Comprendre les Niveaux, la sensibilité, le headroom, etc etc

TheSoulsRemain
Vintage Méga utilisateur

#1
Publié par
TheSoulsRemain le 24 Mar 2025, 10:10

Avant de poursuivre, tu voudras peut-être revoir les quatre premiers volets de cette série pour rafraîchir ta mémoire sur la Sensibilité, le Bruit, le SPL et la Distorsion. Dans l'édition sur la Sensibilité, nous avons introduit le concept de la "Zone de Goldilocks" autour du contrôle de gain du préampli — une zone idéale où il faut garder le contrôle de gain. Dans l'édition sur le Bruit, nous avons étudié les sources de bruit dans le microphone et dans le préamplificateur (Bruit Brownien et Bruit Thermique) et ce que nous pouvons faire pour minimiser le bruit dans le signal capté et amplifié. Dans l'édition sur le SPL et la Distorsion, nous avons abordé la distorsion par clipping et les spécifications liées du microphone, telles que le SPL maximal et la plage dynamique. Toutes les spécifications abordées jusqu'à présent sont liées au niveau du signal.

Il est maintenant temps de tout rassembler et de voir comment ces éléments peuvent nous aider à choisir un microphone qui délivre un signal restant dans la Zone de Goldilocks du préamplificateur, ce qui entraînera moins de bruit et (espérons-le) pas de distorsion audible. Mais avant cela, nous devons comprendre certains concepts de base sur les signaux. Il y a beaucoup de choses à traiter ici ; si tu es impatient, peu curieux ou que tu crois encore que tu peux devenir ingénieur du son simplement en mémorisant des réglages vus sur Youtube, tu pourrais vouloir passer à l'édition suivante et revenir sur celle-ci plus tard pour mieux comprendre les raisons et le contexte historique.

LES FONDAMENTAUX DU SIGNAL ANALOGIQUE

Pour comprendre les spécifications des microphones et des préamplificateurs liées aux niveaux de signal, nous devons comprendre certains principes généraux des niveaux de signal analogiques, et la meilleure manière de le faire est de commencer par leurs limitations.

Comme nous l'avons appris dans les précédentes éditions, tout ce que le son traverse a des limites qui déterminent jusqu’où le niveau du signal peut aller, aussi bien dans les niveaux bas que dans les niveaux hauts.

Bruit

Le niveau le plus bas que le signal peut atteindre est déterminé par le bruit — qu’il s’agisse du bruit acoustique dans l’espace que le son traverse, du bruit brownien dans les diaphragmes de microphone, du bruit thermique dans les électroniques audio analogiques, ou du bruit de quantification dans les systèmes numériques. Le niveau du bruit détermine en fin de compte le niveau sonore le plus faible qui peut être entendu et/ou le niveau de signal le plus bas qui peut être capté ; à mesure que le niveau sonore ou le niveau du signal tombe trop loin vers le bruit, il devient inintelligible et finalement inaudible.

Paradoxalement, dans les systèmes audio numériques, nous ajoutons du bruit pour permettre au signal de rester intelligible et audible à faibles niveaux. Ce bruit s'appelle le dither (ou "hachage"), et le processus consistant à l'ajouter s'appelle dithering. Appliquer du dither à un signal numérique transforme la rugosité du bruit de quantification en un souffle beaucoup plus acceptable — il est généralement plus fort que le bruit de quantification, mais beaucoup moins intrusif. Il est également utilisé dans l’imagerie numérique pour améliorer la perception visuelle des images en basse résolution, mais le dither est un sujet pour une autre fois.

Distorsion

Le niveau le plus élevé que le signal peut atteindre est déterminé par le point où la forme d'onde du son ou du signal est altérée en raison d'une forme de distorsion connue sous le nom de clipping, où les crêtes de la forme d'onde sont aplaties comme si elles avaient été coupées avec des ciseaux — comme cela a été discuté dans l'édition précédente. Le clipping se produit dans les circuits audio analogiques (y compris ceux trouvés à l’intérieur des microphones à condensateur et des microphones actifs) lorsque le niveau de tension de crête du signal tente de dépasser la tension maximale utilisée pour alimenter le circuit. Il se produit dans les systèmes numériques lorsque la valeur numérique de crête du signal tente de dépasser 0dBFS, qui est le plus grand nombre que le système numérique peut représenter. Le clipping se produit également dans l’air lorsque le son dépasse 194 dB SPL, moment où la demi-cycle négatif de la forme d’onde raréfie les molécules d’air pour créer un vide complet — ce qui est la pression atmosphérique négative la plus élevée possible. [Cette forme de clipping est un problème pour ceux qui enregistrent des feux d'artifice, des lancements de fusées, des explosions et des orages, car le son est déjà "clippé" par l'air avant d'atteindre le microphone, et aucune modification de gain, de commutation de pad ou de changement de microphone ne pourra y remédier. Il est intéressant de noter que, parce qu’il est uniquement "clippé" lors des demi-cycles négatifs, il s’agit d’une forme asymétrique de clipping, ce qui introduit un équilibre différent des composants de distorsion harmonique par rapport au clipping symétrique et peut parfois sembler moins intrusif et, dans certains cas, plus musical — comme on peut l’entendre dans les amplificateurs de guitare électrique.] Dans tous les cas, si le niveau du signal dépasse trop loin dans le clipping, nous avons un problème.

Puisque notre objectif dans cette édition est de traiter des niveaux de signal, nous allons examiner comment les limitations du clipping et du bruit se manifestent dans les circuits audio tels que les préamplificateurs de microphones et les systèmes audio numériques, et comment cela influence nos choix de microphones. Mais d’abord, un rapide aperçu des trois types de niveaux de signal que nous rencontrons régulièrement dans l’ingénierie audio : Niveau Microphone, Niveau Ligne et Niveau Instrument.

Niveau Microphone (Mic Level)

À moins que nous n’utilisions un microphone avec une sortie numérique (par exemple, AES42, USB ou MEMS), le signal présenté à la sortie de notre microphone est une très petite tension analogique, généralement mesurée en centièmes ou millièmes de volt. Lorsqu'il est converti en décibels, il se situe généralement entre -60dBu (0,000775 VRMS) et -20dBu (0,0775 VRMS). Ce signal est appelé Niveau Microphone, et il doit passer par un préamplificateur pour être porté à un niveau utile pour le traitement et/ou l’enregistrement (c'est-à-dire, Niveau Ligne).

Les signaux de Niveau Microphone utilisent des lignes équilibrées et des connecteurs XLR. Les patchbays dans certains studios d'enregistrement professionnels permettent de faire passer les lignes de microphone vers les entrées des préamplificateurs via des câbles Bantam TT symétriques et des prises, bien que la connexion des microphones se fasse de préférence avec des prises et des fiches XLR. La plupart des fabricants de connecteurs XLR conçoivent la broche 1 légèrement plus longue que les broches 2 et 3 sur leurs connecteurs XLR femelles (généralement utilisés comme entrées) afin de garantir que la broche 1 (terre) se connecte en premier, une fonctionnalité de sécurité utile. Le fabricant de microphones Røde fait exprès de rendre la broche 1 légèrement plus longue sur leurs sorties XLR de microphones (qui sont des XLR mâles) pour la même raison — une excellente idée qui malheureusement amène les personnes mal informées à penser qu’il s’agit d’un défaut de fabrication, car une broche est plus longue que les autres.

[Pour éviter les bruits de choc qui pourraient endommager les haut-parleurs de monitoring, les casques et l’audition, il est toujours conseillé de couper le monitoring lorsque vous patcher des microphones — surtout si vous utilisez l'alimentation fantôme, et encore plus si vous utilisez des connecteurs Bantam TT (plutôt que des XLR) parce que leur configuration anneau/pointe/manchon signifie que, pendant un court moment, vous pourriez fournir un signal d’entrée de +48V DC au microphone. Cela suffit à endommager les haut-parleurs passifs, les casques, l’audition humaine, et toute crédibilité que vous avez pu établir avec le client.]

Niveau Ligne (Line Level)

Le rôle du préamplificateur de microphone est d'amplifier le signal de Niveau Microphone à un niveau utile pour un traitement ultérieur, qui est généralement appelé Niveau Ligne.

La plupart des signaux de Niveau Ligne utilisent des lignes équilibrées avec des connecteurs XLR, des prises TRS ou les connexions Bantam TT que l'on retrouve dans les patchbays des studios d’enregistrement professionnels. Nous parlerons davantage des signaux de Niveau Ligne sous peu, car l’objectif final du préamplificateur est de porter le signal de Niveau Microphone à Niveau Ligne…

Niveau Instrument (Instrument Level)

Les guitares électriques, les claviers et autres instruments musicaux électroniques conçus pour les performances en direct fournissent leurs sorties sur des prises TS 6,35 mm (une pour mono, deux pour stéréo), destinées à être connectées à un amplificateur d'instrument. Les signaux qu'ils produisent sont souvent appelés Niveau Instrument ; ils sont plus élevés que le Niveau Microphone mais plus faibles que le Niveau Ligne, se situant généralement autour de -20dBu (0,0775 VRMS). Ces signaux sont trop faibles pour la plupart des entrées de Niveau Ligne mais trop forts pour les entrées de Niveau Microphone, et ils sont généralement asymétriques, ce qui signifie qu'ils conviennent pour les câbles courts entre l’instrument et son amplificateur, mais pas pour des câbles longs entre la scène et la table de mixage dans une application de sonorisation. Ils sont généralement connectés à une console de mixage ou à un préamplificateur de microphone via une boîte DI, qui réduit le signal relativement élevé mais asymétrique du Niveau Instrument à un signal de Niveau Microphone relativement faible avec une sortie symétrique, adaptée pour les longues distances et pour entrer dans un préamplificateur de microphone.

Le rôle du préamplificateur de microphone est d'amplifier le signal de Niveau Microphone à un niveau utile pour un traitement ultérieur, généralement appelé Niveau Ligne.

Certains claviers et modules montés en rack fournissent une sortie de Niveau Ligne symétrique sur une prise XLR ou Jack TRS, et cela devrait être utilisé chaque fois que possible pour se connecter à une entrée de Niveau Ligne.

Lorsque vous travaillez avec des signaux de Niveau Instrument dans des situations où l'instrument est proche du préamplificateur ou de la console de mixage, il est souvent nécessaire de jongler entre le niveau de sortie de l'instrument et le gain du préamplificateur pour trouver la connexion la plus silencieuse tout en évitant le clipping. Bien que l’utilisation d’une boîte DI sur une entrée de Niveau Microphone soit courante, dans certains cas, une meilleure qualité de signal peut être obtenue en branchant directement la sortie de l’instrument sur une entrée de Niveau Ligne avec un contrôle de Trim ou Gain ajustable.

Certaines interfaces, surtout celles conçues pour les musiciens s’enregistrant, disposent d'une entrée de Niveau Instrument avec une prise Jack TS 6,35 mm, spécialement conçue pour accepter les signaux de Niveau Instrument. Ce devrait être le premier choix pour cette application.

Dans tous les cas, il est important de trouver le bon équilibre entre le niveau de sortie de l'instrument et le gain du préamplificateur, de l'entrée de Niveau Instrument ou de Niveau Ligne, pour minimiser le bruit et éviter le clipping – soit en poussant le circuit de sortie de l'instrument dans la distorsion, soit en surchargeant l'entrée de la boîte DI, l'entrée de microphone, l'entrée d’instrument ou d’entrée de Niveau Ligne. Un bon point de départ consiste à régler le niveau de sortie de l’instrument à environ 70 % de sa valeur maximale, bien que le niveau réel du signal dépende du patch, de l’échantillon ou du clip utilisé.

[Concernant les patches, échantillons et clips utilisés lors des performances en direct, il est toujours bon de régler le niveau de sortie de chaque élément afin qu’il ait un niveau perçu similaire aux autres. Cela peut être fait à l’oreille ou avec un mètre SPL placé devant l’amplificateur de l’instrument, avec le niveau souhaité enregistré dans la mémoire utilisateur comme partie de chaque patch, échantillon ou clip. Cela simplifie la vie de l’artiste sur scène en minimisant le besoin d’ajuster le volume après chaque changement tout en essayant de jouer sa partie. Cela, à son tour, facilite le travail de l’ingénieur du son en direct, et les deux améliorations résultent en un concert de meilleure qualité.]
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Qu'est-ce qu'un signal ?

Des livres entiers ont été écrits sur les signaux audio et les nombreuses façons dont nous pouvons les définir et les mesurer.

L'onde sinusoïdale est le signal le plus simple de tous (à part le silence absolu) et pourtant, il existe au moins quatre façons de définir son niveau, ou plus précisément, son amplitude. L'illustration ci-dessous montre un cycle d'une onde sinusoïdale (verte) avec une amplitude positive maximale de +1 et une amplitude négative maximale de -1. Elle montre également quatre différentes façons de mesurer et de définir l'amplitude de l'onde sinusoïdale, comme expliqué ci-dessous.

Crête-à-Crête (Peak-To-Peak)

Commençons par la droite de l'illustration avec Peak-To-Peak, qui est mesuré depuis le sommet de la demi-onde positive jusqu'au sommet de la demi-onde négative. Dans cet exemple, il a une valeur de deux (de +1 à -1), mais il est important de noter qu'à aucun moment la forme d'onde du signal n'atteint réellement la valeur de deux. En fait, dans cet exemple – qui utilise une forme d'onde symétrique où les demi-cycles positif et négatif sont des images miroir – l'amplitude la plus élevée qu'il atteindra est la moitié de la valeur Peak-To-Peak.

Les mesures Peak-To-Peak sont généralement indiquées par le suffixe « pp », par exemple « 2Vpp ». Les mesures Peak-To-Peak sont surtout utilisées pour déterminer ce qu'on appelle souvent l'amplitude du signal ; en d'autres termes, la différence entre l'amplitude positive maximale et l'amplitude négative maximale. L'onde sinusoïdale de l'illustration a une amplitude de deux volts. Ces mesures Peak-To-Peak sont utiles lorsqu'on conçoit des haut-parleurs et des alimentations pour des circuits audio, mais elles ne sont pas vraiment utiles dans notre cas.

Crête (Peak)

Comme on le voit dans l'illustration, la valeur Peak est mesurée depuis zéro jusqu'au sommet maximal positif ou négatif du signal. Dans l'illustration, il est mesuré au sommet positif maximal et a une valeur de +1. Comme l'onde sinusoïdale est une forme d'onde symétrique, on peut supposer que le pic négatif sera de la même valeur que le pic positif (à moins qu'il n'y ait un décalage continu), mais avec une polarité inversée. Contrairement à la valeur Peak-To-Peak, on peut voir que la forme d'onde du signal atteint réellement le niveau Peak – bien que de manière momentanée.

Les mesures Peak sont généralement indiquées par le suffixe « p », par exemple « 1Vp ». Les mesures Peak sont utiles pour déterminer à quel point un signal est proche du niveau maximal d'un appareil, c'est-à-dire le niveau maximal possible avant que la distorsion due au clipping ne se produise. Elles sont couramment utilisées dans les compteurs des équipements audio numériques, où 0dB est le niveau maximal avant le clipping. Les systèmes de mesure Peak considèrent les valeurs Peak des deux côtés de la forme d'onde (c'est-à-dire, les demi-cycles positif et négatif) pour s'assurer que rien ne dépasse à cause d'une forme d'onde non symétrique ou d'un décalage continu.

Moyenne et RMS

Le problème avec les mesures Peak est que de nombreux signaux audio (y compris l'onde sinusoïdale dans l'illustration) ne sont à leur niveau Peak que pendant une brève portion de leur durée. Une mesure Peak fournit une bonne indication de l'amplitude la plus élevée atteinte par le signal, ce qui est utile pour prévenir la distorsion due au clipping, mais elle ne nous dit pas grand-chose d'autre sur le signal – par exemple, à quel point il sera perçu comme fort par rapport à d'autres signaux ayant la même valeur Peak, ce que l'on appellerait son loudness/sonie relatif perçu. Pour des valeurs qui nous permettent de comparer le loudness/sonie relatif de différents signaux, les mesures Moyenne et RMS sont plus utiles que les mesures Peak.

La valeur Moyenne pour une onde sinusoïdale se calcule de la manière suivante :

Moyenne = 0,637 x Pic

Les mesures Moyenne sont généralement indiquées par le suffixe « av », par exemple « 0,637Vav ». L'onde sinusoïdale dans l'illustration ayant une amplitude Peak de 1V, son amplitude Moyenne est :

0,637 x 1 = 0,637Vav

RMS est l'acronyme de Root Mean Square (moyenne quadratique), ce qui décrit le processus mathématique utilisé pour en déterminer la valeur. Les ingénieurs électriques l'appelaient autrefois la heating value, ce qui donne un indice sur ses origines. La valeur RMS pour une onde sinusoïdale se calcule de la manière suivante :

RMS = 0,7071 x Pic

Les mesures RMS sont généralement indiquées par le suffixe « rms », par exemple « 0,7071Vrms ». L'onde sinusoïdale dans l'illustration ayant une amplitude Peak de 1V, son amplitude RMS est :

0,7071 x 1 = 0,7071Vrms

Les mesures données en dBu, comme indiqué précédemment dans cet article, sont basées sur les valeurs RMS où 0dBu = 0,775Vrms. Une valeur de -20dBu signifie que le signal est 20dB plus bas que 0dBu, ce qui signifie qu'il est 20dB plus bas que 0,775Vrms, soit 0,0775Vrms. Comme astuce rapide pour les dB, il est bon de savoir que 20dB représente un facteur de 10, donc -20dB signifie ÷10, et +20dB signifie x10. Ainsi, -20dBu est 1/10e de 0dBu, ce qui est 1/10e de 0,775Vrms.

Notez que les formules pour les valeurs Moyenne et RMS ci-dessus ne s'appliquent qu'aux ondes sinusoïdales. Les formules de calcul des valeurs Moyenne et RMS pour d'autres formes d'ondes deviennent de plus en plus complexes à mesure que la forme d'onde devient complexe.

Pour les applications audio, les valeurs Moyenne et RMS donnent toutes deux une meilleure indication du loudness/sonie relatif perçu d'un signal. Cependant, aucune des deux n'est aussi efficace que le système de mesure LUFS lorsqu'il s'agit de comparer et d'ajuster le loudness/sonie relatif perçu de différents signaux. Tu as probablement entendu parler des LUFS (Loudness Units Full Scale) en référence au mastering des mixes pour les services de streaming. Le loudness/sonie perçu est généralement un sujet de mastering, donc en quoi cela concerne-t-il le choix des microphones et la configuration du gain ? Continue à lire...

Microphones, Gain et loudness/sonie?

Tous les appareils audio numériques possèdent une mesure Peak pour nous aider à empêcher les niveaux de signal de dépasser le niveau maximal (0dBFS) et de provoquer de la distorsion. Certaines DAWs (stations de travail audio numériques) offrent également des mesures RMS et/ou Moyenne qui sont généralement superposées à la mesure Peak, et il existe des plug-ins et des applications qui proposent de nombreuses options de mesure.

Nous ne pouvons pas utiliser les niveaux Peak pour comparer le loudness/sonie perçu de différents signaux audio, car le système auditif humain ne prête pas beaucoup d'attention aux pics de courte durée comme ceux trouvés dans un son percussif. Au contraire, il évalue la loudness/sonie d'un son en utilisant un système de moyenne complexe qui nécessite des capacités de traitement de signal importantes pour l’émuler.

