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dBfs et dBu

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dBfs et dBu

Message par Stefan le Jeu 02 Jan 2014, 19:07

Bonjour, et bonne année à tous

J'aurais besoin d'un petit rappel:
Je m'interroge sur le réglage du niveau de sortie d'une console numérique type 01v.
La graduation du Fader "steréo" (de -OO à 0) est sur une échelle dBfs si je ne me trompe pas.
Pour avoir l'équivalent d'un 0dBu, je devrais donc positionner le curseur sur environ -9dBfs. Vrai ou faux ?
Comment savoir à partir de quel moment je vais commencer à saturer l'entrée de l'appareil qui suit.

Merci d'avance.

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Re: dBfs et dBu

Message par ziggy le Jeu 02 Jan 2014, 19:31

hello Stef
le 0dB-FS correspond à ce que les convertisseurs peuvent encaisser (en règle générale c'est de l'ordre de +18 à +22dBu, selon le matériel, mais c'est dans tous les cas toujours spécifié dans les specs techniques du matos numérique)
sur les consoles travailler vers -12dB-FS à -15dB-FS est , disons le standard et de "bonne augure"
-18dB-FS correspond très souvent à +4dBu donc au 0dB-vu de pas mal de consoles analogiques

enfin ça reste quand-même plus complexe que ça car en analogique on a souvent des vu-mètre RMS
tandis-que en numérique les vumètre ou l'affichage de Leds sont à la base des crête-mètre
parfois ça affiche la tension-crête tout simplement (souvent le cas dans les processeurs du genre : 0dB-FS = +20dBu = 7,75Volt-crête)
parfois il y a des algorithmes pour simuler un affichage en (pseudo)RMS ou en moyennage de crêtes etc etc etc
donc c'est pas évident d'affirmer telle ou telle correspondance entre les divers affichages des divers vu-mètres

et puis remarque :
t'as du matos comme les consoles Yamaha, quand tu t'approches trop du 0dB-FS-vu le son devient boueux et la sommation vraiment périlleuse et quand tu rentres dans le 0dB-FS ça clipe franchement

et puis d'autres consoles comme les Soundcraft (Vi, Si etc) avec une meilleure sommation même à gain fort, et quand ça tape dans le 0dB-FS-vu (affichage!) on est encore loin du véritable clip des convertisseurs (environ 4dB de marge pour la Vi) et le son se comporte pas trop mal (presque un peu comme sur une analogique quand on tape dans l'orange)

une Digico par contre va t'envoyer deux fois plus de pêche et bien plus de tension qu'une Soundcraft à même affichage de dB-vu
etc etc etc ...

donc, la question est complexe et il n'y a pas de réponses universelles
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Re: dBfs et dBu

Message par didier.brest le Ven 03 Jan 2014, 10:00

ziggy a écrit:hello Stef
le 0dB-FS correspond à ce que les convertisseurs peuvent encaisser (en règle générale c'est de l'ordre de +18 à +22dBu, selon le matériel, mais c'est dans tous les cas toujours spécifié dans les specs techniques du matos numérique)

Ce faisant le niveau du signal analogique doit être réduit pour ne pas dépasser 5 V crête, 16 dBu, le niveau d'entrée maximum de la plupart des circuits intégrés de conversion.
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Re: dBfs et dBu

Message par madees le Ven 03 Jan 2014, 10:47

Ce niveau max crête ne correspond pas à celui des convertisseurs, mais des amplificateurs niveau ligne (ou "driver", "buffer" de ligne, +4 dBu nominal symétrique sur XLR ou jack). Les ampli op qui les constituent sont en général alimenté entre +-15v et +-18v.

C'est pourquoi il est difficile de trouver des appareils alimentés en USB (0-5v) compatibles avec un niveau ligne professionnel symétrique (+4 dBu nominal, 22 dBu max), mais plutôt une sortie "consumer" asymétrique à -10dBv.

