporter sur les cones, cables et autres pointes inconnues autrefois. On n'avait pas le temps, toujours à régler bras, antiskating, force d'appui, diamant empoussiérés, diamants qui ne l'étaient pas moins, de penser à autre chose...
Alain :D
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Message » 16 Mai 2002 12:44

haskil a écrit:Pour justement reporter le filtrage plus haut en fréquence de façon que ses effets ne se fassent pas sentir dans la bande passante audible.

Cela dit, la modulation de fréquence a une bande passante limitée vers le bas et vers le haut (au dessus de 15 khz il n'y a plus rien). De mémoire, le filtre multiplex chargé de décoder le signal stéréo se situe à 19 khZ en FM. Et cependant, la qualité sonore d'un excellent tuner recevant une excellente diffusion non compressée à mort diffusant un concert en direct, sera égale ou supérieure à celle d'une platine CD de bonne qualité. Malgré le filtre à pente raide qui rejette la fréquence du codage stéréo, malgré la bande passante limitée et un taux de distorsion égal ou supérieur à 1%. Partculièrement dans le haut du spectre en raison sans doute de la faible quantification numérique en haut.

Qu'en pensez-vous?
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Salut Haskil,

ce n'est pas la première fois que j'entends dire qu'une bonne retransmission FM sur un bon Tuner font mieux qu'un CD.

Ca me laisse preplexe, mais suis disposé à le croire...

Quand tu dis cela, est-ce théorique ou l'as-tu personnellement expérimenté?
En ce qui me concerne, j'habite en plein Paris et certes mon antenne FM est indigent (vulgus filus en Tus) que je dois régulièrement repositionner afin de contourner ce qui fait obstacle à ma réception et qui semble bouger sans cesse.
Ma réception FM est donc loin d'être optimum d'autant que mon Tuner est un ancêtre (MR65B à tubes de 1957, me semble-t-il), cela dit même si je prends parfois bcp de plaisir à écouter un concert, je suis loin, très loin de le préférer à la qualité des CD.

A+

JérômeB

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Message » 16 Mai 2002 13:12

Hélas! ce qui était vrai du temps que France Musique ne compressait pas à mort ne l'est plus ou moins. De toute façon, il te faut, c'est impératif, acheter une bonne antenne intérieure. Une Metz, chez selectronic, pour Paris, c'est parfait. C'est un fouet vertical facilement dissimulable, moins voyant que le T des familles dont l'intensité de récepetion varie quand tu les touches et que ton corps en est près, en sorte que trouver le bon emplacement de ce fichu T est comme le supplice de Sisyphe!
Avec une Metz ton tuner fonctionnera beaucoup mieux, ça c'est certain! Maintenant, j'ignore la qualité du tiens qui remonte quand même aux débuts de la stéréo en FM, voire de la stéréo tout court. Peut-être, quand même que les générations suivantes ont fait des progrès! Depuis dix ans, en revanche, les tuners ont baissé en qualité, ça c'est certain! Un magnum Dynalab à 15.000F n'offrant pas plus de qualités qu'un tuner à 2.500F d'il y a vingt ans. Note que le prix est quasi le même en francs constants. Mais qu'il y a trente ans, trente modèles existaient quand il n'y en n'a plus qu'une poignée!
Alain :D
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