C'est une excellente illustration de la façon dont la loudness/sonie perçue diffère des niveaux de Pic dans les signaux audio !
Lorsque nous regardons ces deux formes d'onde, bien que la voix et le kick aient les mêmes niveaux de Pic (les points les plus élevés atteints par chaque forme d'onde), elles n'ont pas la même loudness/sonie perçue. La raison en est que la loudness/sonie perçue est influencée non seulement par le niveau de Pic, mais aussi par la durée, le spectre de fréquence et les transitoires présents dans le son.
• Piste vocale : Les voix ont généralement un spectre de fréquences plus large qui correspond à la plage de sensibilité de l'audition humaine. Nos oreilles sont plus sensibles aux fréquences moyennes (où se trouvent la plupart des voix) qu'aux sons de basse fréquence, ce qui rend la voix perçue comme plus forte, même si son niveau de Pic est plus bas que celui d'un kick.
• Kick : Bien que le kick puisse avoir un niveau de Pic plus élevé que la voix, une grande partie de son énergie est concentrée dans des pics de courte durée (transitoires) et des fréquences basses, où l'audition humaine est moins sensible. Cela fait que le kick semble plus faible en termes de loudness/sonie perçue, même si son niveau de Pic est plus élevé.
Ainsi, dans la deuxième illustration où le niveau de la voix a été réduit pour correspondre à la loudness/sonie perçue du kick, le niveau de Pic du kick est beaucoup plus élevé, mais la loudness/sonie perçue est similaire. Cela nous aide à comprendre pourquoi différents instruments ou sons dans un mix peuvent ne pas toujours correspondre à leurs niveaux de Pic en ce qui concerne la façon dont ils sont perçus comme forts ou faibles.
Cette différence est également la raison pour laquelle la mesure en LUFS (Loudness Units relative to Full Scale) est une méthode plus précise pour mesurer la loudness/sonie perçue, car elle prend en compte la sensibilité aux fréquences et la pesée dans le temps pour mieux correspondre à la façon dont nous percevons le son.

Facteur de crête (Crest Factor)

En termes audio, le Crest Factor (facteur de crête) d'un signal décrit la différence entre le niveau Peak (crête) et le niveau Moyenne d'un signal, et est généralement exprimé en décibels. Les sons percussifs (comme la grosse caisse dans les exemples ci-dessus) ont un niveau Peak élevé, mais un niveau Moyenne faible, ce qui leur donne un Crest Factor élevé, mais une faible loudness/sonie perçue. En comparaison, les sons non percussifs (comme la voix dans les exemples ci-dessus) ont un Crest Factor beaucoup plus faible, ce qui permet un niveau Moyenne plus élevé et donc une loudness/sonie perçue plus forte.

Un signal avec un Crest Factor élevé aura besoin de plus d'Headroom (voir ci-dessous) qu'un signal avec le même niveau Moyenne mais un Crest Factor plus faible.

Lors du mastering audio pour se conformer aux exigences de plage dynamique limitée des services de streaming, l'un des objectifs est de réduire le Crest Factor du signal afin que le niveau Peak soit plus bas. Cela permet d'augmenter le niveau Moyenne – ce qui augmente ainsi la loudness/sonie perçue.

VU & LUFS

Le problème de l'indication de la loudness/sonie perçue nous a donné le VU meter (voltmètre), dans les années 1930, comme moyen de maintenir une loudness/sonie constante dans les applications de diffusion, où le matériel programmatique passait régulièrement d'une voix d'annonceur à une autre ou à différents morceaux de musique. « VU » signifie Volume Unit (unité de volume), où volume fait référence à la loudness/sonie perçue, et non à un espace cubique. Le VU meter utilise des mesures ballistiques relativement lentes (c'est-à-dire la vitesse à laquelle l'aiguille peut se déplacer) avec des temps d'attaque et de relâchement d'environ 300 ms (0,3 s), ce qui lui confère un effet de moyennage. L'aiguille bouge trop lentement pour suivre les pics transitoires de la grosse caisse montrée précédemment, ce qui provoque une perception tronquée de ces niveaux de loudness/sonie perçues. L'idée de base est (ou était) que si tous les signaux envoyés à l'antenne ont à peu près le même niveau sur le VU meter, alors ils devraient avoir une loudness/sonie perçue à peu près équivalente. Il ne devrait donc y avoir aucune surprise soudaine lors du passage entre les voix des annonceurs et/ou la musique populaire de l'époque. Le VU meter fonctionnait assez bien pour cette application, mais ses limites sont devenues évidentes avec l'introduction de l'enregistrement multitrack et de la prise de son rapprochée (close miking) des instruments de musique individuels, en particulier lors du travail avec des sons percussifs/ pincés ayant des transitoires rapides et des décays courts, comme la grosse caisse montrée plus tôt.

Les systèmes de diffusion numérique contemporains sont confrontés au même problème que les premiers diffuseurs analogiques, sauf qu'ils doivent passer d'un type de source sonore à l'autre (narration/dialogue, différents genres de musique et sons, films, etc.) à la demande, et contrairement aux premiers diffuseurs, il n'y a pas d'ingénieur qui surveille ce qui est "diffusé" en temps réel pour effectuer des ajustements lorsque les niveaux sont trop forts ou trop faibles. Cela a conduit à l'affinement du système de mesure LUFS, tel que décrit dans la norme EBU R128 et basé sur les recommandations de l'ITU BS1770. C'est un indicateur bien plus précis de la loudness/sonie perçue que le VU meter ; si deux signaux ont la même valeur LUFS intégrée (c'est-à-dire la moyenne sur la durée du signal), ils auront probablement la même loudness/sonie perçue en général. Les services de streaming ont adopté des niveaux LUFS intégrés spécifiques pour maintenir une loudness/sonie constante lors de la lecture – c'est pourquoi vous pouvez généralement passer d'une vidéo à l'autre sur YouTube ou entre plusieurs morceaux de musique sur Spotify sans subir de changements importants dans la loudness/sonie perçue. La mesure LUFS intégrée peut fournir des indications très précises de la loudness/sonie perçue, mais quel rapport cela a-t-il avec le choix des microphones et le réglage du gain ? Continuez à lire…

Niveau de Fonctionnement Nominal (Nominal Operating Level - NOL)

Les VU meters sont toujours populaires sur les appareils audio analogiques, et tous les appareils audio analogiques partagent les limitations de bruit et de distorsion mentionnées précédemment. Le bruit est un problème lorsque le niveau du signal devient trop faible, et la distorsion est un problème lorsque le niveau du signal devient trop élevé. Parce que les signaux audio peuvent varier considérablement entre leurs niveaux de Peak et leurs niveaux perçus (qu'ils soient mesurés en Moyenne, RMS ou LUFS), les équipements audio analogiques professionnels suivent un concept connu sous le nom de Niveau de Fonctionnement Nominal (NOL) – un niveau de signal recommandé qui est suffisamment élevé pour que le niveau perçu soit au-dessus du bruit, mais (idéalement) suffisamment bas pour empêcher que le niveau de Peak ne provoque de distorsion due au clipping. Le NOL est représenté par 0dB sur un VU meter et est donc appelé 0dBVU. Les signaux qui se trouvent au niveau du NOL sont également appelés Line Level, comme mentionné précédemment.

Dans les équipements audio analogiques professionnels, le NOL de 0dBVU est normalisé à un niveau de signal de +4dBu, ce qui est équivalent à une tension de 1.228VRMS lorsqu'il est mesuré à l'aide d'une onde sinusoïdale de 1 kHz comme signal. Autrement dit, si une onde sinusoïdale de 1 kHz est passée à travers l'équipement et que son niveau est ajusté pour lire 0dBVU sur le VU meter, elle aura une tension de 1.228VRMS. Cette norme permet à tous les éléments du studio d'enregistrement analogique d'être calibrés sur le même NOL de +4dBu, de sorte que 0dBVU à la sortie de la console de mixage donne 0dBVU à l'entrée des enregistreurs à bande et des processeurs d'effets, et vice versa. Lorsque tout est calibré sur le même NOL, tous les appareils individuels du système audio analogique deviennent essentiellement un seul et grand appareil intégré. Si nous réglons correctement le niveau au préamplificateur, il devrait être correct pour le reste du système – du moins jusqu'à ce que nous commencions à pousser les faders loin de leurs positions 0dB (ou Unity/Unité), à appliquer de l'égalisation, à utiliser de la compression et à faire d'autres actions qui affectent le niveau du signal.

Si nous connaissons le NOL d'un appareil audio analogique, ainsi que son Niveau Maximum (le niveau où la distorsion due au clipping se produit) et son Noise Floor (le niveau de son bruit), nous pouvons calculer ses spécifications pour la Plage Dynamique, le S/N Ratio et le Headroom, comme indiqué ci-dessous.

Le Niveau de Fonctionnement Nominal (NOL) est un concept essentiel dans les équipements audio, garantissant le meilleur équilibre entre la force du signal, le bruit et la distorsion. Il est généralement représenté par 0dBVU sur un mètre VU, qui, pour les équipements audio analogiques professionnels, est standardisé à un niveau de signal de +4dBu. Le +4dBu correspond à une tension de 1.228VRMS lorsqu'il est mesuré avec une onde sinusoïdale de 1 kHz.

Ce NOL standardisé garantit que les appareils audio dans une chaîne d'enregistrement ou de diffusion sont calibrés à un même niveau de signal, ce qui aide à maintenir des niveaux audio cohérents à travers le système. Par exemple, un signal réglé pour afficher 0dBVU sur le mètre VU correspondra à +4dBu lorsqu'il passe par un équipement analogique professionnel, fournissant une référence pour tous les appareils connectés à s'aligner.

Application Pratique

Lorsque tous les équipements sont calibrés au même NOL (par exemple, +4dBu), il devient plus facile de travailler avec divers appareils dans une configuration de studio analogique, comme les consoles de mixage, les enregistreurs à bande et les processeurs d'effets. Si le niveau est correctement réglé à l'étape du préamplificateur, il devrait se propager de manière cohérente dans tout le système, sauf si d'autres facteurs comme l'EQ, la compression ou les ajustements de fader modifient le niveau du signal.

Cependant, pour atteindre le bon équilibre et une performance optimale, il est nécessaire de prendre en compte la Plage Dynamique, le Rapport Signal/Bruit (S/N) et la Marge de Sécurité de chaque appareil dans la chaîne audio. Ces facteurs contribuent à maintenir un signal suffisamment fort pour éviter la distorsion (clipping), tout en restant suffisamment au-dessus du niveau de bruit pour garantir une bonne qualité sonore.

Plage Dynamique, Rapport Signal/Bruit et Marge de Sécurité

• Plage Dynamique : La différence entre les parties les plus silencieuses et les plus fortes du signal audio. Dans un contexte professionnel, cette plage doit être suffisamment large pour éviter la distorsion tout en permettant aux sons faibles de rester audibles et clairs.
• Rapport Signal/Bruit (S/N) : Le rapport entre le niveau du signal et le niveau de bruit de fond. Un rapport S/N plus élevé signifie que le signal est beaucoup plus clair par rapport au bruit de fond, ce qui est crucial dans les équipements audio professionnels pour éviter le souffle ou les ronflements qui altéreraient la qualité sonore globale.
• Marge de Sécurité : L'espace entre le niveau moyen du signal et le niveau maximum avant que la distorsion ou le clipping n'intervienne. Cela est essentiel pour éviter la distorsion, en particulier lorsqu'il y a des pics inattendus dans le signal audio, comme dans les sons percussifs ou les pics soudains de volume.

Relation avec les Microphones

Dans les chapitres précédents, nous avons discuté de la manière dont les microphones interagissent avec ces concepts, en particulier comment leur niveau de sortie doit être amplifié au Niveau Ligne par les préamplificateurs et comment régler correctement le gain aide à maintenir le bon niveau de signal à travers le système. Un bon réglage du gain garantit que le signal du microphone reste au-dessus du niveau de bruit, mais ne dépasse pas le niveau maximum du système, où la distorsion pourrait se produire.

Impact sur le Chemin du Signal

En respectant le Niveau de Fonctionnement Nominal (NOL) de +4dBu, vous vous assurez que le signal audio conserve sa clarté, sa cohérence et sa qualité tout au long de son parcours, du microphone à la sortie finale. Cependant, il est important de prêter attention au Niveau Maximum de l'équipement, où commence la distorsion, ainsi qu'au Niveau de Bruit, afin de prévenir la dégradation de la qualité sonore. Comprendre les spécifications de Plage Dynamique, de Rapport Signal/Bruit et de Marge de Sécurité de chaque appareil audio vous aidera à prendre de meilleures décisions lors du routage des signaux et des réglages du gain pour obtenir une performance optimale.

Rapport Signal/Bruit (S/N Ratio)

Dans les précédentes sections, nous avons vu que la spécification du Rapport Signal/Bruit (S/N Ratio) du microphone est définie comme la différence entre 94dB SPL et le niveau de bruit équivalent du microphone ou le bruit propre. Un SPL de 94dB au niveau du diaphragme était utilisé comme point de référence pour représenter le signal. Dans les équipements audio analogiques professionnels, le point de référence est le Niveau de Fonctionnement Nominal (NOL) de l'appareil, et le Rapport Signal/Bruit est défini comme la différence entre le NOL et le niveau de bruit de l'appareil. Il est spécifié en dB, et une valeur plus élevée signifie un meilleur rapport S/N – c'est-à-dire un bruit plus faible. Comme montré dans l'illustration précédente :

S/N Ratio = Niveau de Fonctionnement Nominal - Niveau de Bruit

Headroom (Marge de Sécurité/ plafond)

La spécification de la Marge de Sécurité décrit la différence entre le NOL d'un appareil et son Niveau Maximum. En d'autres termes, cela montre jusqu'à quel point le signal peut dépasser le NOL avant d'atteindre le clipping. Comme illustré précédemment :

Headroom = Niveau Maximum - Niveau de Fonctionnement Nominal

La plupart des équipements audio analogiques professionnels offrent au moins 20dB de Marge de Sécurité, et tout ce qui est inférieur est généralement considéré comme insuffisant. C’est une information utile que nous reviendrons voir plus tard lorsque nous examinerons comment les équipements numériques s’intègrent dans le monde analogique du son. Pour un NOL donné, plus la Marge de Sécurité est grande, mieux c’est. Les mesureurs de crête (Peak meters) présents sur les appareils audio numériques sont parfois appelés "mesureurs de Marge de Sécurité" car ils montrent combien de Marge de Sécurité reste entre le pic du signal et le niveau maximum de l'appareil.

La Marge de Sécurité est rarement, voire jamais, mentionnée pour les microphones, mais elle peut être calculée à partir de la spécification du SPL Maximum du microphone, moins 94dB SPL. En essence, nous pouvons utiliser 94dB SPL comme le Niveau de Fonctionnement Nominal du microphone, tout comme lors du calcul du Rapport Signal/Bruit du microphone.

Plage Dynamique

Dans l'édition précédente, nous avons vu que la spécification de la Plage Dynamique du microphone décrivait la différence entre le niveau de son bruit et la spécification de son SPL Maximum (le point où le clipping se produit). La même logique s'applique à la Plage Dynamique des équipements audio analogiques professionnels – elle est définie comme la différence entre le Niveau de Bruit de l'appareil et son Niveau Maximum. Elle est spécifiée en dB, et une valeur plus grande signifie que l'appareil possède une Plage Dynamique plus large, ce qui peut aussi signifier un meilleur Rapport S/N, plus de Marge de Sécurité, ou les deux. Comme montré dans l'illustration précédente :

Plage Dynamique = Niveau Maximum - Niveau de Bruit

Et aussi comme indiqué dans l'illustration :

Plage Dynamique = Marge de Sécurité + Rapport S/N

Niveau d'Alignement (Alignment Level)

Les choses sont différentes dans le monde numérique. Le bruit inhérent aux systèmes numériques est tellement faible comparé au bruit d'un système analogique (surtout lorsqu'on utilise des enregistreurs à bande analogiques) que la nécessité d'un NOL n'est pas immédiatement évidente. La principale exigence est de s'assurer que le niveau de crête du signal ne dépasse pas le niveau maximum du système numérique, qui est représenté par 0dBFS sur le mesureur numérique du système. Le "FS" dans "dBFS" signifie Full Scale, où 0dBFS représente le Niveau Maximum (ou niveau de clipping) et le dépasser entraîne de la distorsion. À l'exception de 0dBFS, tous les autres niveaux dBFS sont donnés en nombres négatifs, représentant la distance entre le niveau de crête du signal et le niveau maximum. Par exemple, un niveau de -12dBFS signifie que le niveau de crête du signal est à 12dB en dessous du niveau où se produit le clipping. Cela semble simple, mais il y a plus à comprendre…

À un certain moment, nous devons introduire un signal analogique dans le système numérique depuis nos microphones et autres sources sonores analogiques, et à un autre moment, nous devons sortir un signal analogique du système numérique pour le connecter à des casques, des moniteurs ou des processeurs analogiques externes. Cela signifie que le système numérique doit finalement avoir des circuits d'entrée et/ou de sortie analogiques (c'est-à-dire des convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique), et pour les parties analogiques de ces circuits, toutes les spécifications analogiques mentionnées précédemment restent valables. De plus, si notre équipement numérique professionnel doit être intégré avec notre équipement analogique professionnel (par exemple, utiliser un DAW avec une console de mixage analogique ou un processeur, ou utiliser des plug-ins qui modélisent des processeurs analogiques vintage), il doit avoir un équivalent numérique du NOL de l'équipement analogique professionnel – un niveau de référence qui se conforme à +4dBu tout en permettant suffisamment de marge pour le signal provenant des dispositifs analogiques. Cela est généralement appelé un Niveau d'Alignement, et c'est l'équivalent numérique du NOL du système analogique.

0dBFS ? 0dBVU

La plupart des premiers enregistreurs numériques multipistes (par exemple, Sony 3348, Mitsubishi X850) conçus pour être utilisés dans des studios multipistes analogiques avaient des niveaux d'alignement compris entre -19dBFS et -24dBFS pour +4dBu, ce qui permettait de maintenir le NOL du studio analogique et de les installer directement à la place d'un enregistreur multipistes analogique. Comme avantage supplémentaire, ils offraient plus de Marge de Sécurité que les enregistreurs à bande analogiques qu'ils remplaçaient, lesquels n'offraient que rarement plus de 12dB au-dessus du NOL (0dBVU) avant d'entrer en saturation de la bande – l'équivalent magnétique du clipping, qui peut être euphonique à petites doses.

Un problème intéressant avec les premiers enregistreurs numériques multipistes était que, bien que leurs entrées et sorties se conforment au concept de NOL +4dBu du studio analogique, leur mesureur utilisait l'échelle dBFS où 0dBFS représente le Niveau Maximum – ce qui n'est pas le même que le NOL représenté par 0dBVU.

Cela a créé de la confusion chez les ingénieurs du son expérimentés qui avaient affiné leurs compétences dans un monde où les niveaux de signal devaient être maintenus autour de 0dB sur un système de métrologie conçu pour afficher une forme de loudness/sonie perçue relative (le mètre VU), et où il y avait toujours de la Marge de Sécurité pour aller au-dessus de 0dB. Comment transférer leurs compétences de réglage de niveau dans un système de métrologie numérique où 0dB est le niveau maximum et ne peut pas être dépassé ?

