Aliasing: Freq. d'échantillonnage : Ça s'entend ?

[Umans]

Posté avant message Franco. Suite a Privteer et l'eau


L'ennui c'est que de nos jours, meme les bidouilleurs de tous poils font avancer le schmiblik.
Malheureusement des termes sont utilisés pour n'importe quoi d'autre que leur sens original.

Il suffit de voir la recrudescence du terme "turbo" partout...
Genre : "mon casque est turbo bass"... franchement je ne connais pas de casque à injection.
Mème aussi sonore soit-il !

Pareil pour l'aliasing, se terme n'est réservé qu'a l'audio... meme si la vidéo est sonore

A la rigueur l'on peut parler de "bruit" pour la vidéo. (persistance visuelle)
(Du "bruit" ???? comprenne qui peut les termes à deux balles)

[Umans]

En fait, Nuendo étant en partie destiné à des professionels du Cinema, il faut comprendre que les système d'écoute actuels du Cinéma sont extrèmement exigeants.

Yeah, mais toi privteer, pour ne pas dire Stéphane, tu es capable de percevoir la différence sonore résultante d’une wave encodée en 192 000 hertz et une autre en 384 000 hertz ? Moi je n’ai jamais essayé, mais je ne suis pas convaincu que la différence doit être flagrante. Ça revient à ce que je disais au tout début du thread. Souvent ces sujets sont abordés de manière théorique, sans pour autant convaincre par le son, alors que c’est précisément pour le son et les oreilles que ces sujets existent. Je comprends que toi, tu n’es peut-être pas immédiatement en mesure, de manière concrète et sonore, de nous donner à entendre un résultat qui éclairerait le bien fondé de la fréquence d’échantillonnage à 384 000 hertz, mais, si on pouvait mettre la main sur des exemples concrets, ça serait chouette, premièrement pour moi et pour tous ceux qui comme moi trouvent aussi qu’il y a beaucoup de discussions (intéressantes, je le rappelle !) mais pas assez d’exemples sonores.

je vois plus au moins votre analogie avec les phénomènes de réfractions cependant l'aliasing visuel est bien différent de l'aliasing sonore.

Je me rend mieux compte de mon erreur précipitée d’avoir placé en relation le monde du son et de l’image. Mais je crois que, si vous êtes de bonne foi et un peu compréhensifs, vous conviendrez avec moi que nous pouvons faire les analogies suivantes, analogies pour lesquels je ne cherche pas de revendication.

L’image :

-Une roue tourne, on voit son mouvement s’accélérer, puis survient un drôle de phénomène, plus on tourne rapidement et plus on a l’impression que la roue ralentie sa cadence. Ceci, n’est pas vraiment causé par le nombre d’images/secondes au cinéma ( merci privteer, j’ai d’ailleurs ajouté en citation un « EDIT » à mon premier post ) mais par le fait que notre « fréquence d’échantillonnage visuelle et humaine » ( comprendre la rémanence rétinienne et ses sujets connexes ) nous empêche de décortiquer comme il faut chaque millisecondes de mouvement de la roue. Je présume que si le couple « œil/cerveau » était capable de décortiquer et de percevoir les différences dans le mouvement de 384 000 images par seconde, sans doute que le phénomène ne se poserait plus, ou beaucoup moins. D’accord ?

Le son :

- Un son ondule ( prenons une sinus ), on entend les effets sonores de l’accélération de sa fréquence d’ondulation, puis ( lorsque la fréquence d’échantillonnage n’est pas assez haute ) survient un drôle de phénomène, plus l’onde monte en fréquence, autrement dit plus elle va se situer en dessous, sur, et au dessus de la fréquence de Nyquist, plus on perçoit les troubles d’aliasing, autrement dit, nous pouvons entendre que le son qui devrait devenir plus aigue, devient pour un moment, de plus en plus grave. Ceci, n’est pas vraiment causé par une incapacité de l’oreille, mais par le fait que la « fréquence d’échantillonnage sonore insuffisante » empêche de décortiquer comme il faut chaque milliseconde d’ondulation sonore de l’onde sinus, ceci créer donc un repliement spectral caractérisant l’aliasing. Pour éviter ce phénomène, il faut simplement veiller à ce que la fréquence d’échantillonnage soit au moins le double de la fréquence la plus haute du signal à enregistrer pour que ce dernier puisse être restituer au minimum de façon correcte, et pour qu’on puisse éviter d’entendre le signal sinusoïde devenir de plus en plus grave alors qu’il augmente en fréquence. D’accord ?