Pour répondre à la question initiale, un fader n'est pas gradué en niveau électrique (ni dBfs, ni dBu), mais en dB, c'est à dire une atténuation relative au signal d'entrée, a priori inconnu. 0 dB correspond à aucune atténuation (x1, ou 100%, le signal n'est pas modifié), -oo correspond à l'aténuation maximale (infinie, silence, 0%), +6 par exemple correspond à 2x le signal, 200% etc

Pour avoir une idée du niveau auquel on va saturer l'élément suivant, ce n'est pas en regardant le fader, mais le vumètre, ou ici sur console numérique 01V le crête-mètre.
Si l'appareil suivant est professionnel et bien aligné à +4dBu nominal, tu peux faire confiance au crête mètre de sortie (c'est d'ailleurs pour ça qu'il existe) pour évaluer la réserve dynamique de l'appareil qui suit.

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Re: dBfs et dBu

Message par didier.brest le Ven 03 Jan 2014, 12:58

Je parlais bien du niveau d'entrée analogique du circuit intégré de conversion. Sauf rares exceptions (le Lavry Gold en est une), les convertisseurs AN utilisent pour la conversion AN elle-même un circuit intégré le plus souvent alimenté en 5 V. Le niveau d'entrée analogique maximum est alors du même ordre, comme sur le PCM1804-Q1 où l'entrée symétrique est en +- 2,5 V, ou bien inférieur comme sur le PCM4202 

The PCM4202 is a high-performance, stereo audio analog-to-digital (A/D) converter designed for professional and broadcast audio applications.

où le niveau d'entrée symétrique est en +- 0,3 V (soit - 8 dBu = - 10 dBV). On voit bien que, dès qu'on entre dans le domaine numérique, les niveaux de cheval de l'analogique à papa sont sans intérêt.  Selon Da-Hong Seetoo (ingénieur du son américain, célèbre  notamment pour ses enregistrements de l'Emerson Quartet pour Deutsche Grammophon), on aurait une meilleure qualité audio en reliant directement les micros à l'entrée de ces circuits intégrés (post sur Gearslutz).
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Re: dBfs et dBu

Message par madees le Ven 03 Jan 2014, 14:56

En interne d'un appareil, les niveaux sont en général très différents du nominal +4 dBu (et asymétriques), chaque concepteur fait son choix.
Beaucoup de composants électroniques fonctionnent en 0-5v, ou pour les plus modernes et économiques en énergie 0-3,3v (cas du PCM4202, qui est alimenté en 3,3v mais dont la ref de tension analogique est de 5v, donc il convertit un signal analogique asymétrique compris entre 0 et 5v). Le choix de la tension d'alimentation interne est un choix technologique (notamment selon le type de transistors utilisés, mais aussi possibilité d'alimentation sur USB, piles ou batteries etc), qui détermine aussi le plafond max crête du signal. Avant ou après conversion le signal est conditionné pour l'amener à un niveau normalisé (amplification ou atténuation, symétrisation etc).

En effet ce qui compte, c'est qu'a l'extérieur de l'appareil, les niveaux soient normalisés (+4 dBu nominal symétriques sur XLR pour le pro, -10dBv asymétrique sur cinch en hifi etc), afin de pouvoir interconnecter différents appareils entre eux sans trop se prendre la tête sur les alignements.

Le choix de +4 dBu <> -18 dB FS est plutôt arbitraire et historique (tout d'abord lié aux normes des lignes téléphoniques puis des usages en radio et TV en Europe, notamment en France), voire culturelle et linguistique (facteur de crête et contenu spectral "normalisé" de la voix...), avec un niveau relativement élevé qui présente l'avantage d'être assez loin des parasites des lignes. Les liaisons numériques étant moins sensibles, on peut descendre les tensions nominales pour plus de souplesse (ex pour AES3 2-7v crête à crête, le SPDIF est 0.5v crête à crête, contre 30v crête à crête pour le niveau ligne normalisé à +4 dBu).



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Re: dBfs et dBu

Message par Seb Riou le Sam 04 Jan 2014, 13:38

Stefan le plus simple est de sortir ton multimètre et mesurer la tension sur ta sortie à différents "niveaux" sur l'afficheur de ta Yam. Tu auras les infos de la vraie vie ;-)


Edit : excusez les fautes d'orthographe les gars, plus j'écris moins j'assure :-s (vous la verrez plus celle du dessus je l'ai corrigée, hé hé)


Dernière édition par Seb Riou le Dim 05 Jan 2014, 20:57, édité 1 fois
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Re: dBfs et dBu

Message par papa John le Dim 05 Jan 2014, 17:31

Excellent rappel tout de même !