La fidélité à la vieille règle analogique de garder les niveaux de signal aussi proches que possible de 0dB, combinée à la nouvelle règle numérique de ne pas laisser le signal dépasser 0dB, a mis en évidence les malentendus entre 0dBVU et 0dBFS. Dans de nombreux studios hybrides des premiers temps (consoles analogiques avec enregistreurs multipistes numériques), les sorties des bus de la console étaient souvent poussées 12dB ou plus au-dessus du NOL de 0dBVU pour rapprocher les niveaux de signal de 0dBFS sur les mètres des enregistreurs numériques, comme les ingénieurs pensaient qu'ils devaient faire en maintenant les niveaux proches de 0dB.

Gritty-Sweet 16

Les préoccupations concernant les tailles de mots en 16 bits et le traitement étaient souvent écartées par l'idée qu'il n'était pas nécessaire d'aller au-delà de 16 bits, car c'était le meilleur que le CD puisse offrir – une justification mathématiquement mal informée qui allait à l'encontre d'une des vérités les plus anciennes du monde de l'audio : que les équipements de capture et de production doivent toujours avoir de meilleures spécifications que le support de diffusion, car chaque étape du processus de production réduit la qualité, particulièrement en termes de bruit. Dans le monde analogique, le bruit accumulé des processus d'enregistrement, de production et de mastering (bruit de la salle, bruit thermique, souffle de la bande, bruit de surface du lacquer et du stamper) ne posait pas de problème tant qu'il restait suffisamment bas par rapport au bruit des supports de diffusion, c'est-à-dire le bruit de surface du vinyle pressé ou le souffle de la cassette. La même chose est vraie dans le monde numérique, sauf que le bruit des systèmes numériques (bruit thermique des circuits d'entrée et de sortie analogiques, bruit de quantification lors de la conversion et du traitement, bruit de dithering ajouté pour dé-corréler et masquer le bruit de quantification) est bien plus faible dès le départ, ce qui en fait rarement un problème, même après un traitement considérable.

Pour mieux comprendre cela, certains des premiers studios à adopter des enregistreurs numériques multipistes ont rapidement découvert que le bruit de fond de leurs espaces d'enregistrement et le bruit de leurs consoles (qui était auparavant masqué par le souffle de la bande analogique) étaient désormais audibles dans leurs enregistrements et pouvaient être entendus s'accumulant avec chaque nouvelle piste. C'était un problème intéressant – retirer le bruit de la bande analogique a mis en évidence ce qui était caché.

De même, lors de l'utilisation des premiers systèmes multipistes entièrement numériques qui utilisaient la technologie 16 bits, l'erreur de quantification accumulée et sa "rugosité" associée sont devenues évidentes en l'absence de tout bruit analogique (par exemple, bruit thermique de la console de mixage analogique) pour la cacher ou la dé- corréler via un dithering accidentel – ce qui explique pourquoi cette "rugosité" ne posait pas de problème dans les premiers studios hybrides utilisant des consoles de mixage analogiques avec des enregistreurs multipistes numériques 16 bits. [Cela explique aussi en partie le phénomène des "mixeurs de sommation", mais c'est une autre histoire…]

Qu'est-ce que tout cela a à voir avec le choix des microphones et le réglage du gain ? Cela met en lumière l'histoire de certains malentendus tenaces concernant les niveaux de signal dans les systèmes audio numériques, et il est crucial de bien régler les niveaux de signal dans les systèmes audio numériques lors du choix des microphones et du réglage du gain – comme nous allons le voir sous peu.

RP-155

Au début des années 1990, la SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) a proposé la norme RP-155 qui recommande un Niveau d'Alignement de -20dBFS. Selon RP-155, si une onde sinusoïdale de 1kHz à +4dBu entre dans l'entrée ligne analogique de l'appareil numérique, son mètre devrait afficher -20dBFS, et si cette même onde sinusoïdale à -20dBFS sort de la sortie ligne analogique de l'appareil numérique, elle devrait mesurer +4dBu. RP-155 donne au système numérique 20dB de Marge de Sécurité, ce qui est suffisant pour la plupart des applications musicales et de dialogue.

Comment les spécifications analogiques mentionnées précédemment s'intègrent-elles dans un système de mesure numérique aligné selon RP-155 ? Nous savons déjà que le Niveau Maximum du système numérique (0dBFS) et son Niveau d'Alignement (-20dBFS, équivalent au NOL dans le monde analogique), ce qui signifie que nous pouvons calculer sa Marge de Sécurité (20dB). Pour calculer le Rapport Signal/Bruit d'un système numérique, nous devons connaître sa Plage Dynamique, que nous pouvons calculer si nous connaissons sa taille de mot (bitword)…

La forme la plus courante de l'audio numérique, utilisée dans les CD et les fichiers wav, est appelée Linear PCM (ou LPCM ou simplement PCM). Calculer la Plage Dynamique pour un système Linear PCM est simple : elle est de 6.0206dB par bit, bien que cela soit couramment arrondi à une valeur de référence de 6dB par bit. Nous utiliserons 6dB par bit pour cet exercice. Un fichier wav de 24 bits offre une Plage Dynamique de 24 x 6 = 144dB, ce qui dépasse facilement ce que les circuits analogiques pratiques peuvent offrir. Si la Plage Dynamique est de 144dB et que le niveau maximum est 0dBFS, le niveau minimum sera -144dBFS. En tenant compte de quelques dB dus au bruit d'erreur de quantification et au dithering, cela donne un Niveau de Bruit qui se situe toujours quelque part en dessous de -140dBFS.

L'illustration ci-dessous montre comment les spécifications analogiques mentionnées précédemment s'intègrent dans un système numérique 24 bits et un système numérique 16 bits, tous deux alignés selon RP-155 afin que -20dBFS = +4dBu.

Connaître ces informations permet d'optimiser les systèmes qui combinent équipements analogiques et numériques. Par exemple, utiliser le Niveau d'Alignement recommandé par RP-155 de -20dBFS pour un enregistreur numérique a du sens si le préamplificateur du microphone qui l'alimente dispose également de 20dB de Marge de Sécurité – les deux appareils ont le même Niveau Maximum, les deux entreront en clipping en même temps et aucun des deux ne gaspille sa capacité de Marge de Sécurité.

Si le préamplificateur du microphone était un appareil plus coûteux avec 24dB de Marge de Sécurité, il serait alors logique de régler le Niveau d'Alignement de l'enregistreur numérique à -24dBFS, sinon nous gaspillons les capacités de Marge de Sécurité du préamplificateur, car l'enregistreur numérique entrera en clipping avant le préamplificateur.

Marge de Sécurité (Safety Margin)

Alternativement, nous pourrions utiliser la Marge de Sécurité supplémentaire du préamplificateur pour créer une "marge de sécurité", de manière similaire à celle utilisée dans les bandes analogiques qui avaient moins de Marge de Sécurité que le préamplificateur ou la console qui les alimentait, mais qui n'entraient pas instantanément en clipping lorsqu'elles étaient poussées au-delà de leur Marge de Sécurité. Au lieu de cela, elles entraient en saturation de la bande, ce qui, entre autres, offrait un effet de compression léger qui laissait une certaine marge d'erreur avant que le signal devienne inutilisable.

Aligner le préamplificateur et l'enregistreur numérique dans cet exemple de sorte que +4dBu = -20dBFS signifie que le préamplificateur décrit ci-dessus dispose de 4dB de Marge de Sécurité supplémentaire au-dessus du 0dBFS du système numérique. En insérant un compresseur à « knee » raide entre la sortie du préamplificateur et l'entrée de l'enregistreur numérique avec un seuil de +20dBu (-4dBFS sur le système numérique), un ratio de 2:1 et des temps d'attaque et de relâchement très rapides, les derniers 8dB de la Marge de Sécurité du préamplificateur seront compressés dans les derniers 4dB de la Marge de Sécurité du système numérique. Le réglage des niveaux afin d'empêcher les pics de dépasser -4dBFS signifie qu'il y a une marge de sécurité de 8dB dans le préamplificateur qui a été compressée dans les derniers 4dB du système numérique, au cas où un pic de niveau passerait au-delà de -4dBFS. Dans cet exemple, le compresseur aurait évidemment besoin de la même Marge de Sécurité ou d'une plus grande Marge de Sécurité que le préamplificateur, et l'objectif serait de régler le gain pour éviter que les niveaux de crête n'atteignent normalement -4dBFS, de manière à ce que la marge de sécurité soit véritablement une "marge de sécurité". Ce concept peut être appliqué de manière plus subtile, comme nous allons le voir sous peu…

Niveau Maitrisés et Normalisés

La recommandation RP-155 a été formulée il y a plusieurs années ; le fait qu'elle reste pertinente témoigne de la compréhension traditionnelle de l'audio analogique, qui reconnaît qu'un signal audio n'est pas uniquement défini par son niveau de crête.

À peu près à la même époque où la recommandation RP-155 a été faite, l'EBU (Union Européenne de Radiodiffusion) a recommandé un Niveau d'Alignement de -18dBFS. Il est 2dB plus élevé que celui de RP-155, offrant ainsi 2dB de marge de sécurité en moins. Cela ne pose pas de problème majeur pour les radiodiffuseurs travaillant avec des voix parlées et des matériaux musicaux déjà maîtrisés. Cependant, cela frôle le seuil d'insuffisance pour travailler avec des instruments de musique enregistrés de près (close-miking), mais en pratique, régler le gain d'un signal musical capté de près pour que son niveau de crête moyen oscille autour de -18dBFS ou -20dBFS tout au long de la performance donne un résultat très similaire – surtout lorsque l'on travaille avec des sources sonores qui peuvent s'éloigner ou se rapprocher du micro pendant l'enregistrement.

Des travaux complémentaires menés par CBS (Columbia Broadcasting System), l'ITU (Union Internationale des Télécommunications) et d'autres ont suggéré des lignes directrices qui intègrent des éléments précieux des systèmes de mesure analogiques bien établis (comme les VU et PPM) dans les systèmes de mesure numériques. Pourquoi cela ? Parce qu'il y a bien plus dans un signal audio que son simple niveau de crête – comme nous le verrons dans la suite…

TheSoulsRemain
Vintage Méga utilisateur

#2
Publié par
TheSoulsRemain le 24 Mar 2025, 10:10

Ce qui suit est la traduction/adaptation d'une série d'article écrit par Greg Simmons.
J'ai utilisé ChatGPT à 99% pour la traduction. J'ai volontairement laissé des anglicismes et des acronymes parce que dans l'audio il y a des anglicismes partout et que certains mots ont des sens différents suivant le contexte. Par exemple clipping c'est une saturation mais un clipping numérique c'est aussi un "rabot"

https://www.audiotechnology.com/tutorials/microphones-sensitivity

Microphones : Sensibilité

Dans le cinquième épisode de sa série continue sur les microphones, Greg Simmons explore en profondeur les spécifications, en commençant par la sensibilité – ce que cela signifie et comment cela affecte le choix de vos microphones...
By Greg Simmons

Les microphones : Sensibilité

Dans les épisodes précédents, nous avons exploré comment les microphones convertissent les sons en signaux. Nous avons appelé cela leur « méthode de transduction » et vu qu'il existe deux méthodes principales de transduction (« induction magnétique » et « modulation électrostatique »), qui nous donnent les trois grandes familles de microphones : rubans, dynamiques et condensateurs. Chacune de ces méthodes de conversion de l'énergie acoustique (son) en énergie électrique (signal) a un impact sur la tonalité du son capturé, et chacune présente des avantages pour certaines applications et des inconvénients pour d’autres.

Dans cet épisode, nous nous éloignons du concept subjectif de « tonalité » qui a été largement abordé dans les épisodes précédents, et nous nous concentrons sur les mesures objectives (également appelées « spécifications ») qui nous permettent de comparer différents microphones et de déterminer lequel est le meilleur choix pour chaque tâche. Personne ne se soucie de la belle tonalité chaleureuse de votre microphone à ruban si le signal est noyé dans le bruit, et personne ne se soucie de la tonalité nette et détaillée de votre microphone à condensateur si le signal est en train de se distordre lors des pics.

LE JEU DES CHIFFRES

Il existe de nombreuses spécifications pour les microphones, et tous les fabricants ne les mesurent pas de la même manière, ce qui signifie qu'elles peuvent parfois être difficiles à comparer, voire impossible à comparer. Ces écarts par rapport aux normes et standards industriels acceptés sont souvent justifiés par des affirmations disant qu'ils fournissent une valeur plus « réaliste » ou plus « informative ». C’est un pur hasard que ces écarts semblent toujours fournir des chiffres plus impressionnants tout en rendant plus difficile les comparaisons directes entre les produits concurrents.

Les spécifications sont un jeu de chiffres, et les spécialistes du marketing exploitent ces chiffres depuis des années en profitant d'un marché qui ne comprend pas vraiment ce que ces chiffres signifient. Ils ne veulent pas que vous compariez leur microphone avec celui de leurs concurrents – vous êtes déjà « sur leur plateforme » et ils veulent vous y garder jusqu'à ce que vous ayez rempli votre panier. Ils veulent que vous croyiez à la promesse d'Eddie « Trust Your Ears » Endorsé lorsqu'il dit « Ce microphone à 200 $ fera tout ce que vous voulez ! » plutôt qu'aux chiffres qui affirment sans équivoque « Non, il ne le fera pas », parce que dans une industrie axée sur les ventes, il est préférable que vous achetiez 10 mauvais microphones avant d'acheter un bon microphone.

Avec cela en tête, dans cet épisode, nous entamons une exploration approfondie des chiffres qui vous aideront à trouver ce bon micro sans perdre de temps ni d'argent avec ces 10 mauvais modèles. Nous examinerons les principales spécifications du point de vue de l'utilisateur : ce qu'elles signifient, comment elles sont mesurées, comment elles interagissent et comment elles peuvent être comparées pour aider à choisir le bon microphone pour la tâche. Nous commencerons par les spécifications liées au niveau du signal (Sensibilité, Bruit, SPL, Plage dynamique et Rapport signal/bruit) et les relations entre elles. Étant donné le nombre de lecteurs ayant déjà gaspillé de l'argent sur 10 mauvais microphones, il serait insensible de ne pas commencer par la Sensibilité, mais il y a encore plus à gagner en commençant par le préamplificateur de microphone.

GOLDILOCKS & Les Décibels

Le terme "gain" est souvent utilisé dans les discussions sur les microphones et les préamplificateurs. Le "gain" est essentiellement un autre mot pour "amplification" ; dans le contexte des microphones, il nous indique combien d'amplification est appliquée par le préamplificateur. Si le signal sortant du préamplificateur est 10 fois plus grand que le signal entrant, on pourrait dire que le préamplificateur a un gain de 10x. C’est facile à comprendre, alors pourquoi le gain est-il toujours spécifié en décibels (dB) plutôt qu'en termes de multiplication ?

Les microphones créent des signaux très faibles qui nécessitent de très grandes quantités d'amplification, généralement mesurées en centaines, voire en milliers. Afin d'éviter d'écrire d'énormes chiffres, le gain (comme de nombreuses autres mesures liées aux niveaux de signal audio) est généralement exprimé en décibels. Nous discuterons des décibels en détail dans un épisode futur de cette série ; l'important à comprendre pour l'instant, c'est qu'ils nous permettent d'utiliser de très petits chiffres pour représenter de très grands chiffres. Par exemple, le gain maximum sur certains préamplificateurs de haute qualité est de +70dB, ce qui équivaut à x3162. Que préférez-vous voir écrit à côté du bouton de gain de votre préamplificateur de microphone : " +70dB " ou " x3162 " ?

Le problème avec le gain, c'est qu'il fait augmenter le bruit avec lui. En général, plus il y a de gain, plus il y a de bruit — bien que ce qui se passe réellement, c'est que le préamplificateur amplifie le bruit qui provient de son circuit d'entrée ainsi que celui du microphone, donc plus vous utilisez de gain, plus le bruit global devient audible. [Nous examinerons cela plus en détail lorsque nous aborderons l’EIN ( Equivalent Input Noise) dans l'épisode "Bruit 2" de cette série… ]

Les conceptions de préamplificateurs de microphone modernes sont capables de performances à faible bruit, mais elles génèrent toutes un peu de bruit. À mesure que le gain augmente, ce bruit atteint un point où il devient apparent mais reste acceptable, par exemple, il est perceptible lorsqu’on est en solo mais n’est pas audible dans le mix. Au-delà du point "acceptable", le bruit devient excessif et est considéré comme "inacceptable".

Comme nous le verrons dans les prochains épisodes, le bruit provenant du préamplificateur de microphone est généralement une préoccupation uniquement lors de l’utilisation de microphones passifs (dynamiques passifs et rubans passifs) en raison de leur faible sensibilité et du gain élevé nécessaire pour atteindre un niveau utile. Le bruit du préamplificateur de microphone n’est pas très significatif lorsqu’on utilise des microphones actifs (condensateurs, dynamiques actifs et rubans actifs) parce que leur sensibilité plus élevée nécessite moins de gain, et le bruit généré par le microphone lui-même est bien plus élevé que le bruit du préamplificateur.

Dans tous les cas, le préamplificateur de microphone sur une interface bon marché alimentée par bus atteindra un niveau de bruit inacceptable à un réglage de gain plus bas que sur un préamplificateur de microphone en rack alimenté par secteur et plus coûteux, simplement parce qu'il génère plus de bruit au départ et nécessite donc moins de gain avant que ce bruit ne devienne audible ou gênant.

Minimiser le bruit du préamplificateur de microphone commence par le choix du bon microphone. Un bon microphone doit être capable de fournir un signal de niveau approprié : suffisamment élevé pour ne pas nécessiter un gain excessif du préamplificateur (ce qui peut introduire du bruit), mais pas trop élevé pour ne pas saturer le circuit d'entrée du préamplificateur ou des appareils en aval, ce qui entraînerait de la distorsion.

Si le gain est réglé au minimum et que le niveau du signal est toujours élevé, il y a un risque de distorsion. Même si la distorsion n’est pas évidente pendant les répétitions ou les tests sonores, elle pourrait se manifester pendant une performance lorsque le niveau du signal augmente légèrement en raison de l'excitation du ou des artistes, ce qui peut le faire dépasser le seuil de distorsion.

L'objectif est que le microphone fournisse un niveau de signal qui maintienne le gain du préamplificateur dans la "zone idéale" (Goldilocks Zone) — c'est-à-dire juste ce qu'il faut. Cela signifie que le microphone doit fournir un niveau de signal suffisamment élevé pour éviter d’avoir à utiliser un gain excessif, ce qui amplifierait le bruit indésirable, mais suffisamment bas pour éviter le risque de distorsion.

Sensibilité (Sensitivity)

La première spécification qui joue un rôle clé ici est la sensibilité. La sensibilité d’un microphone fait référence à la quantité de tension (signal électrique) qui sera produite à sa sortie lorsqu'une quantité donnée d’énergie acoustique (son) atteint le diaphragme ou l'élément de la membrane.

Si vous placiez deux microphones côte à côte, l'un avec une sensibilité élevée et l'autre avec une sensibilité faible, et que les deux seraint orientés vers la même source sonore à la même distance, le microphone à sensibilité plus élevée produirait une tension de sortie plus élevée. Cette caractéristique est cruciale car elle détermine la quantité de signal qu’un microphone génère pour un niveau donné de pression acoustique, et par conséquent, combien de gain sera nécessaire du préamplificateur pour amener le signal à un niveau exploitable.

