Pas le même temps
Les deux modes d’inscription d’un phonogramme, que ce soit soit sous une forme proportionnelle analogique ou sous une forme quantifiée numérique ont en commun une extrême sensibilité au facteur temps, mais chacun à leur manière.
- Le premier, l’analogique, a un rapport évident au temps. Il suffit de freiner le plateau du tourne-disque avec le doigt pour en percevoir immédiatement l’effet sur le son du microsillon lu, il ralentit et vire vers le grave (variation de hauteur du son).
- Le second, le numérique, a par contre un rapport au temps beaucoup plus radical ou au contraire bien plus subtil. Si on freine très légèrement un CD rien ne se passe, on pourrait penser que le temps n’a pas d’influence. Mais si on freine plus fort le son décroche carrément, cliquette et stoppe. C’est du « tout ou rien ». En fait le temps influe sur le son numérique d’une manière beaucoup plus insidieuse, non pas ponctuelle comme le doigt qui freine le CD mais continuelle. Et c’est ce rôle permanent et discret du temps qui est le plus important pour la musique numérisée.
L’échantillonnage PCM du CD audio se réfère en effet à une cadence (donc le temps) ultra rigoureuse de 44100 mesures par seconde. A chaque instant le convertisseur N/A règle son pas sur une horloge de référence à cette fréquence, et si la cadence de l’horloge n’est plus respectée, le son numérique, certes, est toujours produit, mais pas exactement le même, il est comme appauvri, ou bien dénaturé, parfois vidé de contenu, vidé de sa vraie substance. Certaines musiques et oreilles s’en accommodent facilement, d’autres pas.
Rendre le temps stable
A l’époque de l’analogique l’un des gros problèmes du tourne-disque (et le TD en avait plein, des problèmes, croyez-moi ! en sus de ceux liés au microsillon) était la stabilité de la vitesse de rotation. Outre la précision de 33T 1/3 ou 45T par minutes, il fallait aussi la régularité et la constance. Cela se mesure par le pleurage (variations lentes) et par le scintillement (variations rapides et brèves de la vitesse de rotation).
Bien sûr des ingénieurs ont pensé à la régulation électronique du moteur d’entrainement. En théorie cela aurait dû être parfait. C’était sans compter avec le système de transmission, le galet, la courroie ou le flux magnétique. Dans la réalité l’oreille trouvait médiocre ces régulations ou asservissements électroniques et en tous cas le résultat musical était bien inférieur à la stabilité de rotation obtenue par une mécanique bien pensée et lourde, jouant sur le volant d’inertie du plateau.
Le scintillement est une vibration rapide provenant à la fois du moteur et de la courroie d’entraînement et qu’on filtre par l’inertie d’un plateau lourd en rotation (effet de volant d’inertie) , et le pleurage est une irrégularité dans la vitesse de rotation pouvant provenir par exemple d’une courroie non rectifiée en épaisseur ou usée par endroits, d’une pièce excentrée… La précision d’usinage s’impose donc, avec un plateau et un axe parfaitement alésé, rectifié, parfois au 500è de mm, puis équilibré. En analogique, ces défauts de rotation sont parfaitement audibles et en particulier sur le hautbois, les cordes, la guitare, la flûte, les cuivres, ou le piano sol… et ils relèvent bien d’un problème temporel puisqu’il y a variation de la vitesse de lecture du sillon.
Lire http://www.soundfountain.com/beltdrive/belt-drive-turntable.html
Quel que soit le système d’entrainement retenu pour un tourne-disque, un plateau lourd reste la meilleure assurance :
- - contre les vibrations résiduelles du moteur (le « rumble »),
- - contre les irrégularités de rotation dues au moteur ou à la transmission (courroie ou galet),
- - contre les vibrations parasites qui se propagent dans le disque.
