16bits VS 24bits ; Que choisir et pourquoi ?

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16 bits Vs 24 bits ; Que choisir et pourquoi ? 

Il y a beaucoup de malentendus quant à la profondeur du bit et à la façon dont il fonctionne dans l'audio numérique. Ces malentendus existent non seulement dans le monde des consommateurs, des audiophiles mais aussi dans certains établissements d'enseignement scolaire, universitaire et même dans certains milieux professionnels. Ces malentendus ont pour cause une supposition  concernant la façon dont l'audio numérique fonctionne réellement !

 

16 bits VS 24 Bits ; Quelle est la différence ? 

Il est facile de voir dans une photographie la différence entre une image à faible profondeur de bits et une image avec une profondeur de bit plus élevée ; il est donc logique de supposer que les profondeurs de bits plus élevées en audio signifient également une meilleure qualité. Cette supposition est renforcée par le fait que le terme «résolution» est souvent appliqué à la profondeur des bits et, évidemment, une plus forte résolution signifie une qualité supérieure...

Donc, on conclut un peu vite que 24 bits est une haute résolution audio et que 24 bits contient plus de données que le 16 bits  ; donc une résolution plus élevée et une meilleure qualité. Et ceci est une supposition tout à fait logique, mais hélas cette supposition n'est pas entièrement conforme aux faits réels et à la façon dont fonctionne l'audio numérique.

 

16 bits VS 24 bits ; Comment fonctionne l'audio numérique ?

Lors de l'enregistrement audio, un convertisseur analogique vers numérique (ADC) lit la forme d'onde analogique entrante et la mesure tant de fois par seconde. Dans le cas du CD, il y a 44,100 mesures effectuées par seconde (la fréquence d'échantillonnage de 44,1 khz). Ces mesures sont stockées dans le domaine numérique sous la forme de bits d'ordinateur. Plus nous utilisons de bits, plus nous pouvons mesurer la forme d'onde analogique. C'est parce que chaque bit ne peut stocker que deux valeurs (0 ou 1). Pour obtenir plus de valeurs, nous faisons la même chose avec des bits que dans le comptage normal. C'EST À DIRE : Une fois que nous arrivons à 9, nous devons ajouter une autre colonne (la colonne des dizaines) et nous pouvons continuer à ajouter des colonnes à l'infini pour 100s, 1000s, 10000, etc. La même chose s'applique aux bits parce que, comme dit précédemment, il y'a seulement deux valeurs par bit (Plutôt que 10). Nous avons alors besoin de plus de colonnes et chaque colonne (ou bit supplémentaire) double le nombre de valeurs disponibles. C'EST À DIRE : 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 .... Si ces chiffres vous semblent familiers, c'est parce que toute la technologie informatique est basée sur des bits et ces nombres apparaissent partout. Dans le cas de 16 bits, nous disposons d'environ 65 000 valeurs différentes. Le problème est qu'une forme d'onde analogique varie constamment. Peu importe combien de fois par seconde, nous mesurons la forme d'onde ou le nombre de bits que nous utilisons pour stocker la mesure, il y aura toujours des erreurs. Ces erreurs dans la quantification de la valeur d'une forme d'onde en constante évolution sont appelées erreurs de quantification. Les erreurs de quantification sont très mauvaises pour la qualité du son ; elles provoquent une distorsion de la forme d'onde lorsque le signal est reconvertie en analogique, dans le cadre d'une écoute sur des hauts parleurs par exemple.

Jusqu'à présent, le malentendu à l'origine de l’incompréhension de l'audio numérique n'as pas disparu et la supposition concernant la façon dont il fonctionne reste intact. En effet,  plus de bits = une résolution plus élevée. Certes ! Cependant, lorsque les faits commencent à diverger de la supposition, cela permet en fait de comprendre l'objectif de cette résolution plus élevée. En revenant à ce qui as était dit ci-dessus, on comprend que chaque fois que nous augmentons la profondeur de bits d'un bit, nous doublons le nombre de valeurs disponibles (EG. 4bit = 16 valeurs, 5bit = 32 valeurs). Si nous doublons le nombre de valeurs, nous réduirons de moitié la quantité d'erreurs de quantification. Vous suivez ? Parce que maintenant, nous arrivons au nœud du problème : Il existe en fait une solution parfaite aux erreurs de quantification qui, éliminent 100% de la distorsion liée à  la quantification et cette solution et ce processus s'appelle 'Dither' et est intégré à chaque ADC sur le marché.

Dither: Le dither est essentiellement utilisé lors du processus de conversion. Une très petite quantité de bruit blanc est alors ajoutée au signal, ce qui a pour effet de randomiser complètement les erreurs de quantification. La randomisation en audio numérique, une fois convertie en analogique, est entendue comme un bruit blanc pur (non corrélé). Le résultat est que nous avons une mesure absolument parfaite de la forme d'onde + un peu de bruit. En d'autres termes, par tramage, toutes les erreurs de mesure ont été converties en bruit.

16 bits VS 24 bits ; Une histoire de profondeur ! 