Les microphones à haute sensibilité peuvent capter des sons plus faibles avec moins d’amplification, ce qui réduit le besoin de gain et donc minimise le potentiel niveau de bruit. Cependant, les microphones ayant une sensibilité trop élevée peuvent produire des signaux trop forts, qui peuvent saturer le préamplificateur, surtout à courte distance ou avec des sources sonores fortes, ce qui conduit à de la distorsion.

Le secret réside dans l’équilibre entre la sensibilité et les autres spécifications afin de trouver le microphone adapté à vos besoins, sans introduire de bruit ou de distorsion excessifs.

Sensibilité en mV/Pa

La sensibilité des microphones est généralement spécifiée en unités de mV/Pa, ce qui signifie milliVolts par Pascal.

• mV (milliVolt) : Un milliVolt est un millième de Volt (de la même manière qu'un millimètre est un millième de mètre). Un Volt est une mesure de la tension électrique, et cela représente le signal électrique du microphone qui correspond au son capté. Plus la tension est élevée, plus le niveau du signal est élevé.

• Pascal (Pa) : Un Pascal est une unité de pression, spécifiquement utilisée ici pour quantifier la pression sonore dans l'air. C'est une unité qui permet de mesurer combien d'énergie sonore est délivrée au microphone.

Par exemple :

• Le son le plus faible que l'oreille humaine puisse entendre est d'environ 0,00002 Pascals (20 µPa), ce qui est connu sous le nom de seuil d'audibilité.

• 1 Pascal (1Pa) correspond à un niveau de pression sonore (SPL) de 94dB, ce qui équivaut au son d'une guitare acoustique à forte puissance jouée à environ 2 mètres de distance.

Pour donner du contexte, les microphones ayant une plus haute sensibilité (plus de mV/Pa) produiront des niveaux de tension plus élevés lorsqu'ils captent un son au même SPL (Sound Pressure Level). Un niveau de sortie plus élevé signifie qu'il faudra moins de gain pour amener le signal à un niveau utilisable, ce qui peut minimiser les risques de bruit et de distorsion, mais cela peut aussi poser des problèmes si le signal est trop fort pour le préampli.

SPL Typiques et Impact de la Sensibilité :

• Le SPL maximal qu'un microphone peut supporter sans distorsion est crucial. Des instruments comme les tambours ou les cuivres peuvent générer des SPL qui dépassent largement les 120dB à proximité, et les microphones conçus pour supporter ces niveaux doivent avoir une tolérance plus élevée.

• La distance joue également un rôle : par exemple, si vous êtes plus près d'un instrument, le SPL augmente, donc la sensibilité du microphone doit pouvoir gérer cette pression accrue sans distorsion.

Exemple de Référence SPL :

Instrument SPL (dB) à 1m

Guitare acoustique (plein volume) ~94dB SPL
Guitare électrique (plein volume) ~110-120dB SPL
Caisson de basse ~120-130dB SPL
Caisse claire ~110-120dB SPL

Sensibilité et Conception du Microphone :

• Les microphones haute sensibilité produisent un signal plus fort avec moins de pression sonore, ce qui les rend idéaux pour capturer des sons faibles ou pour des situations où le microphone est placé plus loin de la source.
• Les microphones basse sensibilité nécessitent plus de pression sonore pour produire le même niveau de signal, ce qui les rend mieux adaptés aux sources sonores fortes, où il est crucial de préserver l'intégrité du signal, comme pour les instruments forts.
• Ainsi, lors du choix d'un microphone, il est important de prendre en compte les niveaux de pression sonore des sources que vous allez enregistrer et comment cela interagit avec la sensibilité du microphone et le gain du préamplificateur.

Un signal sinusoïdal de 1 kHz à un niveau de 1 Pa ou 94 dB SPL (au niveau du diaphragme ou de la membrane) est la norme que les fabricants de microphones utilisent pour mesurer la sensibilité. Cela permet de comparer facilement les sensibilités des microphones provenant de différents fabricants.

Ce niveau de pression acoustique (94 dB SPL) correspond à une pression sonore de 1 Pascal (Pa) et est souvent utilisé comme référence dans l'industrie du microphone. En mesurant la sensibilité à ce niveau de référence, les fabricants peuvent fournir une indication claire de la sortie du microphone en fonction d'un niveau de son standard, facilitant ainsi la comparaison de l'efficacité de capteur entre différents modèles et marques.

Sensibilité en dBV

Certains fabricants préfèrent utiliser une valeur en dBV pour la sensibilité, dans ce cas, ils la spécifient par rapport à une référence où 0 dB = 1 Pa = 1 V (sauf indication contraire). La valeur "dBV" est utilisée pour indiquer que la référence est de 1 Volt. Toutefois, certains fabricants négligent d'ajouter le "V", ce qui signifie qu'il n'est pas certain de connaître leur référence. Ils pourraient utiliser intentionnellement une valeur inférieure à 1 V comme référence pour créer une valeur de sensibilité plus élevée sans que l'on le sache, car c'est ainsi que fonctionne le jeu des chiffres. Cependant, pour l'instant, supposons qu'ils utilisent tous la bonne référence de 1 V ou spécifient autrement leur référence…

Une valeur de sensibilité de -20 dBV signifie que la tension de sortie du microphone est 20 dB inférieure à 0 dB, ce qui signifie qu'elle est 20 dB inférieure à 1 Volt, soit 0,1 Volt. Comment cela fonctionne-t-il ? Lisez la suite pour une explication détaillée… (Si les logarithmes et les puissances de 10 vous donnent des maux de tête, passez à la section suivante, « Sensibilité significative »).

Conversion entre dBV et mV/Pa

Pour des fins de comparaison, voici la formule qui convertit la sensibilité de dBV en mV/Pa :

mV/Pa = 10(dBV / 20) x 1000

N'oubliez pas d'inclure le signe négatif si la valeur de la sensibilité spécifiée comporte un signe moins. Notez également que la formule multiplie le résultat par 1000 pour donner la réponse en millivolts (mV) plutôt qu'en volts (V).

L'autre formule inverse le processus, en convertissant les valeurs mV/Pa en valeurs dBV :

dBV = 20 x log(mV/Pa / 1000)

Cette formule suppose que vous entrez la tension en millivolts (mV) et divise ensuite cette valeur par 1000 pour la convertir en volts avant de trouver le logarithme.

Prenons un exemple pour voir comment ces formules fonctionnent. Convertissons une sensibilité de 15 mV/Pa en dBV, puis revenons en arrière pour vérifier le calcul :

1/ Conversion de mV/Pa en dBV :

dBV = 20 x log(15 / 1000)

dBV = 20 x log(0.015)

dBV = 20 x -1.8239

dBV = -36.48dB

2/ Conversion de dBV en mV/Pa :

Vérifions le calcul en revenant en arrière :

mV/Pa = 10(-36.48 / 20) x 1000

mV/Pa = 10 -1.8239 x 1000

mV/Pa = 0.015 x 1000

mV/Pa = 15mV/Pa

Et voilà ! La conversion est correcte.

Sensibilité significative

Pour qu'une spécification de sensibilité soit significative, elle doit être donnée en mV/Pa ou dBV. Si elle est donnée en mV/Pa, le "Pa" indique que 1Pa (un Pascal, équivalent à 94 dB SPL) est la référence. Si elle est donnée en dBV, le "V" indique que 1 Volt est la référence. Dans les deux cas, si nous connaissons la référence, nous pouvons effectuer des comparaisons significatives entre les spécifications de différents fabricants qui utilisent la même référence. Et, grâce aux formules ci-dessus, nous pouvons aussi comparer les spécifications exprimées en mV/Pa avec celles exprimées en dBV.

En général, les microphones à condensateur ont la sensibilité la plus élevée parmi tous les types de microphones, tandis que les microphones à ruban passifs ont la sensibilité la plus faible. De même, à caractéristiques égales, un diaphragme plus grand offre une meilleure sensibilité qu'un diaphragme plus petit (les raisons de cela seront expliquées dans le prochain article, lorsque nous aborderons le sujet du bruit propre).

Sensibilité et choix du microphone

Alors, comment la sensibilité influence-t-elle notre choix de microphones ? Dans la tradition de l’adaptation du microphone à la source sonore, il est logique d’utiliser des microphones à haute sensibilité pour les sons faibles et des microphones à faible sensibilité pour les sons forts. L'utilisation d'un microphone à haute sensibilité sur un son doux signifie qu'il faut moins de gain de la part du préamplificateur, ce qui réduit le bruit. À l'inverse, l'utilisation d'un microphone à faible sensibilité sur un son fort minimise le risque de distorsion due à la surcharge du préamplificateur ou des appareils en aval.
Voici quelques exemples :

• Le Neumann U87, un microphone à condensateur à large diaphragme, est évalué à 28mV/Pa en mode cardioïde, tandis que leur KM184 à petit diaphragme et cardioïde est évalué à 15mV/Pa, soit bien plus bas.
• Le Audio-Technica AT5040 surpasse tous deux avec une sensibilité de 56.2mV/Pa, soit deux fois la sortie du U87 et presque quatre fois celle du KM184. Cette sensibilité élevée peut saturer un préamplificateur sans pad lors de l’enregistrement d’un signal relativement fort.
• Le DPA 4062, un microphone miniature, a une sensibilité de 1mV/Pa, ce qui est très faible pour un microphone mais adapté à son utilisation principale : capturer des sons très forts, où une faible sensibilité peut être un avantage pour éviter de surcharger le préamplificateur ou les appareils en aval (surtout lorsque ces micros sont utilisés avec des émetteurs sans fil alimentés par batterie, susceptibles de saturer facilement).

Pour mettre en perspective ces chiffres très variables, si l'AT5040, l'AT5047, le U87, le KM184 et le 4062 étaient placés à la même distance de la même source sonore, il serait nécessaire d’ajouter plus de gain aux microphones avec des sorties plus faibles pour égaler le niveau de sortie du AT5040 :
• AT5047 : 3.96 dB de gain en plus
• U87 : 6.02 dB de gain en plus
• KM184 : 11.44 dB de gain en plus
• 4062 : 34.99 dB de gain en plus

Prenons l’exemple du micro de caisse claire en close-miking, placé au bord du cerclage:
le haut niveau de sortie de l’AT5040 ferait saturer certains circuits (même avec un gain minimal), rendant le signal inutilisable. En revanche, le 4062 nécessiterait 4.08 dB de gain en plus par rapport à un Shure SM57 (référence courante pour cette application). Ce n’est pas un type d’application pour un micro à haute sensibilité comme l’AT5040. Dans ce cas, un microphone à faible sensibilité comme le 4062 serait un meilleur choix pour obtenir un signal dans la zone de sensibilité optimale (le "Goldilocks Zone"). Cependant, il est possible qu'un coup très fort sur la caisse claire dépasse le SPL maximal que les deux micros peuvent supporter sans distorsion importante, un problème que nous explorerons dans une prochaine partie de cette série.

Lorsque vous faites une prise de son pour un jeu finger-picking plutôt doux sur une guitare à cordes nylon à environ 30 cm du point où le manche rejoint le corps, l'AT5040 (avec sa haute sensibilité) produira un signal que la plupart des préamplis seraient heureux de traiter. Cependant, le 4062, avec sa sensibilité beaucoup plus faible, nécessiterait un préampli avec très peu de bruit et un gain élevé pour correspondre au niveau de sortie de l'AT5040. Ce n'est pas une application idéale pour un microphone à faible sensibilité comme le 4062, qui est mieux adapté pour capturer des sons beaucoup plus forts ou des sources où une faible sensibilité permet d'éviter la surcharge.

Par exemple, le Sennheiser MD421 II, le Electro-Voice RE20 et les Shure SM57/SM58 ont tous une sensibilité relativement faible :

• MD421 II : 2mV/Pa
• RE20 : 1,5mV/Pa
• SM57/SM58 : 1,6mV/Pa

Si ces quatre microphones étaient placés à la même distance de la même source sonore, leurs niveaux de sortie diffèrent légèrement :

• Le RE20 aurait besoin de 2,5dB de gain supplémentaires pour correspondre au MD421.
• Le SM57 et le SM58 nécessiteraient 1,94dB de gain supplémentaires chacun pour correspondre au MD421.

Ces différences sont assez petites, ce qui signifie que les quatre microphones seraient tous autant appropriés ou inappropriés pour une application donnée. Du point de vue de la sensibilité, tous seraient adaptés pour une prise de son rapprochée d'un caisse claire, mais aucun ne serait adapté pour microphoner une guitare nylon doucement jouée à la main depuis 30 cm.

Les microphones à ruban, comme le Royer R121 (passif) et son homologue actif le R122, offrent également des variations intéressantes de sensibilité :

• R121 (passif) : 4,4mV/Pa
• R122 (actif) : 16mV/Pa

Cela signifie que le R122 produit un niveau de sortie 11,21dB plus élevé que le R121, ce qui permet de réduire le gain nécessaire du préampli de 11,21dB pour atteindre le même niveau de signal.

De même, le AEA R44C (une recréation du modèle classique RCA 44BX) a une sensibilité de 2,25mV/Pa, tandis que le modèle actif A440 a une sensibilité de 30mV/Pa, nécessitant donc 22,5dB de gain en moins pour le même niveau de signal.

Choix du Microphone en Fonction de la Sensibilité

Les trois familles de microphones — rubans, dynamiques et condensateurs — offrent une large gamme de sensibilité adaptée à presque toutes les applications de capture sonore. Utilisez des microphones à haute sensibilité pour les sons doux, des microphones à faible sensibilité pour les sons forts et veillez à maintenir le gain du préampli dans la zone idéale. Cela semble facile, n’est-ce pas ? Malheureusement, il y a plus de facteurs à considérer, notamment le bruit généré par le microphone et le préampli, ce que nous explorerons dans le prochain article.

TheSoulsRemain
Vintage Méga utilisateur

#3
Publié par
TheSoulsRemain le 24 Mar 2025, 10:10

Avant d’aller plus loin, veuillez noter que ces niveaux recommandés concernent la capture de pistes ou de canaux individuels qui vont finalement être traités et mixés ensemble, et ils s'appliquent principalement aux genres musicaux populaires ayant des exigences relativement faibles en termes de dynamique. Non seulement ces recommandations de niveaux permettront de placer vos signaux audio numériques dans une meilleure zone de fonctionnement, mais elles simplifieront également le processus de mixage et seront grandement appréciées si vous capturez ou préparez quelque chose pour quelqu'un d'autre qui fera le mixage – comme nous le verrons dans le prochain épisode.

[Pour capturer de la musique avec des attentes de plage dynamique plus larges (musique orchestrale, musique de chambre, jazz acoustique, etc.), vous voudrez peut-être abaisser le centre de la zone cible à -24dBFS et élargir la zone optimale pour qu’elle s’étende de -12dBFS à -36dBFS – surtout si vous capturez des performances en direct. Nous examinerons ces scénarios dans l’épisode sur le « Gain Bending ».]

ZONE CIBLE ( Target Zone )
L'illustration ci-dessus montre une zone cible optimale de 16 dB entre -12dBFS et -28dBFS, ce qui offre 8 dB de chaque côté du niveau d'alignement recommandé RP-155 de -20dBFS. L'objectif est de garder le niveau moyen ou RMS du signal autour de -20dBFS tout en maintenant ses niveaux de crête les plus hauts et les plus bas dans la zone cible chaque fois que cela est possible.

Si vous n’avez pas accès à la mesure moyenne ou RMS, visez à maintenir les niveaux de crête d'une note à l'autre dans la zone cible tout en restant au-dessus de -20dBFS – ce qui devrait aider à maintenir le niveau moyen utile. Disons que vous avez un signal avec une différence de 8 dB entre les niveaux de crête de ses notes les plus fortes et les plus douces. Il est préférable que cette différence de 8 dB se situe entre -12dBFS et -20dBFS plutôt qu’entre -20dBFS et -28dBFS, car cela a plus de chances de maintenir le niveau moyen plus près de -20dBFS (bien que cela dépende largement du facteur de crête du signal, comme expliqué dans le volet précédent).

Dans les illustrations suivantes, la section bleue représente la différence entre le niveau de crête le plus élevé du signal et son niveau de crête le plus bas.

Marge de sécurité

La zone située au-dessus de -12dBFS est une marge de sécurité pour les pics occasionnels et imprévus, et correspond à peu près au point au-dessus du NOL analogique où même les enregistreurs à bande analogiques les plus généreusement calibrés entraient en saturation. Il est acceptable que le niveau de crête du signal entre dans cette zone de temps en temps. Les sons percussifs avec des attaques fortes, comme les wood blocks ou les grosses caisses des années 80 avec des pads electroniques, entreront régulièrement dans cette zone. Visez à maintenir leurs niveaux de crête en dessous de -6dBFS et assurez-vous qu'ils restent à l'écart de 0dBFS.

Problématique

Les signaux dont les niveaux de crête se situent principalement dans la zone problématique, mais qui s'aventurent parfois dans la zone cible, ont besoin de plus de gain, soit lors de la capture, soit en aval (gain de clip, plugin de gain, etc.) pour qu'ils soient audibles par rapport aux sons qui se situent confortablement dans la zone cible.

Les signaux qui se trouvent principalement dans la zone problématique mais qui s'aventurent occasionnellement au-delà de la zone cible dans la marge de sécurité nécessiteront presque certainement un contrôle de la plage dynamique (compression/limitation) et/ou de l'automatisation pour les rendre audibles aux côtés des signaux qui sont confortablement dans la zone cible.

Application

Ces recommandations de niveaux devraient être simples à mettre en œuvre avec n'importe quel DAW ou console de mixage numérique. Les situations où elles ne sont pas faciles à mettre en œuvre indiquent que le signal pourrait nécessiter un traitement dynamique (compression, limitation, automatisation) et/ou un filtrage pour s'intégrer confortablement aux autres signaux dans le mixage. Dans ces situations, la meilleure approche consiste à utiliser un gain plus bas pour s'assurer que le signal ne sature pas tout en fournissant un signal utile pour un traitement et un mixage ultérieurs. Comme l’a conseillé Rupert Neve il y a de nombreuses années : "Un bon ingénieur ne laissera pas son signal saturer plus d'une fois par an."

Une histoire modérée du gain

Tout au long de cette série, des références ont été faites à l'importance de choisir un microphone avec une sensibilité appropriée pour que son niveau de sortie se situe dans la « zone idéale ou Goldilocks Zone » du préamplificateur, c’est-à-dire une zone autour du réglage de gain où le gain n’est pas trop élevé, évitant ainsi d’introduire du bruit excessif lorsqu’on utilise des microphones passifs, mais n’est pas trop bas au point que, même avec un gain minimal, il y ait un risque de surcharge du circuit et de saturation du signal lorsqu’on utilise des microphones actifs. Si nous connaissons le SPL du son, le niveau cible et les limites supérieure et inférieure de la zone idéale, nous devrions pouvoir choisir la bonne sensibilité du microphone pour le travail. Pour déterminer certaines limites valides de la zone idéale, nous devons commencer par un rapide aperçu de quelques conceptions typiques de préamplificateurs, au moins d’un point de vue conceptuel…

Objectifs de pré amplification

Le préamplificateur de microphone traditionnel nécessite un circuit d’entrée à faible bruit avec une impédance relativement élevée (généralement 1500 ohms ou plus) capable de prendre le très faible signal du microphone et de l’amplifier jusqu’au niveau ligne, un travail qui nécessite des quantités considérables de gain – possiblement +70dB (x3162) ou plus pour un ruban vintage, selon le SPL de la source sonore. Créer un circuit de préamplification à faible bruit avec une impédance d'entrée élevée et +70dB de gain variable est difficile à réaliser tout en maintenant la stabilité, et encore plus difficile lorsque l'ensemble du circuit doit être suffisamment petit pour s'adapter dans le haut d'une tranche de voie sur une console de mixage. Les amplificateurs de ce type préfèrent être des oscillateurs…

En 1840, l'humoriste américain Seba Smith (1792-186 a écrit de manière célèbre : « Il y a plus d'une manière de dépiauter un chat », une phrase qui lui survit actuellement depuis plus de 150 ans. ( qu’est ce que ca vient faire là ?) Il en va de même pour les préamplificateurs de microphone : il y a plusieurs manières de résoudre le problème du faible bruit/haut gain/stabilité lors de l'amplification d’un signal de microphone, et personne ne se soucie vraiment de la façon dont vous le faites tant que cela fonctionne et sonne bien. Voici quelques exemples…

Transformateur

Une solution consiste à partager l'exigence de gain total sur deux circuits d'amplification à gain plus faible, ou « étapes », comme indiqué ci-dessous.