Bref, si notre oreille pouvait entendre jusqu’à la fréquence de 1 000 000 de hertz, si on avait des fréquences d’échantillonnage de l’ordre de 2 500 000 hertz. Si notre œil et notre cerveau pouvait, de la même façon, décortiquer 2 500 000 images/secondes, sans doute que l’expérience cinématographique telle qu’on la connait aujourd’hui serait d’enfer.

Malgré certaines méprises de ma part, est-ce que vous comprenez mieux pourquoi je faisais l’analogie entre le son et l’image ? Et, comme je vous le demandais, si vous avez d’autres analogies à faire pour vulgariser le sujet de la fréquence d’échantillonnage sonore et l’aliasing, allez-y.

me rappelle qu'une époque, j'avais un clavier Casio qui produisait beaucoup d'aliasing

Yeah Umans, il y a, comme tu l'as esquissé tout une série de clavier/sampler qui justement ont leur charme du fait de l'aliasing, moi je possède un Casio SK1 et laisse moi te dire que la fréquence d'échantillonnage et la profondeur de bit ( faudrait partir un thread à propos des bits ) est vraiment pas terrible sur ce synth/sampler ! Mais, disons que ça laisse son empreinte !

Je pense que tu ne devrais pas continuer à vouloir assimiler l'un à l'autre. Cela peut créer une confusion qui n'est pas propice au sujet de francolamuerte.

Il ne faudrait pas cependant en tenir rigueur à notre ami l.eau puisque moi-même, dans mon premier message, j’ai, sans vraiment le vouloir, ouvert le bal avec des analogies qui, en surface et d,un premier coup d'oeil, n'a pas semblé faire le consensus de tous. L.eau a sans doute ses raisons de maintenir son analogie disant que l’aliasing sonore dont on parle ici est en fait du « clipping ». Tout comme rbeg et privteer, j’ai moi aussi de la difficulté à saisir les propos de l.eau ( notamment dans mon cas du fait que l.eau semble davantage technicien que moi ), mais, moi, il me semble que ce dont on parle ici depuis le début ( en exceptant les relations à l’image ) relève bel et bien des fréquences d’échantillonnages pouvant engendrer de l’aliasing lorsque la fréquence la plus haute à échantillonner ne se situe pas en bas de la fréquence de Nyquist :

Théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon

Pour qu'un signal ne soit pas perturbé par l'échantillonnage, la fréquence d'échantillonnage doit être supérieure au double de la plus haute fréquence contenue dans le signal. Cette fréquence limite s'appelle la fréquence de Nyquist.

Tu n’es pas d’accord avec le théorème d’échantillonnage de Nyquist-Shannon l.eau ? Pour toi, qu’est-ce que l’aliasing sonore, et qu’est-ce qui cause ce phénomène ?

Pardon mon Franco, tout a fait d'accord avec toi.
Donc petit up de page.
(moi j'ai le casio Sa-1)

[Privteer]

Il ne faudrait pas cependant en tenir rigueur à notre ami l.eau puisque moi-même, dans mon premier message, j’ai, sans vraiment le vouloir, ouvert le bal avec des analogies qui, en surface et d,un premier coup d'oeil, n'a pas semblé faire le consensus de tous. L.eau a sans doute ses raisons de maintenir son analogie disant que l’aliasing sonore dont on parle ici est en fait du « clipping ». Tout comme rbeg et privteer, j’ai moi aussi de la difficulté à saisir les propos de l.eau ( notamment dans mon cas du fait que l.eau semble davantage technicien que moi ), mais, moi, il me semble que ce dont on parle ici depuis le début ( en exceptant les relations à l’image ) relève bel et bien des fréquences d’échantillonnages pouvant engendrer de l’aliasing lorsque la fréquence la plus haute à échantillonner ne se situe pas en bas de la fréquence de Nyquist

évidemment, je ne tiens rigueur à personne de mettre autant de bonne volonté et d'explication... au contraire : je trouve cela intéressant et constructif. Je voulais simplement dire que la voie peut prêtter à confusion et qu'il est préférable de revenir à Nyquist, justement.

Concernant mon petit apparté sur Nuendo, il ne faut pas chercher à entrouver des masse d'exemples : d'une part nous n'avons pas de système d'écoute adaptés (puissance et nombre de canaux avec les décodeurs adéquats) et d'autre parts, il n'y a effectivement pas de fréquences audibles au-delà de d'un certain seuil. Cela ne veut pas dire pour autant que le besoin technique n'existe pas. Lors d'un tournage, et parfois en post-prod, on est confronté à des variables extrêmement diverses et complexes. On peut avoir dans le même instant, entendons par "Instant" un échantillon sonore, des centaines, voire des milliers de sons différents et à des fréquences très variées. Imaginez une scène avec une famille qui pique-nique au bord de l'eau d'un étang... à 500m d'un aéroport (les pauvres !) et l'ainé des enfants qui écoute son balladeur mp3... le père qui téléphone, la mère qui observe le rossignol qui chante... bref, en même temps des avions qui s'apprêtent à décoller et la route national à 250 m en bruit de fond, étouffée par les arbres et la brise d'air qui les parcoure... je vous affirme qu'avec un système en 48.000Htz, la clarté de chaque "instant" sera moindre qu'en 192.000 ou 384.000 Htz... à cela, ajoutez un martien visqueux avec une bulle de verre et une geule de OMER SIMPSON (merci Tim Burton) qui débarque avec un pistolet laser "sonoricosrutor" qui depote le chien de la famille !!! (ce son est rajouté en studio, et nécessite une souplesse de la bande passante !)