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Re: dBfs et dBu

Message par Seb Riou le Dim 05 Jan 2014, 20:21

Absolument
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Re: dBfs et dBu

Message par Stefan le Dim 05 Jan 2014, 20:29

Merci à tous pour vos contributions, c'est une bonne piqûre de rappel tout ça, et même plus, y'a plus qu'à expérimenter.
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Re: dBfs et dBu

Message par Invité le Mar 07 Jan 2014, 12:32

J'avais écrit il y de ça quelques années un article sur un forum audio aujourd'hui moribond. Je l'ai fait ressurgir hier sur Audio Fanzine (légèrement retapé), mais en fait il aura très bien sa place ici aussi :


PRÉAMBULE

La première question que l'on doit se poser lorsqu'il est question de mesurer le niveau de modulation, c'est : "dans quel but ?".

L'objet de la mesure peut être soit de faire fonctionner les différents appareils d'une chaîne audio dans leurs plages de fonctionnement appropriées, soit de ne pas dépasser un maximum autorisé par les possibilités des machines, ou par une norme obligatoire (radio, TV), soit même d'avoir une confirmation visuelle de l'équilibre dynamique d'un programme en TV ou en Radio par exemple.

Les indicateurs de niveaux utilisés dans chacune de ces situations seront différents. Le contrôle de la continuité de l'équilibre dynamique d'un programme radio-diffusé requiert un indicateur ayant des caractéristiques totalement différentes de celles d'un peak-mètre d'enregistreur numérique.

La vocation de tous ces "bidule-mètres" est de mesurer une tension électrique et de l'afficher sur une échelle graduée. Ce qui les différencie ce sont le niveau de référence, l'échelle et la balistique.

Pendant longtemps, le meilleur moyen de mesurer une tension électrique était le galvanomètre à aiguille. Celui-ci a une caractéristique de réponse dynamique (balistique) fixée par ses caractéristiques électromécaniques, souvent assez lente.

L'arrivée des indicateurs lumineux a permis d'augmenter les possibilités de mesure en offrant des systèmes de visualisation plus rapides et reflétant mieux les niveaux instantanés, éventuellement de mémoriser les crêtes, ou d'amortir le retour pour améliorer la lisibilité.

Le premier a donné un produit standard : le VU-mètre, dont les caractéristiques ont été définies par les américains. Chaque technicien se doit de savoir de quoi il retourne et être capable d'interpréter les indications d'un VU-mètre et les traduire en tension. En réalité, ce terme est beaucoup utilisé abusivement pour qualifier des "chose-mètres" dont les caractéristiques sont parfois très éloignées de celle d'un VU-mètre.

Le second a donné naissance à une famille nombreuse d'indicateurs de niveau allant de l'émulation du VU-mètre à aiguille au peak-mètre PPM, en passant par tout une sous-branche de "bâtard-mètres" de caractéristiques plus ou moins exotiques.

Dans le monde pro, nous nous devons de travailler avec des matériels sérieusement calibrés et respectant des normes, cela permet l'échange de programmes entre diffuseurs ayant établi eux aussi des normes de niveaux. Ces normes existent pour l'Europe, ce sont celles de l'IEC (International Electrotechnical Commission), et notamment les normes CEI 60268-10 pour l'analogique et CEI 60268-18 pour le numérique, et plus récemment, la fameuse R128, ou ITU 1770-2.

DANS LE DETAIL

Nous cherchons à mesurer une tension, c'est évident, mais aussi et surtout les variations de celle-ci en fonction du temps. Pour indiquer les plus infimes variations d'un signal, il faut que le niveau indiqué soit le plus proche possible du niveau instantané, ou niveau crête.