Cet exemple utilise un transformateur comme première étape d’amplification. Le transformateur est un excellent choix pour cette application car il fournit une entrée symétrique avec un gain en tension et un rapport de rejet de mode commun (CMRR) élevé – ce qui est exactement ce dont nous avons besoin pour prendre le signal de la sortie symétrique d’un microphone via un câble de microphone. Typiquement, les transformateurs utilisés pour cette application sont des transformateurs « élévateurs » avec des rapports de tours entre 1:5 et 1:10, ce qui se traduit par des gains en tension allant de +14dB (x5) à +20dB (x10). Le transformateur dans l'illustration ci-dessus a un rapport de tours de 1:10, ce qui lui donne un gain en tension de +20dB. Il est suivi d'une deuxième étape avec un gain variable allant de 0dB (x1) à +50dB (x316,2), ce qui donne une plage de gain totale de +20dB à +70dB (x10 à x3162).

Un problème avec cette approche de conception est que le gain en tension du transformateur détermine le gain minimum possible, ce qui peut être trop élevé dans certaines situations. De plus, dans certains designs de transformateurs plus petits et/ou à moindre coût, un niveau de crête élevé provenant du microphone peut provoquer une saturation du transformateur – une forme de clipping magnétique qui est semblable à la saturation du ruban et, de manière similaire, marche sur une ligne fine entre l'euphonique ( euphonique : Avoir un son agréable) et l'inutile.

Avec ou sans saturation, un niveau de crête élevé entrant dans un transformateur élévateur signifie un niveau de crête encore plus élevé à la sortie qui peut surcharger l'étage de gain variable et/ou d'autres circuits en aval, entraînant une distorsion de clipping. Le signal sortant du préamplificateur est trop élevé, même avec le gain réglé au minimum, ce qui, dans cet exemple, correspond au gain en tension du transformateur de +20dB. Ce problème est résolu en ajoutant un atténuateur commutable de -20dB (÷10) à l'entrée, comme montré ci-dessous :

L'atténuateur pourrait être inséré avant ou après le transformateur ; pour les besoins de l'illustration, nous allons le placer avant. Le résultat est un préamplificateur avec un gain variable allant de 0dB à +70dB (de 0dB à +50dB avec l'atténuateur, et de +20dB à +70dB sans l'atténuateur). Ajoutez l'alimentation fantôme et un filtre passe-haut, et vous obtenez un préamplificateur de microphone polyvalent capable de gérer tout type de signal, semblable à ceux que l'on trouve dans les consoles de mixage professionnelles depuis que Neumann a inventé l'alimentation fantôme au milieu des années 60.

Sans transformateur

À la fin des années 70, un mouvement s'est amorcé pour se passer des transformateurs. Cela permettait de gagner de l'espace sur chaque tranche de console (permettant ainsi d'ajouter plus de voies dans le même espace), tout en réduisant le coût par canal, en améliorant certaines spécifications et en en aggravant d'autres – bien sûr, les responsables marketing ne mettaient en avant que les améliorations. Les premiers designs de préamplificateurs "sans transformateur" ont essentiellement remplacé le transformateur par un circuit électronique, comme illustré ci-dessous :

De nombreux circuits ont été conçus pour émuler et remplacer le transformateur dans cette application, ou même pour créer une conception entièrement nouvelle de préamplificateur à microphone utilisant des transistors plutôt que des transformateurs. Ces circuits étaient souvent regroupés sous forme de petites cartes de circuits imprimés dans des boîtiers contenant des composants discrets encapsulés dans de la résine avec des bornes prêtes à être montées directement sur la carte de circuit d'une tranche de console de mixage, un peu comme une puce géante. Certains ont finalement été intégrés dans des puces. Cela comprenait des produits de Analog Devices, John Hardy Company, Benchmark Media, Harrison, Valley People et Philips.

Sans atténuateur

Avec l'avènement du home studio et des projects studios, il est devenu nécessaire de concevoir un préamplificateur moins cher à fabriquer et plus simple à utiliser. Il n'avait pas besoin de la gamme de gain de 0dB à +70dB des consoles professionnelles, car le marché visé était celui des musiciens enregistrant à domicile avec des microphones dynamiques et à condensateur pour la prise de son rapprochée des batteries, guitares et voix. [Royer n'avait pas encore relancé le microphone à ruban comme option viable, donc il n'y avait pas besoin de préamplificateurs à gain élevé et faible bruit.] Cela a conduit à la conception du « préamplificateur sans atténuateur », qui est désormais couramment trouvé sur la plupart des consoles de mixage et interfaces abordables.

L'illustration ci-dessous montre une version sans atténuateur du préamplificateur présenté précédemment. La gamme de gain est variable de +10dB à +60dB, ce qui est suffisant pour la plupart des applications de micro rapproché utilisant des microphones à condensateur et dynamiques lors de l'enregistrement de genres musicaux populaires. Comme avantage supplémentaire, il n'y a pas de bouton d'atténuateur que l'utilisateur non technique pourrait mal comprendre et mal utiliser, ce qui résout un problème récurrent pour les personnes du support après-vente : plus d'appels énervés de la part des utilisateurs techniquement illettrés disant « le préamplificateur est trop bruyant » ou « le préamplificateur n'a pas assez de gain » lorsque le vrai problème était que l'atténuateur était activé lorsqu'il n'était pas nécessaire, et plus d'appels énervés disant « le préamplificateur distord tout le temps » lorsque le vrai problème était que l'atténuateur n'était pas activé lorsqu'il était nécessaire.

Utiliser l'atténuateur lorsqu'il n'est pas nécessaire signifie qu'un gain de préamplificateur inutilement plus élevé est requis, ce qui peut entraîner des signaux plus bruyants. Inversement, ne pas utiliser l'atténuateur lorsqu'il est nécessaire permet aux pics de signal de dépasser les niveaux nécessaires, augmentant ainsi le risque de distorsion par écrêtage. La gamme de gain « juste milieu » du préamplificateur sans atténuateur, de +10dB à +60dB, simplifie le circuit et réduit les coûts, mais au prix d'une polyvalence moindre.

Si le gain minimum de +10dB est trop élevé, vous aurez besoin d'un atténuateur ; soit un atténuateur intégré dans le microphone, soit un atténuateur externe comme le circuit simple montré à la fin de cette section…

Discrèt et Classe A

Lorsqu’un préamplificateur ou un autre circuit audio est décrit comme « discret », cela signifie qu’il est fabriqué à partir de composants électroniques individuels (résistances, condensateurs, transistors, etc.), plutôt qu’à partir de circuits intégrés, aussi appelés « puces ». Dans un circuit discret, le concepteur peut sélectionner et assortir à la main les composants électroniques pour minimiser le bruit, et il peut également utiliser des alimentations électriques à plus haute tension que celles autorisées par les puces, ce qui, à son tour, se traduit par un plus grand headroom (parmi d'autres avantages).

On voit souvent le terme « discret » utilisé en même temps que le terme « Classe A », se référant à une conception de circuit qui amplifie toute l’onde sonore avec une seule étape d’amplification, contrairement à une amplification où le signal est divisé en demi-cycles positifs et négatifs, amplifiés séparément puis recombinés (Classe B), ce qui peut entraîner des distorsions de croisement dues à de minuscules déséquilibres de niveau entre les demi-cycles au moment où ils sont reconnectés. La Classe A est souvent considérée comme la forme la plus pure d’amplification, mais elle est aussi la moins efficace. L'efficacité est importante lorsqu'on travaille avec des appareils à faible puissance (par exemple des interfaces alimentées par le bus USB) et avec des puces d’amplificateur, où une faible efficacité signifie plus de chaleur et donc plus de bruit thermique et un risque accru de défaillance des composants. La plupart des puces utilisées pour l’amplification fonctionnent en Classe AB, qui utilise la Classe A lorsque les niveaux de signal sont faibles et que la distorsion de croisement sera significative, mais passe en Classe B, plus efficace, lorsque les niveaux de signal sont élevés et que la distorsion de croisement sera négligeable.

Preamplificateur sur puce (Preamp-On-A-Chip)

Les conceptions contemporaines de préamplificateurs – en particulier celles que l’on trouve dans les interfaces – utilisent souvent des conceptions de « préamplificateur sur puce » proposées par des fabricants tels que Burr-Brown, THAT Corporation, Analog Devices et d’autres. Ces puces intègrent tous les composants importants d’un circuit de préamplificateur de microphone dans une seule puce, et permettent au fabricant de personnaliser certaines caractéristiques de performance grâce à l’utilisation de composants électroniques externes. Vous retrouverez souvent la même puce de préamplificateur aussi bien dans une interface bon marché que dans une interface haut de gamme, mais elles offriront des niveaux de performance différents en fonction de la façon dont le fabricant a configuré le circuit externe et de la qualité du convertisseur AD qui suit le préamplificateur.

Dans les produits où la sortie de la puce de préamplificateur entre directement dans un convertisseur AD du même appareil (par exemple une interface ou une console de mixage numérique), des possibilités intéressantes de conception émergent. Parce que la sortie du préamplificateur va directement dans le convertisseur AD et ne doit pas être mise à disposition de l’utilisateur sous forme de signal analogique à ce moment-là, il n’est pas nécessaire que le préamplificateur ou le convertisseur AD soit conforme à la norme industrielle NOL de +4dBu. Cela signifie que le préamplificateur et le convertisseur AD peuvent être conçus pour fonctionner avec des tensions d’alimentation plus faibles (par exemple, une alimentation par bus) et des NOL plus bas, et la puce de préamplificateur n’a besoin d’avoir qu’assez de gain pour amener le signal du microphone à un niveau suffisant pour alimenter la puce du convertisseur AD. Cela signifie également que le gain total peut être réparti entre le préamplificateur et le convertisseur AD ; dans ce cas, le gain maximal du préamplificateur n’a besoin que d’être suffisant pour faire sortir le signal au-dessus du bruit du convertisseur AD. Le reste du gain est fourni par le DSP, qui élève le niveau du signal préamplifié avec tout le bruit qu’il contient et tout bruit présent dans le circuit d’entrée analogique du convertisseur AD.

L'illustration ci-dessous provient de la fiche technique du préamplificateur sur puce 6261 de THAT Corporation. Il est important de noter que le gain contrôlé numériquement est partagé entre le préamplificateur et le circuit de commande de l'ADC (convertisseur analogique-numérique), conçu pour fournir un signal au convertisseur AD. Conceptuellement, cela peut être vu comme un retour moderne à l'approche à deux étages de gain, sauf que maintenant les deux étages ont un gain variable. Il est également intéressant de noter que la sortie du circuit de commande de l'ADC est spécifiée à 2 VRMS pour un signal Full Scale (0 dBFS), ce qui place le niveau d'alignement de -20 dBFS à 0,2 VRMS, au lieu de 1,228 VRMS nécessaire pour respecter le niveau d'alignement standard de l'industrie de -20 dBFS (qui est aligné sur +4 dBu). Cela représente une réduction de 15,8 dB par rapport à +4 dBu, et par conséquent, nécessite 15,8 dB de gain en moins pour atteindre son niveau de référence (NOL). En gardant cela à l'esprit, le gain maximal de +34 dB ne paraît pas aussi bas. Par ailleurs, ayant un gain minimum de -8 dB, il peut gérer un niveau d'entrée plus élevé sans avoir besoin d'un atténuateur (pad).

Bien que les conceptions de préamplificateur sur puce soient abordables et offrent de nombreux avantages, elles ne peuvent pas égaler la performance des conceptions dites « discrètes ». Il est également important de noter que de nombreux préamplificateurs sur puce (comme le PGA2500) offrent un gain minimum d'environ +10 dB, similaire aux préamplificateurs sans atténuateur (pad) décrits précédemment. Si le gain minimum de +10 dB est trop élevé, consultez le circuit d'atténuation ci-dessous.

Plage de Gain

Certains enregistreurs portables (par exemple, Zoom, Sound Devices) offrent la possibilité d’enregistrer en format « 32 bits flottants », ce qui fournit une plage dynamique énorme – bien plus que ce qu'un microphone pourrait jamais délivrer. Pour atteindre cela, ils utilisent une technique appelée « gain-ranging » (plage de gain). Au lieu d’utiliser un seul préamplificateur et un seul convertisseur AD pour chaque entrée microphone, ils en utilisent deux. Un préamplificateur/convertisseur a un gain fixe optimisé pour capturer et convertir des niveaux de signal faibles, tandis que l'autre a un gain fixe optimisé pour capturer et convertir des niveaux de signal élevés. Les sorties des deux convertisseurs se chevauchent pour assurer une transition fluide entre elles, et le reste est effectué en DSP pour fournir un signal en virgule flottante de 32 bits qui est essentiellement impossible à pousser au-delà de 0 dBFS avec un microphone contemporain. Il est possible de surcharger les entrées analogiques des préamplificateurs si vous essayez suffisamment fort, mais cela est peu probable avec la sortie d'un microphone.

Le gain-ranging n'est pas une nouveauté — vous le retrouverez dans les microphones numériques AES42 d'il y a plus d'une décennie — mais il fait désormais son apparition dans des dispositifs audio abordables, réduisant ainsi l'importance de bien régler le gain dès le départ. En parlant de cela...

VERS LE ZONE DE GOLDILOCKS

Comment toutes ces informations nous aident-elles à définir la Zone de Goldilocks ? Il s'agit de choisir un microphone avec la bonne sensibilité pour la source sonore et le préamplificateur afin d'atteindre le niveau cible mentionné dans les recommandations ci-dessus (-20dBFS en moyenne), sans introduire de bruit excessif lorsqu'on utilise des microphones passifs à faible sensibilité, et sans risquer la distorsion lorsqu'on utilise des microphones actifs à haute sensibilité.

Dans la prochaine édition, nous plongerons dans la Zone de Goldilocks, définirons les limites supérieures et inférieures du gain, et inclurons quelques exemples pratiques...

Traduit mais peu pertinent pour 99% des lecteurs.

PAD EXTERNE SIMPLE

Ce circuit de pad simple peut être intégré dans le boîtier d'un connecteur XLR et offrira une atténuation d'environ -20dB, à condition que le microphone ait une impédance de sortie de 150 ohms et que le préamplificateur ait une impédance d'entrée de 1500 ohms. La quantité d'atténuation changera légèrement en fonction des impédances du microphone et du préamplificateur, mais un ou deux dB de différence autour de -20dB n'ont pas d'importance lorsque l'objectif est de réduire suffisamment le niveau du signal du microphone afin de pouvoir appliquer un peu de gain pour le ramener à un niveau utile sans distorsion.
Utilisez des résistances avec une tolérance de 1% partout et assurez-vous que les deux résistances de 680 ohms soient aussi proches que possible (en ohms) pour maintenir le CMRR (rapport de rejet en mode commun) du préamplificateur. Achetez une douzaine de résistances et utilisez un multimètre pour trouver une paire ayant les valeurs les plus similaires ; le fait de les assortir entre elles est plus important que de les rapprocher de 680 ohms.
Le circuit fonctionnera avec des microphones passifs, mais il peut affecter l'alimentation fantôme pour les microphones qui en ont besoin. Toute personne ayant rencontré le problème de surcharge d'un préamplificateur sans pad lorsqu'elle enregistre de près une grosse caisse ou une caisse claire avec un microphone dynamique contemporain (c'est-à-dire un microphone dynamique utilisant un aimant en néodyme) appréciera cette solution simple.
[Pour un pad de -10dB, remplacez les résistances de 680 ohms par des résistances de 510 ohms, et remplacez la résistance de 160 ohms par une résistance de 470 ohms.]

TheSoulsRemain
Vintage Méga utilisateur

#4
Publié par
TheSoulsRemain le 24 Mar 2025, 10:11

Ce qui suit est la traduction/adaptation d'une série d'article écrit par Greg Simmons.
J'ai utilisé ChatGPT à 99% pour la traduction. J'ai volontairement laissé des anglicismes et des acronymes parce que dans l'audio il y a des anglicismes partout et que certains mots ont des sens différents suivant le contexte. Par exemple clipping c'est une saturation mais un clipping numérique c'est aussi un "rabot"

https://www.audiotechnology.com/tutorials/microphones-gain-structure

Microphones : Structure de gain

Dans le douzième volet de cette série continue, Greg Simmons explique les règles pour définir le gain du microphone – avant de nous dire comment les tordre et les enfreindre dans le prochain volet…

Par Greg Simmons
18 mars 2022

Dans les trois précédents volets, nous avons exploré l'interaction entre le SPL de la source sonore, la sensibilité du microphone et le contrôle de gain du préamplificateur, et vu comment ces éléments influencent le niveau du signal, le bruit et le headroom. En cours de route, nous avons étudié le choix des microphones et des préamplificateurs, et formulé quelques recommandations sur les niveaux.

Dans ce volet, nous abordons les règles traditionnelles pour définir et maintenir le gain, en partie comme prélude à la compréhension de quand et pourquoi nous pourrions vouloir les tordre ou les enfreindre. Il est évidemment nécessaire de comprendre pourquoi ces règles existent avant de tenter de les enfreindre, et cela signifie que nous devons comprendre le concept de "structure de gain". La meilleure façon de le faire est de regarder l'intérieur d’une tranche de console analogique traditionnelle, mais avant de faire cela…

QU'EST-CE QUE LA "STRUCTURE DE GAIN" ?

C'est un terme qui apparaît souvent sur les forums en ligne et dans des lieux de rassemblement similaires qui traitent de l’audio, généralement lorsqu'une personne décrit un problème de bruit ou de distorsion. Les problèmes typiques sont : « Le signal est en distorsion, même lorsque le fader est complètement baissé » et « Le signal est dégradé par du bruit (souffle par exemple) et pas assez fort, même lorsque le fader est complètement monté ». Invariablement, quelqu'un répondra de manière autoritaire : « Vous avez mal réglé le gain » et s'arrêtera là – une réponse aussi précieuse et inutile qu'un U47 sans alimentation.

Le terme "structure de gain" peut être utilisé pour décrire :

a) la quantité de gain utilisée tout au long d'un chemin de signal audio

ou

b) les niveaux de signal tout au long de ce chemin.