Bref, qui peut le plus... peut le moins. Nuendo anticipe les besoins... car, n'oublions pas la sublime bande sonore de l'Orchestre Philharmonique avec la musique de Wagner qui vient appuyer l'arrivée des Anti-Martiens gluants et donc, qui va bouffer presque toutes les fréquences... voilà l'intérêt d'une bande passate large : moins compresser et clarifier. Ce n'est pas de pouvoir entre toutes les fréquences mais de pouvoir utiliser techniquement au mieux le spectre audible.

Pour info, dans la version remasterisée de Star Wars, les effets spéciaux sonores et les musiques aditionelles ont été faits sur Nuendo... il y a plus de sons "inaudibles" que de sons audibles qui ont été rajoutés : ils enrichissent ce qui existe. (on pourrait voir ce principe avec les ajouts de "vide" des systèmes à convolution, mais ce sera l'objet d'un topic à part)

Pour l'heure, le thème ici présent est bel et bien l'ALIASING, qui est un résultat logique et audible d'une formule mathématique basé sur l'étude des fréquences. Donc, ALIASING = Phénomène audible...? --->OUI

[Umans]

Vindiouss, comment c'est du costaud ce topic !
Mal-entendants s'abstenir sous peine de syncope.

[francolamuerte]

Voilà qui fait sens privteer, merci de ces éclaircissements que j'anticipais, mais qui éclairent davantage notre lanterne commune.

ALIASING = Phénomène audible...? --->OUI

Bien entendu que « oui », je l'ai démontré dans mon premier message.

Sérieusement, maintenant, nous pouvons tous techniquement poster des exemples musicaux divers ( pas seulement des sinus ) qui mettent en lumière de façon sonore et concrète ce phénomène d'aliasing sous différents rapports. C'est aussi à vous de jouer les amis !

Il est préférable de revenir à Nyquist, justement...

...et aux différentes fréquences d'échantillonnages et leurs impacts sonores sur le son.

[Umans]

C'est d'accord, demain je vous fait Casio et Yamaha ! Aliasing mélody sound !

(pas maintenant, faut remuer le fourbi pour les sortir...)

[francolamuerte]

C'est d'accord, demain je vous fait Casio et Yamaha ! Aliasing mélody sound !

Yeah ! Mais arrange-toi pas pour générer un « double aliasing », autrement dit enregistre et exporte tes tests avec une fréquence d'échantillonnage d'au moins 44 100 hertz.

[Umans]

Cela va de soi mon poto.

[l.eau]

non, justement, ce qui différencie l'aliasing du clipping c'est que dans le clipping, ton matériel va "combler" des vides d'éléments qui n'existent pas par des éléments qu'il crée. Dans le cas de l'aliasing, rien n'est créé en sus et il n'y a pas de vide, c'est simplement que le rendu va donner un résultat "difforme" par rapport à l'original.

Bon, aller dernière appartée, car fondamentalement, ces deux notions je les différencies bien, alors qu'elles sont issues d'un même phénomène. Je peux même m'avancer à dire que l'aliasing obéit à une règle de troncature régulière productible à l'infini quelque soit la variation du signal d'origine. Le plan de troncature étant fixe (Fréquence ou ratio du pixel), le signal peut être subdivisé en une séquence régulière. Le tout est de la repérée et de la reproduire le bon nombre de fois et de savoir que début et fin ne sont qu'une représentation particulière de cette séquence (normal, c'est un segment, pas une droite). C'est vrai pour un segment (je m'étais amusé à le déterminer dans le but d'optimiser le tracé de segment), ça doit l'être aussi pour un son.

le clipping n'introduit rien. il coupe à l'intersection entre deux droites, ou d'une droite avec un plan, ou entre deux plan, ou des volumes. Dans le cas du plan et des volumes, on peut éventuellement avoir besoin de le fermer, voir de le trianguler. Là, ok, on ré-introduit.