Alors qu'un VU-mètre n'atteint 90% du niveau d'un signal qu'au bout de 300ms, le crête-mètre PPM en affiche 80% en 10ms. Le crête-mètre vrai (Fast PPM) indique lui en général l'intégralité des crètes dont la durée est d'au moins trois échantillons en numérique, mais il n'y a pas de norme à ma connaissance. C'est l'équivalent du Sample Peak Meter du domaine numérique.

La conséquence de la lenteur du VU-mètre est qu'il existe une différence importante entre la réalité du niveau crête d'un signal et ce qu'indique le galva. Cette différence s'appelle l'erreur d'intégration. C'est après avoir constaté que cette différence (facteur de crête) était en moyenne de 8 à 12dB pour la parole qu'il a été décidé de fixer le 0VU à -8dBu. Le facteur de crète est égal à la valeur crète du signal divisé par la valeur efficace. Le VU-mètre est indiqué pour avoir visuellement une indication du niveau sonore d'un programme. L'intégration des crêtres permet de s'en affranchir. Par conséquent, l'indication du niveau d'un signal sans dynamique est surévaluée.

C'est en général à ce moment que les jeunes techniciens que j'ai croisés durant ma carrière commencent às'emmèler les pinceaux. En effet, il est largement connu (?) que lorsqu'un VU-mètre indique 0 pour un signal continu, le niveau électrique est de +4dBu. Mais cette valeur intègre le fait que la sensibilité des amplificateurs de ligne est de +12dBu. Nous retrouvons donc nos petits : 0VU =>-8+12 = +4dBu.

L'échelle des indicateurs est en général logarithmique comme l'est celle des dB, mais en fonction de l'usage, elle est décalée. Ainsi le VU-mètre commence à -20 et culmine à +3, celle du crête-mètre PPM débute à -50 et s'arrète à+5. Le crête-mêtre vrai que l'on trouve courrament sur les équipements numériques s'arrète à... "Over" ! Et juste en dessous on trouve 0dBfs. Le bas de l'échelle est variable, souvent entre -80 et -60 dBfs. L'apparition des crête-mètres «informatiques» permet à certains constructeurs d'offrir le choix de la "longueurde l'échelle" à l'utilisateur.

LES UNITES, LES RÉFÉRENCES

Il existe «plusieursdB». Le dB est une échelle, il ne fait référence àaucune tension. Le symbole dB ne signifie en fait pas grand chose s'il n'est pas accompagné d'un suffixe indiquant au minimum la référence permettant de donner une valeur à un barreau de cette échelle, en général le barreau "0".

Le 0dBm correspond à une tension de 0,775V obtenue sur une charge de 600Ω, soit une puissance de 1mW. Ce dBm indique en réalité la puissance du signal.
Le 0dBu (ou dBv) correspond à une tension de 0,775V, la référence à la charge est abandonnée.
Le 0dBV correspond à une tension de 1V.
Le 0dBfs ne correspond àaucune tension, il s'agit d'une mesure de niveau de quantification numérique.

Selon les norme de l'IEC, la convention d'alignement entre ces appareils en Europe devrait être la suivante :

0VU = +4dBu = -9PPM = -18dBfs.

On voit qu'il y a une relation de tension entre les différents dB, à l'exception notable du dBfs qui n'indique pas une tension, mais un niveau dans le domaine numérique.

C'est làque ça se gâte car différentes habitudes ont donné différents étalonnages. En toute logique, le 0dBfs devrait indiquer le niveau nominal de travail augmenté d'une réserve de sécurité. Ou si on exprime la chose différemment, ce devrait être le niveau efficace plus le facteur de crête plus une éventuelle sécurité. Si chacun voit midi à sa porte dans le domaine de la musique, il n'en est pas de même dans les offices de radio ou de TV parce qu'on y mélange des équipements analogiques et des équipements numériques dans une chaîne audio complexe, divisée sur de nombreux sites et exploitée par de nombreux personnels, et qu'on est normalement obligé par les autorités àrespecter les recommandation de l'IEC ou de l'UER.