Discutons précisément de ce qui se passe avec la profondeur de bits : En comprenant bien ce qui as était dit juste avant, vous comprenez que lorsque nous ajoutons un «bit» de données, nous doublons le nombre de valeurs disponibles et réduisons ainsi de moitié le nombre d'erreurs de quantification. Si nous réduisons de moitié le nombre d'erreurs de quantification, le résultat (après le tramage) est une forme d'onde parfaite, réduisant de moitié la quantité de bruit. Pour illustrer cela en utilisant la terminologie audio ; chaque bit supplémentaire de données modifie le seuil de bruit à la baisse de 6dB (demi). Nous pouvons tourner cette phrase différemment et dire que chaque bit de données fournit 6 dB de plage dynamique. Par conséquent 16bit x 6db = 96dB. Ce chiffre de 96 dB définit la plage dynamique du CD. (24 bits x 6 dB = 144 dB). Ainsi, 24 bits ajoute plus de «résolution» par rapport à 16 bits, mais cette résolution ajoutée ne signifie pas une qualité supérieure, cela signifie simplement que nous pouvons encoder une plus grande plage dynamique. C'est le malentendu dont beaucoup sont victimes ! Il n'y a pas de propriétés magiques supplémentaires, rien que la science ne comprenne pas ou ne puisse mesurer. La seule différence entre 16bit et 24bit est de 48dB de plage dynamique (8bits x 6dB = 48dB) et rien d'autre !

Ce n'est pas une question d'interprétation ou d'opinion, c'est une question de fait réel, et ici, c'est la preuve ! 

 Pouvons-nous entendre tous les avantages de la plus grande plage dynamique (48dB) offerte par le 24bits ?

Malheureusement, vous ne pouvez pas !

Toute la gamme dynamique de certains types de musique est en général inférieure à 12 dB. Les enregistrements avec la plus grande gamme dynamique ont tendance à être des enregistrements d'orchestres symphoniques, mais même ceux-ci n'ont pratiquement jamais une portée dynamique supérieure à environ 60 décibels. Tous ces éléments sont bien compris dans la gamme 96dB du CD (16bits).

De plus, les techniques de tramage modernes améliorent de manière perceptuelle la gamme dynamique du CD en déplaçant le bruit de quantification hors de la bande de fréquences où notre audition est la plus sensible. Cela donne aux CDs, une plage dynamique perceptible jusqu'à 120 dB (150 dB dans certaines bandes de fréquences). Vous devez vous rendre compte que lors de la lecture d'un CD, l'amplificateur est habituellement configuré pour que les sons les plus silencieux du CD puissent être entendus au-dessus du bruit de l'environnement d'écoute. Donc, si le niveau de bruit moyen pour un salon est de 50dB, la gamme dynamique du CD commence à ce point ci et est capable de monter 96dB (au moins) au-dessus du seuil de bruit de la pièce. Si la gamme dynamique complète d'un CD a été effectivement utilisée (en plus du bruit), l'auditeur de la maison (si elle avait l'équipement) causerait certainement une forte douleur et des dégâts auditifs permanents.

Qu'en est-il avec le 24 bits Hi-Rez ?

Si nous devions utiliser la gamme dynamique complète de 24 bits et que l'auditeur avait l'équipement pour reproduire tout cela, il y a de grandes chances, en fonction de l'âge et de la santé générale, que l'auditeur meurt instantanément. Le plus probable serait probablement une entrée dans le coma pendant quelques semaines et un réveil complètement sourd. SANS AUCUNE EXAGÉRATION ! 

Pensez-y, 144dB + 50dB pour le bruit de la pièce = 194dB. Mais 180 dB est le seuil souvent citée pour des niveaux de pression sonore assez puissants pour tuer et certaines personnes ont déjà été tuées par 160dB. Cependant, il est peu probable que cela se produise dans le monde réel, car aucun DAC sur le marché ne peut produire la gamme dynamique de 144 dB offerte par le 24 bits. Presque personne n'a un système de haut-parleurs capable de disposer d'une plage dynamique de 144 dB et comme dit auparavant, plus ou moins 60dB est la gamme la plus dynamique que vous trouverez sur un enregistrement commercial.

Pourquoi existe-t-il un audio 24 bits ? Quel est le but ?

Il existe une application utile pour le 24 bits lors de l'enregistrement et du mixage de musique. Lors du mixage, c'est à peu près la norme maintenant d'utiliser une résolution de 48 bits. La raison pour laquelle c'est utile est due à la sommation d'artefacts, au traitement multiple en série et principalement à la hauteur. En d'autres termes, 24 bits c'est très utiles lors d'un enregistrement et d'un mixage mais sans valeur pour la lecture et l'écoute. Même un enregistrement avec une plage dynamique de 60 dB n'utilise que 10 bits de données ;  les 6 bits supplémentaires sur un CD ne sont que du bruit. Donc, la différence dans le monde réel entre 16bits et 24bits est un extra 8bits de bruit.

Certaines personnes vont dire que c'est tout un problème, et que «je peux facilement entendre la différence entre un enregistrement public 16 bits et une version 24 bits Haute résolution». Malheureusement, vous ne pouvez pas ! Ce n'est pas que vous n'avez pas l'équipement ou les oreilles, ce n'est pas humainement possible en théorie comme en pratique et cela dans toutes les conditions! Non ! Sauf si vous pouvez indiquer la différence entre le bruit blanc et le bruit blanc bien au-dessous du niveau de bruit de votre environnement d'écoute ! Si vous jouez un enregistrement 24 bits, puis le même enregistrement en 16 bits et notez une différence, c'est soit parce que quelque chose a été "fait" pour l'enregistrement en 16 bits, qu'un traitement inapproprié est utilisé par exemple ou que vous entendez une différence parce que vous prévoyez une différence 😉 .

Vous savez désormais tout sur le 16 bits vs 24 bits !  

A bientôt sur musicologique.fr

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One thought on “16bits VS 24bits ; Que choisir et pourquoi ?

  1. Vigilant dit :
    La formule pour additionner les décibels est :
    10 * log10( somme de i=1 à n de ( 10^( son_numéro_i / 10 ) ) )
    Dans votre cas, 144db + 50db = 10 * log10( 10^14.4 + 10^5 ) = 144,000000002 db et non 194db.

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