Ce sont en fin de compte des façons différentes de voir la même chose, car les quantités de gain déterminent les niveaux de signal. Il est important de noter que le mot "gain" est utilisé ici dans son sens le plus large et s'applique à tout ce qui dans le chemin de signal peut augmenter ou diminuer le niveau du signal. En plus des contrôles de gain, ce terme inclut les atténuateurs, les pads, les in-line boost, les faders, les égaliseurs, les processeurs dynamiques, et ainsi de suite. Si cela peut changer le niveau du signal, cela fait partie de la "structure de gain" ou de "l'équation de gain" du chemin pris par le signal (signal path).

Chaque chemin de signal audio a une "structure de gain", d'une interface simple à un studio multipistes complet ou à un système de sonorisation. Le chemin de signal se compose d'appareils ou de circuits individuels (préamplis, égaliseur, compresseur, etc.), chacun conçu pour fonctionner dans une plage de niveaux de signal définie par son NOL (Nominal Operating Level), son headroom et son bruit de fond.

Lorsque le gain est correctement structuré tout au long du chemin de signal, cela signifie que les niveaux sortant d'un appareil ou d'un circuit seront appropriés pour le suivant, et il ne devrait y avoir aucun problème de niveaux, de bruit ou de distorsion.

Lorsque le gain est mal structuré tout au long du chemin de signal, cela signifie que les niveaux du signal seront trop bas à certains endroits (risque de bruit) et/ou trop élevés à d'autres (risque de distorsion). Souvent, l'utilisateur crée involontairement l'un de ces problèmes en tentant de corriger l'autre sans comprendre le concept de la structure de gain. D'où le commentaire : « Vous avez mal réglé le gain… »

Idéalement, chaque appareil ou circuit disposerait de son propre afficheur pour surveiller les niveaux du signal tout au long du chemin de signal, mais ce n'est pas toujours pratique ni abordable – et ce n'est même pas nécessaire si nous comprenons correctement la structure de gain du chemin de signal. Nous commencerons au niveau des appareils en regardant comment différents équipements sont reliés entre eux pour former un chemin de signal complexe, dans ce cas un studio d'enregistrement multipistes complet. Ensuite, nous zoomerons sur le niveau du circuit et observerons le chemin du signal à travers le canal d'entrée d'une table de mixage.

LES ANCIENNES MÉTHODES, LES VRAIES MÉTHODES

Au cœur du concept de structure de gain pour les équipements audio analogiques se trouve le NOL, tel qu'il a été discuté dans le neuvième volet de cette série. "NOL" signifie "Niveau de Fonctionnement Nominal" et est le niveau indiqué à 0dB sur un VU-mètre, autrement dit "0dBVU". Sur les équipements audio analogiques professionnels, le NOL de 0dBVU est représenté par une onde sinusoïdale de 1kHz avec une amplitude de 1,228VRMS, ce qui se traduit par un niveau de signal de +4dBu. Il est considéré comme suffisamment faible pour fournir un headroom suffisant, mais assez élevé pour maintenir un rapport signal/bruit utile.

Tout l'équipement dans le monde de l'audio analogique professionnel est aligné sur le même NOL, de sorte que 0dBVU sortant d'un appareil apparaît comme 0dBVU entrant dans un autre appareil. De cette manière, l'ensemble du système audio fonctionne comme un tout intégré ; si vous obtenez le bon niveau au niveau du préamplificateur, il sera également correct dans le reste du système – à moins que vous ne décidiez délibérément de le fausser, comme nous allons le faire dans le prochain volet.

L'illustration ci-dessous montre comment le NOL standardisé de +4dBu fonctionne dans le studio d'enregistrement multipistes analogique professionnel. Un niveau mesuré de 0dBVU (+4dBu) sortant des sorties bus de la table de mixage apparaît comme 0dBVU sur les afficheurs du magnétophone multipistes, et un niveau de 0dBVU sortant du magnétophone multipistes apparaît comme 0dBVU sur les entrées tape de la table de mixage. Il en va de même pour l'enregistreur deux pistes et les processeurs d'effets. Tout est aligné sur le NOL de 0dBVU, représentant un niveau de signal de +4dBu ou 1,228VRMS. De plus, les haut-parleurs de monitoring du studio sont calibrés de manière à ce que 0dBVU sortant de la section de monitoring de la console et entrant dans les amplificateurs des haut-parleurs de monitoring produise un SPL connu à la position de monitoring – qui est typiquement autour de 85dB SPL, conformément aux courbes isosoniques pour garantir la meilleure traduction tonale entre différents niveaux de lecture et minimiser le risque de dommages auditifs en raison d'une exposition prolongée.

Dans cet exemple de studio multipistes, où tous les appareils individuels sont calibrés sur le même NOL de +4dBu, la structure de gain à travers le système repose entièrement sur l’ingénieur qui règle correctement le gain au niveau du préamplificateur de microphone pour atteindre le NOL aux sorties bus, tout en comprenant comment l’utilisation de l’égaliseur, du traitement d’insertion et des faders dans le chemin du canal de la console de mixage et les bus de mixage peuvent affecter le niveau du signal. Essentiellement, si le signal sortant de la sortie bus de la console de mixage est au NOL, il devrait rester au NOL tout au long du chemin de signal – sauf lorsqu’il est ajusté de manière appropriée pour l'intégrer dans un mixage (par exemple, un mixage pour lee enceintes de monitoring ou les casques pendant l'enregistrement, ou un mixage vers le bus stéréo lors du mixage final).

Le concept de NOL remonte aux premiers jours de l’enregistrement sur bande analogique, lorsque les niveaux d’enregistrement devaient être suffisamment élevés pour surmonter le souffle de la bande, mais assez bas pour offrir un headroom suffisant. Bien que ce soit une norme ancienne, les ingénieurs du son et les concepteurs d’équipements qui l’ont établie connaissaient assez de choses sur l’audio et les signaux musicaux pour faire les choses correctement – c’est pourquoi le NOL de +4dBu avec au moins 20dB de headroom reste une norme de l’industrie aujourd’hui.

Fait intéressant, la norme RP-155 mise en avant par la Society of Motion Pictures and Television Engineers (SMPTE) recommande que l’équipement audio numérique soit aligné de manière à ce que le NOL analogique de +4dBu à l’entrée d’un appareil audio numérique crée un niveau numérique de -20dBFS, laissant encore un headroom de 20dB. Cela est connu sous le nom de ‘niveau d’alignement’ du système.

Lorsque l’équipement d’enregistrement numérique est calibré à un niveau d’alignement de -20dBFS, il possède un headroom plus élevée et un bruit considérablement plus faible que la bande analogique qui était utilisée lors de la conception du NOL. Cela signifie que nous pouvons viser un niveau inférieur à -20dBFS lorsque nous avons besoin de plus de headroom, et un niveau plus élevé que -20dBFS lorsque nous avons besoin de moins de bruit. C’est ce qu’on appelle « l’adaptation du gain » (gain bending), et nous examinerons cela dans le prochain volet – avant cela, nous devons comprendre les règles traditionnelles pour régler le gain, alors examinons cette tranche de console analogique…

Structure de Gain : Tranche de console

L’illustration ci-dessous montre le flux de signal à travers un tranche typique d’une console de mixage analogique lorsqu’elle est configurée pour l’enregistrement. La ligne noire au centre représente le chemin du signal, de gauche à droite. Le signal du microphone entre dans le préamplificateur sur le côté gauche de l’illustration, où il est amplifié jusqu’au NOL. Le signal amplifié se dirige ensuite vers le côté droit de l’illustration via l’égaliseur, le point d’insertion (dans certaines consoles, le point d’insertion peut être placé avant l’égaliseur si nécessaire), le fader, la section de panoramique/assignation, et enfin, une étape de sortie bus qui le dirige vers l’entrée appropriée du magnétophone multipistes. Le signal est également dirigé vers le système d’envoi auxiliaire avant et après le fader pour fournir des envois pré-fader et post-fader. Notez que la tranche elle-même se termine à la sortie de la section Pan/Assign.

Le même flux de signal s'applique au mixage d’un concert en direct pour des applications de sonorisation, sauf que le signal sortant de la tranche est dirigé vers le bus de mixage stéréo, souvent via des « sous-groupes » destinés à regrouper des sons/instruments similaires. Chaque sous-groupe dispose d’un fader « maître » pour un contrôle pratique des sons groupés, par exemple, un fader contrôle le niveau global des batteries, un autre contrôle le niveau global des voix, etc.

Certaines consoles offrent une sortie directe (Direct Out) pour l'enregistrement (non montrée ici). Ce signal est généralement pris directement du préamplificateur, ou juste avant ou après le fader (RTFM – Lisez ce putain de manuel ! pour en savoir plus). Relier la sortie directe de la tranche à l'entrée d'un magnétophone multipistes permet d'enregistrer le signal sans passer par le circuit supplémentaire de la sortie bus (utiliser la sortie bus est rapide et pratique, mais c'est vraiment nécessaire uniquement si plusieurs canaux sont mixés ensemble pour être enregistrés sur la même piste). La sortie d'envoi (Send) du point d'insertion (S) peut également être utilisée comme une forme de sortie directe, bien que le niveau du signal à ce point soit souvent inférieur de quelques dB au NOL de la tranche.

L'illustration ci-dessus montre la même tranche que celle présentée précédemment, mais avec la section d'envoi auxiliaire retirée, car elle ne fait pas partie du chemin du signal sur lequel nous nous concentrons actuellement. En dessous, on trouve un graphique montrant comment le niveau du signal change à mesure qu'il traverse les différentes étapes ou circuits de la tranche (ligne noire). Cela est couramment appelé un « diagramme de structure de gain », et celui-ci a été dessiné pour s'aligner avec la tranche au-dessus.

Les deux lignes noires pointillées à l'extrême gauche montrent la plage des niveaux de signal du microphone avec lesquels le préamplificateur peut travailler, dans cet exemple de -10dBu à -70dBu. La ligne noire de gauche à droite montre le niveau du signal à chaque étape de la tranche lorsque le gain du préamplificateur a été correctement ajusté, de sorte que le niveau à la sortie du Bus atteigne le NOL de +4dBu. Selon le diagramme de structure de gain que nous utilisons, lorsque la sortie du bus est à +4dBu, le niveau à la sortie du préamplificateur sera de 0dBu.

La ligne rouge pointillée en haut montre le niveau maximal que la tranche peut atteindre avant la saturation (+24dBu), ce qui nous permet de voir comment le headroom change à mesure que le signal passe à travers de la tranche. Tu as remarqué que le niveau maximal augmente à la sortie du Bus ? Cela sert à compenser l'augmentation de +4dB du niveau du signal à la sortie du Bus et à maintenir le headroom, et aussi parce que de nombreux signaux peuvent être envoyés vers la même sortie de Bus (en particulier si c'est un bus de mixage), ce qui augmentera le niveau global du signal et nécessitera donc plus de headroom. [Certaines consoles de mixage analogiques étaient célèbres pour avoir un headroom élevé sur leur bus de mixage stéréo, ce qui les rendait idéales pour le mixage. D'autres étaient connues pour avoir un bon headroom sur les canaux, mais pas assez sur les bus de mixage, ce qui les rendait idéales pour l'enregistrement/tracking mais pas pour le mixage.]

La ligne grise pointillée en bas représente le bruit du préamplificateur qui a été intégré dans le signal – notez que d'autres sources de bruit provenant du circuit de la tranche n'ont pas été incluses ici, car elles sont considérablement plus faibles que le bruit du microphone et/ou du préamplificateur.

Suivez le chemin ..... du signal

Voyons comment le niveau du signal, le headroom et le bruit du préamplificateur changent à mesure que nous progressons à travers la tranche. Pour des raisons de commodité, nous allons supposer que le microphone fournit un niveau de signal de -30dBu et a une impédance de sortie de 150 ohms, et que le préamplificateur a la même courbe EIN que celle que nous avons utilisée tout au long de cette série (montrée ci-dessous).

Le diagramme de structure de gain nous montre que le niveau optimal à la sortie du préamplificateur devrait être de 0dBu afin d'obtenir +4dBu à la sortie du bus ; ainsi, notre niveau de signal de microphone de -30dBu nécessite un gain de +30dB pour atteindre 0dBu. Selon la courbe EIN, un gain de +30dB résulte en un niveau de bruit de -89dBu à la sortie du préamplificateur, ce qui est intégré dans le signal audio qui traverse la tranche.

En revenant à notre diagramme de structure de gain et en projetant vers le bas à partir de la sortie du préamplificateur, nous pouvons voir que le niveau du signal est de 0dBu, le bruit du préamplificateur de -89dBu est 89dB en dessous du niveau du signal de 0dBu, et il y a 24dB de headroom.

Le circuit de cette tranche est conçu de manière que le niveau du signal tombe de 0dBu à -6dBu avant d'entrer dans le circuit d'égalisation (EQ), ce qui permet d'ajouter 6dB supplémentaires de headroom dans le circuit EQ, au cas où des augmentations importantes seraient nécessaires. La composante de bruit du préamplificateur dans le signal tombe à -95dBu, et il reste alors 30dB de headroom.

Le niveau du signal monte ensuite à -2dBu au point d'insertion, le mettant à 6dB en dessous du NOL de +4dBu. Il n'est pas rare que le point d'insertion d'une console soit légèrement inférieur au NOL. Le bruit du préamplificateur est maintenant à -91dBu et il reste 26dB de headroom.

Après le point d'insertion, le niveau du signal chute de manière significative à -10dBu avant d'entrer dans le fader, laissant de la place pour que l'utilisateur augmente le niveau de +10dB si nécessaire (la plupart des faders offrent +10dB à leur position maximale) sans compromettre le headroom.

Le niveau du signal revient à 0dBu après la section pan/assign et est ensuite amplifié pour atteindre +4dBu à la sortie du Bus, afin de fournir le niveau NOL standard de l'industrie.

Nous pouvons voir à partir du diagramme de structure de gain que si nous réglons correctement le niveau à la sortie du préamplificateur, il sera également correct tout au long du chemin du signal de la bande (en supposant que nous n'appliquons pas d'égalisation ou que nous ne déplaçons pas le fader de sa position de 0dB), et nous obtiendrons finalement le niveau de sortie standard de l'industrie de +4dBu.

Bien que cet exemple soit fictif, avec des niveaux choisis spécifiquement pour démontrer comment lire un diagramme de structure de gain, il montre néanmoins l'importance de bien régler le gain du préamplificateur dès le départ. Tous les nombreux changements de niveaux conçus dans le chemin du signal sont basés sur l'hypothèse qu'un niveau connu sort du préamplificateur (dans cet exemple, 0dBu). Si nous réglons mal ce niveau, tous les autres niveaux à travers la tranche seront également incorrects, et nous augmenterons le risque de distorsion par saturation ou de bruit excessif chaque fois que nous compensons un mauvais niveau par un autre mauvais niveau. En d'autres termes, chaque fois que nous avons mal réglé le gain…

Réglage correct du gain

Notre objectif est de régler le gain du préamplificateur de manière qu'il amplifie le signal du microphone jusqu'au niveau approprié pour fournir le NOL à la sortie du bus. Pour ce faire, nous avons besoin d'un afficheur pour nous indiquer le niveau du signal. Certaines consoles ont des indicateurs de niveau intégrés à la tranche, d'autres ont une fonction PFL ou Solo qui (lorsqu'elle est activée) affiche le niveau du signal sur un afficheur quelque part, sur un bandeau par exemple.

Alternativement, et probablement de manière plus pertinente, nous pouvons utiliser l'indicateur de niveau de la sortie du bus de la console (ou même l'indicateur d'entrée associé du magnétophone multipistes s'il a été aligné avec la sortie du bus). Dans ce cas, pour obtenir une indication précise du niveau du signal sortant du préamplificateur, nous devons établir une connexion directe entre le préamplificateur et l’afficheur de sortie du bus. Cependant, comme nous l'avons vu dans les exemples précédents concernant la structure de gain de la tranche, le signal sortant du préamplificateur passe par plusieurs éléments avant d'atteindre l’afficheur de sortie du bus. Il y a l'égaliseur, le point d'insertion (si un insert est utilisé), le fader et la section pan/assign. Chacun de ces éléments peut modifier le niveau du signal, et collectivement, ils forment l’"équation de gain" de la tranche. Si l'un de ces éléments modifie le niveau du signal, la valeur affichée sur l’afficheur ne sera pas une indication précise du niveau sortant du préamplificateur. Cela, à son tour, entraînera un mauvais réglage du gain…

Pour régler correctement le gain du préamplificateur, nous devons « dégager le chemin » entre le préamplificateur et l’afficheur; en d'autres termes, nous devons nous assurer qu'aucun élément du chemin du signal n'altère le niveau du signal. De gauche à droite, cela signifie :

a) contourner l'égaliseur (ou s'assurer que tous les contrôles de boost/coupure sont réglés à 0dB) ;

b) contourner ou retirer tout traitement connecté au point d'insertion (notez que sur certains équipements d'insertion, le contrôle du niveau de sortie reste opérationnel même lorsque le traitement est contourné) ;

c) s'assurer que le fader de la bande est réglé sur sa position 0dB ou "Unity/Unité" ;

d) couper le contrôle de panoramique ou le positionner complètement à gauche ou à droite (généralement à gauche pour les bus impairs, à droite pour les bus pairs) conformément aux fonctionnalités et au fonctionnement de la section d'affectation spécifique ;

e) s'il y a un contrôle de niveau master de bus ou de groupe master accessible à l'utilisateur, s'assurer qu'il est réglé sur sa position 0dB ou "Unity/Unité".

En suivant ces étapes, nous établirons un chemin direct entre la sortie du préamplificateur et l’afficheur de sortie du bus, comme montré ci-dessous. Le préamplificateur est, du moins conceptuellement, la seule source de gain. Si le niveau affiché sur l’afficheur est correct, cela signifie que le niveau du signal sortant du préamplificateur sera également correct, ce qui nous permet de régler correctement le gain.

Ce processus doit être effectué de manière une voie/tranche/canal par afficheur pour s'assurer que les niveaux mesurés sont précis. S'il y a deux sons ou plus mélangés ensemble et envoyés vers la même piste et le même afficheur (par exemple, une guitare basse directe et un micro d'ampli de guitare basse), le gain doit être réglé pour chaque canal individuellement, puis l'équilibre entre les deux sons et le niveau global résultant doit être déterminé par leurs faders de canal respectifs, tout en veillant à ce que le niveau combiné ne dépasse pas le NOL à la sortie du bus.

La procédure ci-dessus élimine tous les facteurs dans l'équation du gain du canal, sauf le préamplificateur, garantissant que chaque canal commence avec la bonne quantité de gain au niveau du préamplificateur. Ensuite, les canaux individuels peuvent être traités comme souhaité, et toutes les modifications du niveau du signal après traitement peuvent être compensées de manière appropriée. Il est important de se rappeler que chaque étape du chemin du signal (EQ, traitement inséré, fader) constitue un autre contrôle de gain qui influence le niveau du signal sortant du canal, tout en gardant à l'esprit que le gain du préamplificateur était initialement correct avant toute application de traitement supplémentaire.