Parfois, nous ne savons pas si nos indicateurs logiciels respectent ces normes, et notamment la partie qui fixe la balistique des indicateur de crête. Lorsque ce sont des crête-mètre vrais (FPPM), l'indication est pratique pour l'enregistrement, cela permet de savoir si le signal dépasse le niveau d'écrêtage numérique. Mais si on utilise un crête-mètre respectant les préconisations de la norme CEI 268-18, on peut avoir des indications de crêtes inférieures de 3 ou 4 dB, l'imprudent qui chatouille trop souvent le rouge obtiendra un signal écrêté.

En France, l'usage est d'aligner le 0VU sur -18dBfs comme le recommande la norme européenne. Ce qui amène par conséquent le 0dBfs à +22dBu (rappel: 0VU = +4dBu). Cela permet d'éviter que l'équipement analogique ne sature avant le 0dBfs, et cette réserve permet aussi de travailler avec un matériel sonore pourvu d'un facteur de crête élevé sans risque d'écrêtage numérique en enregistrement.

Dorénavant, certains organismes (Radio France, les radios publiques allemandes, etc) alignent leur 0VU à +3dBu.

On trouve des références allant de -20 à -14dBfs pour 0VU.

LE BON NIVEAU ?

Une fois établie la relation entre la mesure en analogique et en numérique, et avoir défini ce qu'est la mesure d'un niveau crête et celle d'un niveau moyen, on comprend qu'un signal modulé en continu à -18dBfs déplace l'aiguille du VU-mètre sur 0.

Si on considère que le +4dBu (0VU) est un niveau de travail normal en analogique en valeur efficace, on sait qu'on peut admettre des crêtes allant jusqu'à 18dB au dessus de ce niveau.

Dans une chaîne purement numérique, il est admissible de ne considérer que le niveau crête et de ne se préoccuper que de ne pas atteindre ou dépasser le 0dBfs. Mais dans la réalité, cela n'apporte aucun surcroît de qualité. En 24 bits, le niveau de performance de la chaîne numérique est plusieurs dizaines de dB au dessus de celle de la chaîne analogique, et du système d'écoute (incluant le local et les oreilles de l'auditeur, audiophiles non compris, évidemment icon_ptdr.gif ) en terme de seuil de bruit.

Alors le niveau de modulation "normal" devrait se situer aux alentours de -18sBfs en valeur moyenne. Le souci, c'est que le plus souvent, nous n'avons plus d'outils de mesure du niveau moyen. Alors il faut se rabattre sur de bonnes habitudes de travail, et constater qu'il est inutile d'aller chatouiller le 0dBfs avec un signal sans dynamique. Et surtout, la plus grosse marge de progrès lorsqu'il s'agit d'améliorer le rapport signal/bruit d'un enregistrement est à chercher au niveau des préamplis, des micros, et surtout du local dans lequel on enregistre.

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Re: dBfs et dBu

Message par Invité le Mar 07 Jan 2014, 12:42

Petite précision sémantique supplémentaire : le terme "VU" signifie Volume Unit, et ne devrait pas être utilisé pour autre chose que pour qualifier un système de visualisation des niveaux respectant les caractéristiques imposées pour les VU-mètres (particulièrement balistique et échelle).
Notamment, il n'y a pas de VU-mètres sur les consoles numériques. Il y a des crêtes-mètres, ou des peak-meters.
De même, le dBVU n'existe pas. On dit +2VU, pas +2dBVU.

Pour ce qui est de la capacité des consoles à encaisser des niveaux proches ou dépassant le 0dBfs, il est impossible, sans mesurer les niveaux en entrée et en sortie de la bête, de savoir si ce n'est pas simplement une précaution du constructeur qui aura fait "glisser" l'échelle des crêtes-mètres. C'est d'ailleurs quelque chose qu'on peut faire dans Pro Tools de nos jours.

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Re: dBfs et dBu

Message par SCHIZOIDE le Mar 07 Jan 2014, 12:47

Merci Jan. Very Happy 
Jan a écrit:Dorénavant, certains organismes (Radio France, les radios publiques allemandes, etc) alignent leur 0VU à +3dBu.
Connais-tu les raisons de ce réalignement à +3dBu ?  study 

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Re: dBfs et dBu

Message par Invité le Mar 07 Jan 2014, 12:49

Non, mais il y en a certainement une. J'essaierai d'avoir l'info.