Petite pause musicale
On s’est rapidement aperçu que les platines TD qui donnaient le plus de satisfaction à l’écoute avaient toujours un plateau lourd (jusqu’à plusieurs dizaines de kilos), réalisé selon des cotes très serrées, dans un matériau très neutre. (zamak, résine époxy + sable de quartz, plots en plomb tarés et déportés en périphérie, traitement Rubson liquide, cerclage par un anneau caoutchouc, ceci pour mon plateau de TD personnel + couvre plateau métacrylate et presseur à vis Goldmund, illustré ci-dessous)
La Platine TD de référence de l’Audiophile Apiguide
Wow and flutter are particularly audible on music with oboe, string, guitar, flute, brass, or piano solo playing. While wow is perceived clearly as pitch variation, flutter can alter the sound of the music differently, making it sound ‘cracked’ or ‘ugly’. There is an interesting reason for this. A recorded 1 kHz tone with a small amount of flutter (around 0.1%) can sound fine in a ‘dead’ listening room, but in a reverberant room constant fluctuations will often be clearly heard.[citation needed] These are the result of the current tone ‘beating’ with its echo, which since it originated slightly earlier, has a slightly different pitch. What is heard is quite pronounced amplitude variation, which the ear is very sensitive to. This probably explains why piano notes sound ‘cracked’. Because they start loud and then gradually tail off, piano notes leave an echo that can be as loud as the dying note that it beats with, resulting in a level that varies from complete cancellation to double-amplitude at a rate of a few Hz: instead of a smoothly dying note we hear a heavily modulated one. Oboe notes may be particularly affected because of their harmonic structure. Another way that flutter manifests is as a truncation of reverb tails. This may be due to the persistence of memory with regard to spatial location based on early reflections and comparison of Doppler effects over time. The auditory system may become distracted by pitch shifts in the reverberation of a signal that should be of fixed and solid pitch.
A titre historique, voici les caractéristiques de la platine tourne disque Thorens Reference MK I
Le légendaire TD Reference de Thorens
First introduced in 1979
An experiment: Build the best sounding turntable regardless of cost. Put to use all of the knowledge gained in years of research and development. The result was The Thorens Reference.
Features:
THORENS belt drive
three phase motor with clutch pulley
electronic motor regulation
three speeds: 33 -1/3, 45 and 78 rpm
pitch control ± 6%
illuminated stroboscope at the outer turntable rim
heavy basic chassis and heavy floating chassis, both aluminum castings. The specially calculated chambers in the floating chassis are filled with grained iron for optimum damping vibration and shock-proof 4-point suspension with gold-plated housings. Each suspension point is individually adjustable
bubble level
the resonance of the floating chassis can be adjusted (1-5 Hz) for exact matching with the tone arm and cartridge combination
specially damped turntable platter of 6.6 kg weight and 30.3 cm diameter
new and expensive main bearing construction for the world’s best rumble figure. The high precision ground steel shaft rotates in oil bathed hard material bearings
record stabilizer, gold-plated
3-tone arm platforms of various sizes
2 electric motor lifts (optional)
gold-plated control boards, mounted on the main chassis
large dust cover
Wow and flutter according to DIN 45507: < 0.02% rumble un-weighted, measured with Rumpelmesskoppler* according to DIN A, better than 82 dB
weight: approx. 90 kgs
dimensions: 620x360x510 mm
Every REFERENCE turntable was individually manufactured by hand. This made it possible to comply with customer special requests regarding color, tone arms and motor lifts.
Officially, 100 units were built and sold.
Une autre référence du monde analogique, la platine TD selon Jean Constant Verdier, avec un plateau qui peut atteindre 60 kg
Platine TD J-C Verdier
Pour comprendre ce qu’impose la réalisation d’un tel tourne-disque pour atteindre des sommets de musicalité, lisez ce dossier de février 1980 des Cahiers de l’Audiophile sur cette platine Verdier. La platine Magnum de J-C Verdier est encore plus impressionnante (400 kg !) et représente probablement le summum du genre (hélas je ne l’ai pas entendue personnellement).
On voit la débauche d’efforts déployés en analogique pour maitriser le temps, affiner sa précision et établir sa régularité. Pourquoi donc cela devrait-il changer parce qu’on est en numérique?
Les fausses bonnes idées
L’électronique pourrait-elle avec le numérique nous dispenser des solutions mécaniques coûteuses de l’analogique? On l’a cru.
Le pleurage et le scintillement (« wow » et de « flutter » en anglais) de l’analogique sont assez comparables au jitter, la gigue, qui affecte l’audio numérique même dématérialisé. En effet le jitter est un phénomène qui touche le cœur même du son numérique, dans son organisation temporelle. On l’a donc un peu vite réduit à un simple problème de précision de l’horloge qui gère le rythme de travail du convertisseur numérique/analogique.