Utilisation du PFL (Pre-Fader Level)

Si vous utilisez un afficheur PFL pour vérifier les niveaux de signal, la tâche devient plus simple. Le terme "PFL" signifie "Pre-Fader Level" ou "Pre-Fader Listen". C'est principalement une fonction des consoles de mixage conçues pour sonorisation en direct. Dans ce cas, le signal est envoyé avant le fader (d'où "Pre-Fader") vers la sortie casque pour l'écoute ("Listen") et vers un afficheur pour le niveau ("Level"). Comme le signal provient avant le fader, vous n’avez pas à vous soucier des réglages du fader ou de ce qui suit (Section Assign, Master de sous-groupe, Master de mixage). Cependant, il est crucial de savoir d’où provient le signal PFL dans la tranche. Si le signal est pris juste après le préamplificateur, vous pouvez compter sur cet afficheur pour régler correctement le gain. Si le signal est pris juste avant le fader – après l’EQ et le point d’insertion – il faudra tenir compte de l’influence de l’EQ et de tout traitement connecté au point d’insertion.

Solo

Au lieu du PFL, les consoles de mixage conçues pour le travail en studio disposent d’une fonction "Solo" sur chaque tranche. En appuyant sur le bouton "Solo", tous les autres canaux sont coupés du mixage, de sorte que seul le canal en solo est entendu à travers les moniteurs et visible sur les afficheurs. Les consoles conçues pour a sonorisation ne doivent évidemment pas avoir de fonction "Solo" (vous ne voudriez pas enclencher une fonction "Solo" en plein milieu d’un mixage en live, à moins que vous ne souhaitiez être rapidement et honteusement remercié).
(Ndt : il existe bien une fonction « Solo in place » dont le bouton est sécurisé. )

Puisque le signal du canal en Solo est le seul envoyé vers les afficheurs, toutes les informations sur le réglage du gain et la compensation de l'EQ et du traitement inséré s’appliquent encore ici. Cependant, il faut aussi être conscient du type de fonction Solo disponible. Certaines consoles prennent le signal solo juste avant la section pan/assign, ce qui signifie que le signal est entendu en mono et le niveau que vous voyez pourrait ne pas refléter les modifications supplémentaires de niveau causées par le contrôle de pan. D’autres offrent ce qu’on appelle le "Solo-In-Place", qui prend le signal solo après le contrôle de pan, de sorte qu’il soit entendu dans la position correcte dans l’image stéréo (d’où le terme "in place"), et le niveau mesuré doit montrer l’effet du contrôle de pan. Si vous avez des doutes sur le type de fonction Solo que votre console ou DAW offre, consultez le manuel de l'utilisateur (RTFM – Read The Friendly Manual).

Que se passe-t-il si nous nous trompons ?

Imaginons que le fader du canal soit accidentellement positionné à -12 dB pendant que nous réglons le gain. Cela réduira le niveau du signal sortant du fader de 12 dB, faisant en sorte que le niveau affiché sur l’afficheur soit 12 dB plus bas qu’il ne devrait l’être. Cela nous induira à ajouter 12 dB de gain en plus au préamplificateur pour atteindre le niveau désiré sur l’afficheur. Le signal sortant du préamplificateur sera donc 12 dB plus élevé que prévu, perdant ainsi 12 dB de marge de manœuvre à travers l'EQ et le point d’insertion. Il y a un risque élevé de saturation (clipping) lorsque le signal passe par l'EQ ou le dispositif d'insertion, et aucun ajustement du fader ne pourra corriger cela car le problème se situe avant le fader. De plus, tout traitement inséré (compression, limitation, etc.) risque d’être traité 12 dB plus fort que ce pour quoi il a été conçu, ce qui signifie qu'il pourrait être soumis à des niveaux de réduction de gain très élevés même avec des réglages de seuil ou d'entrée minimaux.

La solution au problème décrit ci-dessus est bien sûr de ramener le fader à sa position de 0 dB et de réajuster le gain. Cela illustre bien l'interaction entre les différents éléments du chemin du signal.

Ce qu’il faut retenir c’est que nous pouvons considérer la tranche comme ayant deux points où nous pouvons modifier intentionnellement le niveau global du signal : le gain du préamplificateur au début et le fader à la fin. Le choix entre les deux dépend de ce qui se passe entre eux (c'est-à-dire au niveau de l'EQ et du point d'insertion). Voyons quelques exemples de la façon dont nous pouvons compenser les changements de niveau global du signal après l'application d'un EQ ou d'un autre traitement, en supposant que dans chaque cas, le niveau était confortablement à la NOL avant l'application du traitement. L'objectif est de préserver la marge de manœuvre tout au long de la tranche, car un ou deux dB de plus de bruit sont préférables à un signal saturé.

Compensation après l'EQ

Après l'application de l'EQ, si le niveau mesuré du signal est plus élevé que la NOL, cela signifie que la combinaison de boosts et de cuts utilisée dans l'EQ a finalement augmenté le niveau global du signal. Le gain total avant le fader est désormais le gain du préamplificateur plus le gain de l'EQ, et nous devons compenser en réduisant le gain du préamplificateur afin de préserver la marge de manœuvre en entrée de l'EQ et dans tout le chemin du signal.

Par exemple, si le niveau mesuré après l'application de l'EQ est 6 dB plus élevé qu'il ne l'était avant l'EQ, nous devrons réduire le gain du préamplificateur de 6 dB pour ramener le niveau global à la NOL tout en préservant la marge de manœuvre. Réduire le fader de 6 dB ramènera également le niveau global à la NOL, mais cela ne préservera pas la marge de manœuvre dans la section EQ, au point d'insertion ou lorsqu'il entre dans le circuit du fader.
En résumé, pour préserver la marge de manœuvre et éviter la saturation, il est crucial de réajuster le gain au niveau du préamplificateur après un traitement de l'EQ, plutôt que de compter uniquement sur le fader pour ramener le signal au niveau correct.

Inversement, si le niveau mesuré du signal est plus bas que la NOL après l'application de l'EQ, cela signifie que la combinaison de boosts et de cuts utilisée dans l'EQ a finalement réduit le niveau global du signal, c'est-à-dire que l'EQ applique une atténuation. Le gain total avant le fader est désormais le gain du préamplificateur moins la perte due à l'EQ. Dans ce cas, il faut compenser en augmentant le niveau du fader. Pourquoi ? Parce que nous savons que le gain du préamplificateur était déjà au bon niveau avant l'application de l'EQ, et augmenter davantage le gain du préamplificateur (pour compenser la perte suivante dans l'EQ) réduit la marge de manœuvre qui sort du préamplificateur et entre dans l'EQ, augmentant ainsi le risque de surcharge de l'entrée du circuit EQ.

Par exemple, si le niveau mesuré après l'application de l'EQ est 6 dB plus bas qu'il ne l'était avant l'EQ, nous compenserons en augmentant le niveau du fader de 6 dB pour ramener le niveau global à la NOL. Augmenter le gain du préamplificateur de 6 dB ferait également monter le niveau à la NOL, mais au risque de réduire la marge de manœuvre en entrée de l'EQ.

En résumé, si l'EQ réduit le signal, la meilleure solution est d'ajuster le fader pour restaurer le niveau, afin de ne pas compromettre la marge de manœuvre au niveau du préamplificateur et de l'EQ.

En résumé, si l'EQ entraîne une augmentation du niveau global du signal, nous devons réduire le gain du préamplificateur pour compenser, mais si l'EQ entraîne une diminution du niveau global du signal, nous devons augmenter le niveau du fader.

Compensation pour le traitement de l'insert

Le point d'insert de la console est destiné aux traitements qui créent une version modifiée du signal d'origine, comme l'EQ et les processeurs dynamiques (compression/limitateur/gates) — c'est pourquoi il est inséré dans la tranche plutôt que connecté à un envoi auxiliaire. La plupart de ces appareils disposent d'un contrôle de niveau de sortie (ou contrôle de "Make Up Gain") spécifiquement pour compenser les éventuels changements de niveau causés par le traitement inséré, de sorte que nous puissions nous assurer que le signal qui sort de l'appareil a le même niveau moyen mesuré que celui qui y entre. Lorsqu'il est correctement configuré, l'appareil inséré ne devrait pas interférer avec la structure de gain du canal.

Pour vérifier cela, il suffit d'activer et de désactiver le bouton de ByPass de l'appareil inséré tout en mesurant le niveau du signal à la fin de la chaîne. Cela devrait mettre en évidence tout changement significatif de niveau, qui pourra être compensé avec le contrôle de niveau de sortie de l'appareil inséré.

L'illustration ci-dessous montre un compresseur inséré dans la tranche. (Notez que la section d'envoi auxiliaire a été retirée pour simplifier l'illustration.)

INTERFACES

Alors, comment tout cela s'applique-t-il aux interfaces et aux stations de travail audio numériques (DAW) ? Il serait facile de lever les bras en l'air, de s'écrier "C'est numérique, c'est tout différent, aucune des règles analogiques d'autrefois ne s'applique !" Mais cela serait simplement une excuse pour les grincheux et une justification pour les amateurs qui ont été convaincus par des tutoriels YouTube que l'ingénierie audio DIY est facile.

La démocratisation de la technologie a beaucoup à se faire pardonner…

Le passage au numérique change-t-il quelque chose concernant les signaux audio eux-mêmes ? Non – du moins, pas dans la plage limitée de fréquence des convertisseurs analogique-numérique (AD), qui est bien plus élevée que la fréquence la plus élevée que l'oreille humaine peut percevoir et qui, par conséquent, ne devrait pas poser de problème dans cette discussion. Qu'il soit analogique ou numérique, le même signal limité en bande de fréquence a la même forme d'onde et la même enveloppe. Il a toujours une valeur de crête (Peak), une valeur RMS, une valeur moyenne et une valeur de loudness/sonie perçue. Si nous plaçons côte à côte les versions analogiques et numériques et alignons l'une de ces valeurs, toutes les autres valeurs correspondront également. Ce qui a réellement changé, c'est la manière dont nous représentons la forme d'onde du signal : dans le monde analogique, elle est représentée par des variations de tension, tandis que dans le monde numérique, elle est représentée par des nombres. Mis à part cela, nous devons respecter les ingénieurs et les concepteurs d'équipements audio de l'ancienne école qui ont élaboré les concepts de NOL, de headroom, etc., car ils comprenaient parfaitement ce qu'est un signal audio et comment le capturer et le traiter, et rien de tout cela ne change parce que nous avons remplacé les volts par des octets – sauf que c'est moins cher et offre généralement de meilleures spécifications...

L'illustration ci-dessus montre le chemin typique du signal lorsqu'on utilise une interface pour enregistrer et mixer de la musique. Remarquez à quel point il ressemble au chemin du signal analogique décrit précédemment ? En pratique, le canal du DAW commence toujours par le préampli micro et se termine par un fader alimentant une section pan/assign. Toutes les règles relatives à la structure du gain du chemin analogique s'appliquent toujours, car :

a) le chemin du signal numérique a un niveau maximal à ne pas dépasser pour éviter la distorsion par écrêtage

b) le chemin du signal numérique possède un niveau de bruit qu'il faut garder au-dessus (même si ce niveau est faible)

c) un signal audio reste un signal audio, qu'il soit sous forme de volts ou d'octets.

En somme, ces trois faits signifient que les concepts de NOL, de headroom, du rapport S/N, de plage dynamique, etc., s'appliquent toujours dans le monde numérique. Ils sont simplement plus faciles à calculer et à manipuler, comme nous le verrons dans la prochaine partie…

Le DAW nous encourage à tout enregistrer proprement, directement à partir du préampli, et à appliquer tout le traitement dans le chemin de monitoring/mixage (il fonctionne en mode enregistrement et mixage simultanément). Nous pouvons créer plusieurs instances de nos plug-ins favoris et les appliquer à travers tout le mix sans avoir besoin d'enregistrer des sons avec des effets ou traitements (ndt : on n’a pas besoin de faire de print) – un fait que beaucoup de gens négligent lorsqu'ils se plaignent du prix d'un plug-in. Pour mettre cela en contexte, à l'exception de l'EQ trouvée sur chaque canal d'une console de mixage, le studio d'enregistrement analogique traditionnel, ayant 24 pistes, possédait typiquement deux ou trois unités de réverbération, quelques délais, quatre à six canaux de compression et quatre à six canaux de gates. Voilà. Vous ne pouviez pas appuyer votre doigt sur le panneau avant de votre Lexicon 480L pour le déplacer à gauche ou à droite et en obtenir un autre, et vous ne pouviez pas appuyer sur « + » pour créer une nouvelle piste. Pour tirer parti du nombre limité de processeurs et de pistes disponibles, il était prudent d'enregistrer certains sons avec des traitements appliqués, et les ingénieurs de l'ancienne école savaient comment faire cela sans regretter leurs choix plus tard – tout comme les guitaristes le faisaient depuis des décennies.

[À ce sujet, essayez de dire à un guitariste électrique expérimenté que vous comptez enregistrer la guitare propre et ajouter les effets pédales plus tard. Ça ne va pas se faire, car :
a) les effets pédales font partie du « son » et jouer avec ce « son » fait partie de sa prestation/performance
b) les guitaristes expérimentés ont déjà vécu ce processus décevant avec un autre ingénieur et savent que ça ne sonne presque jamais pareil – peu importe si cela finit par sonner mieux ou moins bien du point de vue de l'ingénieur ; ce qui importe pour le guitariste, c'est que ce n'est pas le même son.]

À l'exception des algorithmes DSP qui utilisent de l’astrophysique et la théorie de l'information de Shannon pour faire des choses pratiquement impossibles à réaliser dans le domaine analogique (comme la réduction du bruit et l'écrêtage), nos systèmes audio numériques sont fondamentalement basés sur les éléments analogiques qui les ont précédés, et lorsque nous commençons à traiter nos niveaux de signal numériques de la même manière que nous traitons nos niveaux de signal analogiques, nous constatons que nos enregistrements, nos mixages et notre flux de travail global s'améliorent, car nous traitons nos signaux audio comme… eh bien, des « signaux audio ». Donc…

1. Réglez votre gain sur un niveau NOL ou un niveau d'alignement plutôt qu'un niveau de crête, et gardez toujours un œil sur la structure du gain comme expliqué ci-dessus (en particulier si vous utilisez l'une des astuces de modification du gain présentées dans le prochain article).

2. Insérer des plug-ins dans la chaîne de signal de votre DAW est équivalent à connecter des processeurs au point d'insertion de la chaîne analogique. Utilisez donc des plug-ins dans la chaîne de signal pour des traitements qui créent des versions de remplacement du signal (par exemple, compression, EQ, etc.) et qui disposent de commandes de niveau de sortie pour compenser les changements de structure du gain.

3. Utilisez les envois auxiliaires pour les traitements qui créent de nouveaux signaux devant être mixés aux côtés du signal original (par exemple, réverbération, délais, effets de modulation, compression parallèle, etc.), et amenez ces processeurs sur des canaux séparés où ils peuvent être égalisés individuellement (avant et/ou après l'effet) et traités pour les intégrer au mix. (Assurez-vous que le contrôle de mixage de l'effet est réglé sur 100 % « wet » ou « effect » pour éviter qu'il n'ajoute davantage du son non traité au mix.) Cette approche sonne généralement mieux que d'insérer directement l'effet dans la chaîne du signal et d'utiliser le contrôle de mélange du plug-in pour déterminer l'équilibre entre son sec et traité, et elle évite également d'altérer la structure du gain du canal de signal que vous avez travaillé si dur à préserver (laissez cette astuce aux guitaristes et leurs pédales). Le fait d'avoir le plug-in d'effet sur sa propre chaîne permet également de l'envoyer via les auxiliaires vers un autre processeur, comme envoyer la sortie d'un délai vers une réverbération.

Lorsque vous implémentez ces trois recommandations, vous constaterez que vos mixages commencent à ressembler davantage à des [attendez un peu…] « mixages », et cela nous ramène commodément au VU-mètre.

REAR VU, REAR VIEW ou regarder dans rétroviseur

Dans les précédentes parties de cette série, plusieurs références ont été faites à une relation entre le loudness/sonie perçu et le réglage du gain pour les canaux ou pistes individuels. Comment le loudness/sonie perçu d'un signal est-il lié au réglage du gain du micro ? Ce n'est plus vraiment le cas aujourd'hui, mais cela l'était autrefois – que nous en soyons conscients ou non – et quelque chose de bénéfique se produit lorsque nous réintégrons le loudness/sonie perçu dans le processus de réglage du gain. Pour comprendre cela, nous devons réfléchir au VU-mètre, encore une fois…

Comme mentionné dans un précédent article (Niveaux et Histoire), le VU-mètre a été conçu pour donner une indication du loudness/sonie perçu relatif entre différentes sources ou signaux audio. Il est assez fiable pour les voix/dialogues et pour mixer de la musique populaire, mais son temps d'attaque lent signifie qu'il n'est pas fiable pour les sons individuels en close miking avec des enveloppes percussives. Avec l'expérience, nous apprenons à compenser les insuffisances du VU-mètre, estimant où le niveau d'un signal devrait apparaître sur l'échelle de l’afficheur en fonction de son enveloppe. Par exemple, lorsqu'une grosse caisse proche du micro atteint un niveau d'environ -10dB sur le VU-mètre, son niveau de crête est probablement proche de +6dB (comme le montre l'illustration ci-dessous). Certains enregistreurs à bande analogiques multipistes ont des LED d'indication de crête intégrées à leurs VU-mètres (le Studer A827 avait des indicateurs pour +6dB, +9dB et +12dB), ce qui, combiné avec le niveau mesuré sur le VU, donne une bonne indication du facteur de crête du signal et peut s'avérer très utile lors de l'enregistrement de signaux inconnus ou imprévisibles – surtout si vous savez à quel niveau la saturation de la bande commence.

Le bénéfice oublié de l’utilisation du VU Mètre

Un des avantages les plus intéressants et souvent négligés de l’utilisation du VU mètre provient de son rôle dans l’audio analogique, où il était l'indicateur principal pour régler le gain. L'objectif à l'époque était de rapprocher le niveau du signal du 0dBVU sans atteindre le seuil de saturation ou de distorsion excessive, notamment lors de l'enregistrement sur bande analogique. Que l’on en ait conscience ou non, le VU mètre nous incitait à ajuster les gains pour amener tous nos morceaux à un niveau de loudness/sonie perçu cohérent, avec le 0dBVU comme objectif. Bien que ce ne soit pas aussi précis que les systèmes modernes de mesure de loudness/sonie perçu (comme les LUFS), viser le 0dBVU revenait en réalité à viser un loudness/sonie homogène pour tous les morceaux.

En revanche, dans le monde numérique, nous avons tendance à utiliser des afficheurs de crête, où l’on ajuste les gains pour atteindre un niveau de crête, souvent en poussant les signaux vers 0dBFS (le niveau maximal avant la saturation). Cependant, cette méthode peut entraîner une situation où plusieurs morceaux sont enregistrés à des niveaux de crête similaires, ce qui n’est pas optimal pour le mixage. Le problème avec cette approche est que la loudness/sonie perçue des signaux individuels variera considérablement, ce qui entraîne des positions de fader complètement désordonnées pendant le mixage. Vous devrez peut-être ajuster considérablement certains faders pour rendre certains morceaux audibles aux côtés des autres, ou pousser des faders jusqu'en bas parce que certains morceaux sont trop forts par rapport aux autres.
En revanche, lorsqu’on travaille dans le monde analogique avec des mètres VU, tous les niveaux de signal étaient ajustés vers un même niveau de loudness/sonie perçu. Cela facilitait le démarrage du mixage avec tous les faders à peu près au même niveau (généralement à leur position 0dB ou « Unity »). Lorsque cela se produit, la plupart – voire la totalité – des sons individuels dans le mix sont sur un pied d'égalité en termes de loudness/sonie perçu, ce qui permet de démarrer le mixage sans avoir besoin de modifier les faders de manière excessive dès le départ. Si les sons principaux (batterie, basse, guitare, voix, etc.) étaient enregistrés à des niveaux de loudness/sonie perçus similaires, il était possible de commencer le mixage avec des niveaux cohérents entre les différents morceaux, et les faders n'avaient pas besoin d'être poussés à fond ou complètement abaissés. Cela rend le processus de mixage global beaucoup plus fluide, sans avoir à ajuster constamment les niveaux à cause de différences de loudness/sonie perçu.
Pourquoi cela est-il important pour le mixage ?