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Re: dBfs et dBu

Message par SCHIZOIDE le Mar 07 Jan 2014, 12:50

Jan a écrit:Pour ce qui est de la capacité des consoles à encaisser des niveaux proches ou dépassant le 0dBfs, il est impossible, sans mesurer les niveaux en entrée et en sortie de la bête, de savoir si ce n'est pas simplement une précaution du constructeur qui aura fait "glisser" l'échelle des crêtes-mètres. C'est d'ailleurs quelque chose qu'on peut faire dans Pro Tools de nos jours.
C'est un des intérêts des résolutions en virgule flottante de ne pas saturer à 0dBfs non ?

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Re: dBfs et dBu

Message par Invité le Mar 07 Jan 2014, 12:52

Oui, mais cela ne reste vrai que tant qu'on ne converti pas le son en analogique. Taper dans le rouge sur une voie de la console n'aura pas de conséquence, ni chez Soundcraft, ni chez Yamaha. Chatouiller le 0 peut ne pas avoir les mêmes conséquences chez l'un ou l'autre en sortie (analogique ou numérique en virgule fixe).

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Re: dBfs et dBu

Message par erald.lagoon le Ven 22 Jan 2016, 10:39

Bonjour à tous , petite question par rapport au tableau posté par madees ci dessus.
On peut y lire : +4dbu = -14 dbFS, or sur la page wikipedia (https://fr.wikipedia.org/wiki/Niveau_(audio)) ou sur ce tableau :


on voit bien que le +4dbu = -18 dbFS ....... Voilà si il y quelqu'un pour m'éclairer sur ces différences....... Merci par avance !!!!!!
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Re: dBfs et dBu

Message par Fish le Ven 22 Jan 2016, 11:09

Caler le +4dBu sur le -18dBFS d'un convertisseur est une habitude héritée de l'enregistrement: en gros on est quasiment certain de ne jamais faire saturer le convertisseur avec un tel réglage, quelle que soit la dynamique de ce que l'on s’apprête à enregistrer.

Mais rien n'oblige à faire cela. J'ai consulté de nombreuses spécifications de cartes-sons semi-professionnelles, qui annoncent toutes "niveau nominal: +4dBu". Toutes. Et puis un peu plus bas : "niveau max +14dBu", ou "+16dBu"... ce qui signifie que +4dBu correspond en fait à -10 ou -12dBFS.

D'ailleurs les petites lignes en noir en bas de l'image disent en gros: aligner -18dBFS sur +4dBU et 0VU est un choix correspondant à certaines recommandations (EBU), mais on peut très bien faire autrement, du moment qu'on sait ce qu'on fait.
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Re: dBfs et dBu

Message par erald.lagoon le Ven 22 Jan 2016, 12:14

Merci pour ces explications Fish, j'y vois plus clair. Je trouvais juste ça bizarre, car sur le tableau posté par madees, les recommandations provenaient aussi de l'EBU...Mais peut-être que celles ci ont évoluées au cours du temps....
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Re: dBfs et dBu

Message par Invité le Ven 30 Déc 2016, 12:34

Fish a écrit:Caler le +4dBu sur le -18dBFS d'un convertisseur est une habitude héritée de l'enregistrement: en gros on est quasiment certain de ne jamais faire saturer le convertisseur avec un tel réglage, quelle que soit la dynamique de ce que l'on s’apprête à enregistrer.

Mais rien n'oblige à faire cela. J'ai consulté de nombreuses spécifications de cartes-sons semi-professionnelles, qui annoncent toutes "niveau nominal: +4dBu". Toutes. Et puis  un peu plus bas : "niveau max +14dBu", ou "+16dBu"... ce qui signifie que +4dBu correspond en fait à -10 ou -12dBFS.

D'ailleurs les petites lignes en noir en bas de l'image disent en gros: aligner -18dBFS sur +4dBU et 0VU est un choix correspondant à certaines recommandations (EBU), mais on peut très bien faire autrement, du moment qu'on sait ce qu'on fait.
Et à condition de toujours rappeler que dans un cas, on à une valeur efficace, et de l'autre, une valeur crête max.

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