En numérique au lieu de « wow » et de « flutter », on parle de « wander » pour le variations de phase lentes en dessous de 10Hz et de « jitter », jigue, pour les variation de phase rapides au dessus de 10 Hz.
La (mauvaise) idée en numérique est de croire qu’un asservissement électronique de l’horloge résoud tous les problèmes de jitter. On a bien sûr pensé (c’est décidément une manie!) que des horloges ultra précises, des boucles de phase asservies (PLL) permettaient de régler totalement le problème. C’est en partie vrai et en grande partie faux.
Le jitter endogène, propre au système
Même avec un oscillateur crystal (OCXO) d’ultra haute précision de +/-0.01 ppm, on ne diminue qu’une partie du problème et encore, seulement localement au niveau du convertisseur. Le problème, c’est aussi ailleurs qu’il se passe. Le gros problème c’est surtout que personne n’a trouvé de solution aux fauteurs de jitter qui s’insinuent partout, se glissant par divers points d’entrée et via divers modes de contagion dont les matériaux des isolants et les champs électromagnétiques ambiants.
Le jitter importé, exogène
Aucune solution simple n’existe pour contrer le(s) jitter(s) importés de l’extérieur. Il n’y a pas de solution unique et aussi simple, comme le plateau lourd du TD, seules mes bidouilles bizarres sembles se montrer efficaces (voir lexique) pour dissiper les rayonnements CEM néfastes. Mes mesures de protection/prévention sont à la fois mécaniques, comme les masselottes et les billes d’acier, et électromagnétiques aériennes et moléculaires comme les audionizer, les totems, monolithe, ambiophoniseur TBF etc. Elles sont identifiées dans mon lexique comme « contre-mesure » par cette vignette:
Bidouille anti-PNI – contre-mesure protectrice
La ribambelle des danseurs de jigue, le jitter endogène et le jitter exogène
Les données de musique numérisées (les « 0″ et les « 1″) arrivent sans erreur au niveau du DAC. Un zéro au départ reste un zéro, un 1 reste un 1, ce qui est normal pour un processus informatique avec contrôle des données. Mais avec des bits représentant des valeurs audio si ces « 0″ et les « 1″ sont un peu trop décalés dans le temps, le convertisseur N/A ne capte pas ces données aux instants précis de lecture du DAC. Ces instants précis sont cadencés par l’horloge. Avec une horloge parfaite (mais ça n’existe pas) ces instants précis correspondent dans le schéma ci-dessous aux tops 1 à 6 marqués en traits pointillés verticaux. Le signal en noir serait alors celui des bits arrivant avec la même idéale perfection. En bleu, en dessous on voit que ce même signal dans le monde réel a des bits qui arrivent décalés par rapport aux tops de l’horloge, souvent en retard, parfois en avance. C’est cet écart de synchronisation, a, c, d, e, f, qui constitue le jitter.
Le jitter illustré
Les tops 1 à 6 de l’horloge sont parfaits sur ce schéma. En fait aucune horloge n’est parfaite, elle génère déjà elle-même une partie du jitter, lequel sera aggravé par des facteurs externes. Faire une horloge ultra précise est possible, c’est seulement bien plus couteux et hélas on comprend bien que ça ne suffit pas à résoudre le problème. Selon moi, l’horloge, même avec un quartz économique, ne génère qu’une toute petite part du jitter total.
Le jitter a de nombreuses causes, certes, mais quand-même pas 1003 comme les conquêtes de Don Giovanni – Petite pause musicale avec un excellent Leporello:
Un jitter controversé
L’autre aspect du problème du jitter est humain, c’est la façon dont il est apprécié. Certains disent même qu’il ne s’entend pas (!!!). D’autres comme moi pensent qu’ils s’entend même au niveau de la picoseconde, mais indirectement. On ne sait pas si l’oreille est plus sensible au jitter d’horloge (endogène) ou au jitter « importé » (exogène) ou au mélange des deux ou encore aux variations du jitter lui-même. L’oreille est en effet un transducteur de vélocité, donc très sensible aux variations de pression et moins à la pression elle-même. Cela expliquerait cette capacité à discerner des choses infimes dès lors qu’il s’agit de décalage de phase, donc temporel.