Au cœur du mixage, en particulier pour la musique POP, il est essentiel que les sons principaux – comme la batterie, la basse, la guitare, les voix et les claviers – soient tous clairement audibles les uns à côté des autres. Ces éléments ont généralement une loudness/sonie perçue similaire dans un bon mix (avec une variance de quelques dB), ce qui permet de commencer le mixage sur une base plus équilibrée.
Lorsque tout est enregistré avec une loudness/sonie perçue cohérente, vous pouvez commencer à mixer avec les faders positionnés à l’Unité (0dB), là où la majorité des ajustements de mixage se font. C’est à cette position que les faders offrent la meilleure résolution, permettant ainsi des ajustements fins et précis du mix. (ndt : les faders ont une échelle logarithmiques à cet effet.) Avec la bonne balance/équilibre dès le début, vous n'êtes pas contraint de faire des ajustements drastiques en raison de niveaux perçus trop disparates. Vous évitez aussi de dépendre excessivement des plug-ins de gain ou du clip gain (ndt : on coupe le transitoire problématique et on lui baisse le gain, puis on le recolle à sa place d’origine avec crossfade aux deux points de raccords) simplement pour faire en sorte que certains signaux se comportent correctement dans les compresseurs ou autres processeurs de dynamique.

Avec cette approche, vous pouvez vous concentrer davantage sur les décisions créatives pendant le mixage. Plutôt que de passer du temps à égaliser les niveaux de loudness/sonie perçu, vous pouvez affiner des éléments comme la clarté et l’équilibre des sons. Vous avez la flexibilité de rendre certains sons plus subtils et lointains tout en les gardant intelligibles, et de rendre d'autres plus puissants et directs sans pour autant les noyer dans le mix.
En résumé, utiliser des niveaux de loudness/sonie perçus cohérents dès le départ (comme l’encourage le VU mètre) permet de poser une base solide pour un processus de mixage plus efficace et créatif. Cela permet de mieux équilibrer les dynamiques et la clarté, sans avoir à ajuster constamment les niveaux juste pour que tout s'harmonise.

Les ingénieurs de mixage expérimentés qui ont perfectionné leur art sur des systèmes analogiques avec des VU mètres connaissent bien la frustration de recevoir une session DAW dans laquelle toutes les pistes ont été enregistrées au même niveau de crête (Peak), ce qui donne des niveaux perçus complètement désordonnés. À moins d’être très habiles avec des applications de traitement par lot, une grande partie de leur temps de session sera gaspillée à manipuler des plug-ins de gain, du clip gain et de l’automatisation pour ajuster les niveaux enregistrés, afin de les rendre adaptés au mixage et au traitement sans devoir jongler avec les faders en permanence. En d'autres termes, ils devront ajuster les niveaux pour que cela soit agréable à l'oreille plutôt qu'aux niveaux technologiques – ce qui aurait dû être fait dès le départ, comme les ingénieurs et concepteurs d'équipements d'antan le savaient.
Il n'est donc pas surprenant que les ingénieurs de mixage d’aujourd’hui, en particulier ceux qui sont devenus des superstars dans leur domaine, aient des assistants chargés de réaliser tout le travail préparatoire, cette « manipulation d’utilitaires» nécessaire pour préparer les pistes individuelles d’une session avant même que le véritable mixage ne commence.

La technologie n’est qu’un outil, et l'outil audio numérique est suffisamment performant pour que la seule réelle concession à faire soit d’éviter le clipping, ce qui est aussi une des concessions à faire pour l'audio analogique. Mis à part cela, les ingénieurs et concepteurs d’équipements de l’ancienne école qui ont inventé le VU mètre et la notion de NOL (Niveau de Fonctionnement Nominal) étaient définitivement sur la bonne voie (si l’on peut dire). Ils savaient qu’un signal ne se résume pas à son niveau de crête (Peak), et ils comprenaient que viser une loudness/sonie perçue relative, basée sur un Niveau de Fonctionnement Nominal situé quelque part entre le bruit et la distorsion, est bien plus important que d'obtenir le niveau le plus élevé possible.

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Points de VU

Les avantages du mixage mentionnés précédemment ne sont pas spécifiquement dus à l’utilisation des afficheurs VU, mais à la manière dont les gains des micros sont réglés afin que tous les signaux aient une loudness/sonie (loudness perçue) similaire, basée sur le NOL (Nominal Operating Level).

L’afficheur VU est un outils de visualisation exigeant qui nécessite une bonne familiarité et interprétation. Vous pouvez obtenir les mêmes avantages avec moins de tracas en utilisant d’autres systèmes de mesure qui tentent de montrer quelque chose de similaire aux niveaux perçus, comme les options Average/Moyenne et RMS qui sont couramment disponibles sur la plupart des DAW (l’afficheur VU est essentiellement un afficheur de moyenne). Réglez votre gain de microphone de manière que le niveau moyen ou RMS soit autour de -20 dBFS, tout en vous assurant que les niveaux de crête respectent les recommandations données dans les sections précédentes sur les Niveaux et Gain, et vous constaterez que tout dans le mix se mettra en place plus rapidement et plus facilement. Vous constaterez également que les compresseurs et autres processeurs sensibles au niveau se comportent mieux également – en particulier ceux qui émulent ou modélisent des processeurs analogiques vintage et qui, de ce fait, s'attendent à voir des signaux autour d’un NOL de -20 dBFS (l’équivalent numérique recommandé de +4 dBu).

Conceptuellement, du moins, utiliser un système de mesure LUFS serait idéal car il fournit une indication bien plus précise des niveaux perçus que les afficheurs VU, Average/Moyenne ou RMS. La mesure LUFS la plus appropriée pour cette application est le niveau LUFS intégré, mais c’est une mesure à long terme prise sur toute la durée du signal, donc elle n’est pas pratique pour l’affichage en temps réel et pour le réglage du gain du microphone. Cependant, si vous êtes curieux ou si vous vous retrouvez à devoir mixer une session de pistes indisciplinées qui ont toutes été enregistrées sur un niveau de crête constant, pensez à préparer les fichiers avant le mixage en réglant leurs niveaux individuels sur le même niveau LUFS intégré (essayez -20 dB LUFS) lorsque leurs niveaux de crête le permettent.

Peu importe le système de mesure que vous utilisez (Moyenne, RMS, LUFS), si vous ne parvenez pas à faire en sorte qu’un signal soit autour de -20 dBFS sans cliper, vous aurez du mal à l’intégrer harmonieusement avec des sons qui sont bien installés autour de -20 dBFS. Réduisez le niveau de ce signal pour éviter le clipping et soyez prêt à utiliser la compression et/ou l’automatisation si ce signal doit jouer un rôle important dans le mixage. Notez également que certains sons percussifs seront difficiles à capturer de cette manière. Par exemple, un kick drum de style pop des années 80 avec un PAD, close miking avec un Beyer M88 à 8 cm de l'endroit où la batte frappe la peau, ne sera jamais correctement représenté par n’importe quel système de mesure.

La plupart des DAWs modernes offrent un large éventail d’afficheurs, ce qui permet de surveiller de nombreux aspects du signal d’un microphone et de déterminer la bonne quantité de gain pour le capturer correctement. À condition que vous ayez choisi un microphone avec les spécifications appropriées pour la sensibilité, le niveau de bruit équivalent et la pression acoustique maximale (SPL), afin de correspondre à la source sonore (comme discuté dans les précédents articles), enregistrer sur un niveau perçu standardisé ou similaire (VU, Average, RMS ou LUFS) plutôt que sur un niveau de crête standardisé signifie que la bonne quantité de gain est utilisée pour chaque signal. Cela se traduit généralement par moins de bruit, plus de marge avant saturation (headroom) et une meilleure qualité sonore globale dans le mixage.

En résumé, l’objectif de cet partie est de souligner que, même si l’afficheur VU peut être utile pour donner une idée approximative de la loudness/sonie perçue, d'autres méthodes comme LUFS, Average ou RMS peuvent également être utilisées efficacement pour contrôler et ajuster le gain de manière à obtenir une meilleure qualité sonore et une mixage harmonieux. Les réglages optimaux autour de -20 dBFS vous permettent de mieux gérer la dynamique tout en réduisant les risques de distorsion ou de clipping.

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Niveau suivant

En complément des recommandations sur les niveaux évoquées précédemment dans l’article « Niveaux et Gains », si vous utilisez des préamplificateurs et des convertisseurs analogique-numérique (AD) séparés, vous pouvez améliorer votre chaîne de signal pour mieux gérer les signaux extrêmement dynamiques. Cette approche est également applicable si vous utilisez un enregistreur portable contenant un compresseur/limiteur avec des réglages utilisateur complets.

L'idée ici est de placer un compresseur/limiteur en amont de votre convertisseur AD ou de votre chaîne de préamplification. Cela permet de mieux contrôler les transitoires rapides et les crêtes excessivement élevées sans compromettre la qualité globale du signal. Un compresseur/limiteur placé à cet endroit permet d’éviter les pics qui pourraient autrement entraîner un clipping dans le convertisseur ou sur l'enregistrement final, tout en permettant une gestion plus souple de la dynamique.

Voici quelques points à prendre en compte lors de l'utilisation de ce procédé :

1. Réduire la plage dynamique excessivement large : Lorsque vous avez des signaux avec une dynamique extrêmement large (comme des percussions très percussives, des instruments très bruyants ou des voix très variées), un compresseur/limiteur en entrée peut réduire les pics et permettre à la plupart du signal de rester dans une plage contrôlable sans sacrifier la clarté ou l'intelligibilité des détails.

2. Réglages de compression subtils : Lors du réglage du compresseur/limiteur, il est préférable de commencer par des réductions de gain douces, comme un ratio faible (2:1 ou 3:1) et un seuil légèrement en dessous des pics les plus élevés. L'objectif est de traiter les transitoires sans trop écraser la dynamique naturelle du signal.

3. Limiter les crêtes sans nuire à la performance : Un limiteur à un seuil bien défini peut être utile pour éviter les crêtes violentes qui risqueraient de saturer les convertisseurs AD. Toutefois, il est crucial que l’artiste ou l’ingénieur du son ajuste correctement ce seuil pour s'assurer qu'il ne soit pas trop agressif, ce qui risquerait d'altérer le caractère du son.

4. Utilisation de préamplificateurs de qualité : Assurez-vous que vos préamplis sont de bonne qualité et capables de gérer une large plage dynamique sans introduire de bruit ou de distorsion. Cela garantit que même les signaux fortement comprimés ou limités conservent leur clarté tout au long de la chaîne.

5. Surveillance et ajustements : Il est essentiel de surveiller attentivement les niveaux en sortie du compresseur et d’ajuster le gain après celui-ci, avant l’AD. Un bon contrôle de la sortie garantira que vous n’introduisez pas de bruit ou de distorsion supplémentaires tout en restant dans la plage optimale pour les convertisseurs.

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En résumé, l’utilisation d’un compresseur/limiteur en amont dans la chaîne de signal, avant les convertisseurs AD ou dans le préamplificateur, peut grandement améliorer la gestion des signaux dynamiques complexes. Cela aide à éviter les pics problématiques tout en préservant la transparence du signal et en assurant une meilleure intelligibilité dans votre mixage final, tout en maximisant la clarté et la définition des éléments dynamiques.

Dans ce contexte, un compresseur à soft knee avec détection de crêtes et un seuil équivalent à -12dBFS est un excellent choix pour contrôler la dynamique des signaux tout en préservant la clarté et la transparence de la performance sonore. Ce type de compresseur commence à appliquer une réduction de gain uniquement lorsque le niveau de crête dépasse -12dBFS, ce qui permet de protéger le signal sans interférer trop tôt dans le processus.

Voici pourquoi cela fonctionne bien pour éviter les pics indésirables et le clipping tout en maintenant une sonorité naturelle :

1. Réduction des crêtes au-dessus de -12dBFS (dans la marge de sécurité) : Le seuil réglé à -12dBFS signifie que la compression n'interviendra que lorsque le niveau de crête dépasse ce seuil, ce qui place les pics les plus élevés du signal dans la marge de sécurité avant d'atteindre un niveau susceptible de provoquer du clipping. Cela permet d'éviter que des transitoires soudains, comme celles des percussions ou d'instruments à forte attaque, ne distordent le signal, tout en préservant la dynamique naturelle de la musique.

2. Ratio 2:1 et soft knee : Un ratio de compression de 2:1 signifie qu'une fois que le signal dépasse le seuil de -12dBFS, il sera réduit de moitié pour chaque dB qui dépasse le seuil. Le soft knee garantit que la compression commence en douceur à partir du seuil, plutôt que de façon abrupte, permettant ainsi une transition plus fluide entre le signal non compressé et le signal comprimé. Cela aide à préserver la sensation naturelle de la performance tout en contrôlant efficacement les crêtes.

3. Temps d'attaque et de relâchement rapides : Des temps d'attaque et de relâchement très rapides permettent au compresseur de réagir instantanément aux pics sans affecter les autres aspects du signal. Cela signifie que seules les crêtes transitoires seront réduites, sans perturber les éléments plus subtils du son. Les attaques rapides garantissent que le compresseur capte rapidement les transitoires sans que l'auditeur ne remarque la compression, et les temps de relâchement rapides évitent toute surcharge du signal après le passage des pics.

4. Minimisation du clipping sans recourir à un hard limiting : En appliquant une compression douce avec ces réglages, vous minimisez le risque de clipping tout en conservant la sonorité naturelle du signal. Cela contraste avec un hard limiter, qui pourrait pousser la compression à des niveaux extrêmes, rendant le son plus artificiel et parfois plus proche du clipping lui-même. Le hard limiting peut souvent entraîner une perte de dynamique, ce qui n'est pas idéal pour des enregistrements où la clarté et la richesse de la performance sont essentielles.

Ce type de compresseur à soft knee avec un seuil réglé à -12dBFS, un ratio de 2:1, et des temps d'attaque et de relâchement rapides permet de contrôler efficacement les pics dans le signal tout en minimisant le risque de clipping et en préservant la dynamique naturelle du mixage. En réglant la compression de manière subtile, vous évitez l'utilisation de hard limiting, qui peut nuire à la qualité sonore globale, tout en maintenant une marge de sécurité suffisante pour éviter la distorsion numérique.

Illustration de la chaîne de signal avec préamplificateur analogique, compresseur analogique et convertisseur AD
L'illustration décrite montre une chaîne de signal professionnelle configurée pour garantir une bonne gestion de la dynamique, en intégrant un preamplificateur analogique, un compresseur analogique, et un convertisseur AD. Tous ces éléments sont alignés pour que 0dBVU = +4dBu = -20dBFS. Cette configuration permet de maintenir une intégrité du signal tout au long du parcours analogique et numérique.

Explication des éléments de la chaîne de signal :

1. Preamplificateur analogique : Le préamplificateur reçoit le signal audio en provenance d'un micro ou d'une autre source et applique un gain. Dans cette configuration, le gain du préamplificateur est réglé de manière que le signal sorte avec un niveau nominal de 0dBVU (ou +4dBu en termes d'analogique), ce qui correspond à un niveau de -20dBFS dans le domaine numérique. Cette correspondance entre les niveaux d'analogique et de numérique permet une bonne gestion du signal, avec suffisamment de marge avant le clipping tout en évitant une trop grande perte de dynamique.

2. Compresseur analogique à soft knee : Après le préamplificateur, le signal passe par un compresseur analogique avec un soft knee. Ce compresseur est conçu pour agir de manière progressive à partir du seuil de compression fixé. Le soft knee permet à la compression d'intervenir progressivement, rendant l'effet presque imperceptible sur les pics qui ne dépassent pas le seuil de manière importante. Ce type de compression est particulièrement utile pour contrôler les crêtes sans altérer la texture ou la dynamique naturelle du signal.
Le seuil du compresseur peut être réglé pour n'activer la compression que lorsque les pics dépassent un certain niveau (par exemple, -12 dBFS), permettant au compresseur de réagir uniquement aux transitoires ou aux moments où le signal s'approche du point de clipping. Le ratio de compression 2:1 et les temps d'attaque rapides garantissent que la réduction de gain se produit juste au moment où cela est nécessaire, sans affecter la musicalité du signal.

3. Convertisseur AD : Après la compression, le signal analogique est envoyé à un convertisseur analogique-numérique (AD). Le convertisseur doit être bien calibré pour que les niveaux analogiques correspondent correctement aux niveaux numériques. En garantissant que 0dBVU = -20dBFS, le signal est aligné pour éviter le clipping tout en préservant une bonne plage dynamique.

Avantages de la configuration :

• Éviter le clipping numérique : La configuration garantit que le signal est enregistré dans un niveau sécurisé qui permet d'éviter le clipping dans le domaine numérique. Avec un alignement entre les niveaux analogiques et numériques, vous minimisez les risques de distorsion lors de la conversion vers le numérique.
• Compression douce et naturelle : Grâce au compresseur à genou doux, vous avez un contrôle de la dynamique sans que l'effet de compression soit trop évident, permettant au mix de garder une certaine fluidité.
• Préservation de la dynamique : En utilisant un alignement 0dBVU = +4dBu = -20dBFS, vous vous assurez que la dynamique du signal est bien préservée tout au long du processus d'enregistrement et de conversion, tout en ayant suffisamment de marge pour traiter de manière subtile et efficace les pics sans sacrifier la qualité sonore.

Cette chaîne de signal montre un exemple idéal de gestion du gain et de la dynamique dans un environnement analogique-numérique, en alignant les niveaux pour éviter les problèmes de clipping tout en permettant un contrôle de la dynamique via un compresseur analogique à genou doux. Ce processus assure que le signal reste équilibré et naturel tout en étant bien adapté pour une conversion numérique d

TheSoulsRemain
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#5
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TheSoulsRemain le 24 Mar 2025, 10:11

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TheSoulsRemain le 24 Mar 2025, 10:11

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Doug_Watson
Custom Cool utilisateur

#10
Publié par
Doug_Watson le 24 Mar 2025, 10:33

tes posts sont vides .... On ne voit rien !

Ben suffisait d'attendre !

«Je ne suis pas sûr qu'on défende une civilisation en semant soi-même la barbarie.» E. Macron

skynet
Vintage Ultra utilisateur
Modérateur

#11
Publié par
skynet le 24 Mar 2025, 10:52

Voilà qui va nous donner le la lecture et de quoi faire travailler nos méninges. Ça semble très prometteur. Merci, en tous cas , c’est du taf.

TheSoulsRemain
Vintage Méga utilisateur

#12
Publié par
TheSoulsRemain le 24 Mar 2025, 11:00

c'est bon là ?

edith : Skynet, j'ai vue que tu as édité ton post...oui c'est du taf. (mais nettement moins que l'auteur de ces articles)

C'est surtout que la question des niveaux est récurrentes et que le savoir/connaissance se perd avec l'utilisation des plugins, pédales diverses, IRs etc etc ....