Inter-sample peak, True-Peak, oversampling et aliasing

Je vous sors beaucoup de nouveaux mots exotiques aujourd’hui n’est-ce pas?  Mais n’ayez pas peur, restez avec moi quelques instant, je vais vous expliquer rapidement et simplement ces quatre concepts tirés de l’audionumérique.

Inter-sample peak et True-peak

Vous êtes sans doute déjà à l’aise avec les limiteurs?  Ce sont des outils généralement simple à utiliser.  Sauf que, placé entre de mauvaises mains ils peuvent causer plus de tort que de bien sur une production.  Parmi ces dommages potentiels, inaudibles pour les néophytes, on retrouve les inter-sample peak.  Pour y remédier, vous aurez besoin d’un limiteur True-peak ou minimalement d’un plugin d’analyse qui peut détecter les True-peaks.

Mais c’est quoi?!

C’est l’information entre deux échantillons que certains limiteurs moins sophistiqués ne réussiront pas à attraper.  Une conversion numérique-analogique se produira inévitablement si vous voulez entendre votre musique.  Dépendamment de la qualité des convertisseurs, ces échantillons pourraient potentiellement se transformer en “clipping” lors de la reconstruction.   Je me suis risqué sur un petit dessin pour vous faire visualiser la chose.

Explications

La ligne courbe c’est la représentation de la crête sonore analogique après la conversion numérique-analogique, celle que votre système d’écoute va reproduire.  Les petits X sont les échantillons sur lesquels la limiteur-pas-très-professionnel va se fier pour interpréter le signal.  Le OUPS en rouge?  Vous aurez bien compris que c’est là que le problème risque de se produire.  Généralement, le OUPS va se produire si présentez un mastering qui tente de défoncer le mur de son.  C’est-à-dire avec une valeur peak qui frôle le 0 dBFS.   C’est le plafond absolu, rendu là on ne peut pas physiquement, ou plutôt mathématiquement aller plus haut. 

Alors, plus vous poussez fort dans le limiteur pour écraser les crêtes agressivement avec un point de sortie proche de ce  point critique, plus vous courez de chances d’avoir ces problèmes de clipping lors de la reconstitution de l’onde.  Certains vous diront que c’est pratiquement inaudible.  Pour ma part, je vous répondrai que ça pourrait le devenir quand ça va aller sur Youtube, sur Spotify ou en mp3.  Bref, comme disent tous les grand-parents de ce monde, tant qu’à faire les choses aussi bien les faire comme du monde.

True-Peak vient faire quoi là dedans?

L’avertisseur True-peak dans un plugin va simuler une conversion numérique/analogique et anticiper ce problème pour vous avec plus ou moins de précision.  Je répète : plus ou moins de précision!  Ça reste une simulation.  La plupart des limiteurs modernes permettent d’enclencher la fonction True-Peak ou ISP (inter sample peak).  À l’interne, l’algorithme va ré-échantillonner le signal pour obtenir une plus grande précision.  Sur l’image ci bas on peut voir de nouveaux échantillons en bleu.  C’est l’algorithme qui extrapole de nouveaux points pour avoir maximum de précision lors de son travail.  À ce moment là, le limiteur sera en mesure de capter les deux échantillons sur le dessus de la petite montagne.  Ces derniers seront atténués afin de ne pas dépasser le point de «threshold».  Vous me suivez toujours?

 

Pour plus de précaution on suggère tout de même d’abaisser le signal de sortie post-limiteur au moins autour de -1 dB TruePeak.   C’est une pratique assez commune en mastering et c’est ce que suggère Spotify sur sa page «Mastering and loudness».  Gardez à l’esprit que les sites de streaming, tels que : Spotify, Youtube ou iTunes vont compresser vos master selon leurs propres règles (pas compression audio, mais compression de données avec perte).  La compression va modifier la forme de l’onde.  C’est pourquoi un facteur de sécurité raisonnable à la sortie est d’autant plus important qu’on ne peut prévoir les nouvelles formes de crêtes qui vont apparaître après cette étape.

 

Oversampling et aliasing

Poursuivons sur le sujet pour préciser ces deux concepts méconnus.  C’est justement l’action d’ajouter ces échantillons qu’on nomme «Oversampling».  Généralement le plugin nous donne la possibilité de multiplier par des facteurs de x2, x4, x8 et plus pour un maximum de précision.  Cependant plus on multiplie, plus on taxe la puissance de calcul de l’ordinateur (CPU).  Il y a donc un équilibre à choisir.  L’oversampling se fera automatiquement dans quelques plugins, dans certains autres on nous laisse le choix.  Parfois il n’y a aucune mention du sujet.  À ce moment là, si on veut observer les meilleures pratiques et s’assurer de la qualité de nos outils numériques on doit se demander comment le plugin prend en charge les problèmes d’aliasing potentiels. 

Bon…c’est quoi ça encore?!

Imaginons que vous travaillez à 44 000 Hz dans votre session.  Selon le théorème de Nyquist vous pouvez reproduire les fréquences allant jusqu’à maximum 22 000 Hz.  Maintenant imaginez que vous posez un effet de saturation qui va générer de nouvelles fréquences dans les harmoniques supérieures.  Ces harmoniques supérieures pourraient facilement aller plus haut que 22 000 Hz.  On imagine, encore, qu’une fréquence toute neuve se retrouve à 32 000 Hz.  L’échantillonnage ne sera pas en mesure de la reproduire adéquatement.

Les règles d’échantillonnage vont faire pivoter cette fréquence à 12 000 Hz (pour détails et explications plus avancées voir page 6 du document de Lavry engineering).  Le problème c’est qu’elle n’a pas lieu de se retrouver là car elle n’a plus aucune cohérence avec la musique.  Si plusieurs fréquences dépassent le maximum pouvant être reproduit, on se retrouve avec un son étrangement diffus.  Normalement ce problème est réglé avec un filtre anti-alias ou de l’oversampling à l’interne, ou les deux…

Cela dit, même si je vous invite à prendre connaissance de ce problème potentiel vous pouvez généralement vous fier sur les concepteurs d’outils numériques qui sont bien au courant de ces périls.  Un petit dessin explicatif de mon cru pour votre bon plaisir.

Conclusion

L’idée derrière l’article est de vous faire connaitre le concept.  La moyenne des ours peut très bien vivre sans prendre ces paramètres en compte.  Mais si vous avez l’intention de vous professionnaliser il est important d’au moins en connaître l’existence et les conséquences.  Bref, on en connaît jamais trop!  🙂

 

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