Ne pas se tirer une balle dans le pied
Combattre le jitter est d’autant plus délicat que certains « retards » peuvent se compenser par certaines « avances ». Supprimer des causes de jitter, sans les enlever toutes, peut donc induire des effets pervers. On gagne d’un côté et on perd de l’autre et parfois on perd plus qu’on n’a gagné.
Le jitter est composite, cumulatif et soustractif
Les bandes de couleur verticales du jitter correspondent aux pastilles de couleurs des sources de perturbations temporelles du schéma « Jitter exogène » plus haut (c’est bien sûr une représentation simpliste à seul but pédagogique).
L’heure c’est l’heure!
Qu’importe de savoir si un jitter est pire qu’un autre plus tolérable, je reste au bon vieux principe de gestion du temps: avant l’heure ce n’est pas l’heure, après l’heure ce n’est plus l’heure, l’heure c’est l’heure. Bref, seul le zéro jitter est souhaitable. Le but étant clairement défini, encore faut-il se donner les moyens de l’atteindre. Et quand on voit le schéma de ma station de rippage Phi² audiophile Stradivarius, on mesure la difficulté de la tâche. Mais rassurez-vous, cette station de rippage est très loin de peser 400 kg !
Ne pas se rater au départ
Ce qu’il faut comprendre c’est qu’en musique dématérialisée, la source audio ne se borne pas à riper un CD à la va-vite si on souhaite vraiment entendre la musique telle que les artistes ont voulu nous la transmettre. Récupérer un phonogramme vraiment musical, c’est la première et indispensable étape, celle à ne surtout pas rater! C’est aussi respecter et rendre hommage au travail et au talent des musiciens! Et si je ne parle pas ici de la musique téléchargée légalement, à prix d’or, soi-disant en haute définition (24bits 96 kHz ou plus) c’est sciemment. Mon silence vaut tous les commentaires. Achetez des CDs ! là vous savez ce que vous avez, et le phonogramme 16 bits 44,1 kHz que vous pouvez extraire est musicalement parfait, même pour le plus vieil audiophile mélomane et maniaque que je suis.
Petite pause musicale
Un phonogramme qui est une vraie mine d’or
Le phonogramme est le système de fixation d’une séquence de sons, et à l’origine sous une forme graphique, comme par exemple des notes sur une partition ou tout simplement l’alphabet. Le phonogramme de l’industrie musicale a ensuite pris un sens élargi en tant que système de notation quel qu’en soit le support, disque noir, CD, SACD, bande magnétique, cassette, disque dur. Exploité sous la forme d’un fichier numérique, il peut être stocké matériellement sur un disque dur ou une clé usb ou stocké temporairement de manière « virtuelle » dans la mémoire vive d’un ordinateur, en Ramdisk. Le PCM 16 bits 44,1 kHz stéréo est le standard du phonogramme qui a été adopté par le CD audio. Que pour des raisons de mixage, de montage et de correction diverses les studios travaillent en 24 ou 32 bits, 192 kHz ou plus, ne signifie nullement que le son serait alors bien meilleur à ces formats, mais seulement que le travail technique sur les fichiers numériques pourra se faire sans effets pervers. Au final, le fichier master sera remis en 16 bits 44,1 kHz, pour graver une matrice et presser les CD audio. Et soyez certain que 20Hz à 20kHz(*) et 96 dB de dynamique possible c’est bien plus qu’il n’en faut pour satisfaire l’oreille humaine même la plus aiguisée(**) si… car il y a une condition et pas la moindre! Seulement si on lit le phonogramme en Ramdisk ou à la rigueur sur le disque dur mais surtout pas à la volée par un laser sur un CD.
(*) Le théorème d’échantillonnage de Nyquist-Shannon reste toujours d’actualité, et sans la moindre ride.
(**) Passé l’adolescence on n’entend plus le 20kHz et ça va decrescendo sur les aigus avec l’âge! Mais le 20 kHz bien reproduit a un retentissement sur tout le spectre audible, ce qui s’entend et à tout âge!
Quelques sources dont je me suis inspiré pour écrire ce billet:
http://www.tnt-audio.com/clinica/jitter1_e.html
Jitter suppression and PLL design
http://members.chello.nl/~m.heijligers/DAChtml/PLL/PLL1.htm
La boucle de phase asservie – PLL -
http://en.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop#Jitter_and_noise_reduction
Jitter definition
http://searchunifiedcommunications.techtarget.com/definition/jitter