L'aliasing est un rejet ferme de ce qui ne peut être produit. Comme si on appliquait les dents d'un râteau, dont les espaces sont à égale longueur des dents, par dessus une forme et qu'on ne prenait en compte que ce qui était visible (ou audible... Pour le cas d'un râteau sonore lol). L'anti-alisiang réintroduit de nouvelles données pour justement lissé, atténuer ce rejet (qu'on peut lui aussi séquencer régulièrement). Pour un segment, on cherche à réintroduire un coefficient d'erreur, qu'on peut calculer de différentes manières, pour moduler sa luminosité au moment de perte de représentation (basiquement, on n'a pas le choix que de sauter de ligne ou de colonne, la résolution étant trop faible). C'est la même chose avec le son : on saute des fréquences.

Bon, aller. J'arrête avec tout ça. Le principale, c'est que l'aliasing, on voit ou on entende ce que c'est

@Franco, je ne vais pas rejeter l'Aliasing. Ce que j'éssaie d'expliquer (avec peine) c'est qu'il s'agit de coupures cycliques. Les résolutions lentes vont passer plus facilement car elles auront plus de points communs avec le cycle tandis que les autres seront déformées car elles possèdent trop de points en dehors du cycle. Forcément, elles seront ramenés dans la tolérance du cycle, ou rejeté entièrement (genre sons trop haut et suffisamment bref et en plus entre un balayage... Rhoooo... Vraiment pas de bol !). D'ailleurs, logiquement, si on n'a pas de déclenchement d'enregistrement au départ du son, les courbes enregistrées ne seront pas les mêmes. Par contre, en augmentant la résolution, on tend à réduire ça aussi.

Aller, à quand des signaux fractales ?

[Privteer]

Excuse moi l.eau... mais je t'invite à mieux te documenter sur ce qu'est le clipping audio.. et je précise AUDIO.... car tu es loin de la vérité et il ne faut pas oublier que cette page ainsi que les précedantes sont suceptibles d'être lues par des gens en quêtes d'informations. Ce que tu définies comme étant le clipping n'a rien à voir et tu fais des amalgames peu propices.
Il ne faut pas remettre en question des années d'études scientifiques et des milliers de professionels qui se sont tous accordés pour étudier ces phénomènes.

la base du clipping est une simple compensation du signal audio lorsque celui est "hors limite" de la bande passante :
voici un exemple concret de clipping :



on voit bien que le signal, ne pouvant être contenu dans les limites de la bande passante est tronqué et que le matériel va "recréer" les parties absante du spectre en plaçant des éléments aux limites maximum... ce n'est plus le signal en lui même seulement que l'on entend, mais le signal + un son généré par le matériel hardware.

lors de sa transformation par le convertisseur A/N, cela donnera ce résultat :



sachant qu'il existe des méthodes pour réparer les problème de clipping audio, comme l'interpolation ou l'extrapolation, qui vont utiliser les échantillons existant, en tenant compte du cycle et de l'amplitude de l'onde pour calculer la partie manquante.

Ce phénomène s'apparente à la saturation et n'a rien à voir avec l'Aliasing... rien du tout. Le seul point commun, c'est le fait que ce soit dans le même domaine : le son.

d'autant plus que dans le phénomène de clipping audio... qui est issu toujours d'un son analogique, il y a 6 grandes causes principales :

- un circuit intégré ou un amplificateur solide ne pouvant donner un voltage en sortie supérieur à son voltage d'entrée donné par l'alimentation...
Donc, si le composant et l'élément qui délivrent le courant de sortie, ne peuvent fournir un courant constant et conforme aux caractéristiques au courant de déprt, il va en résulter une distortion en crête de sinus dans les phases négative et positive du signal transformé par le circuit, le signal sera "clippé" (problème d'harmoniques du courant alternatif)
La quantité d'électrons fournis étant limitée selon les appareils, leurs composants et les matières de ces composants, on d'ores et déjà considérer que le choix du matériau, sa densité et sa taille vont avoir un impact sur le rendu sonore et les phénomènes de clipping. N'avaez vous jamais remarqué que les équipements professionels souvent plus lourds et sont plus volumineux que les équipeents grands publique...? vous avez là un élément de réponse à cette question.

Les transformateurs (présents dans la plupart des appareils utilisés pour l'audio et utilisés particulièrement dès qu'il s'agit d'appareils à tubes) vont systématiquement clipper le signal par electromagnétisme dès qu'il y aura la moindre saturation (regardez comment un créé un pédale de Fuzz ou de disto).

Les amplificateurs, pour la plupart peuvent clipper donc le signal de manière intentionelle ou, par limite (non intentionelle) physique. Il en résulte parfois un aplanissement plus important de l'onde sonore, qui ne se contente pas dun écrêtage mais qui est parfois distordue dans son ensemble.
Alors parfois, certains composants en traitement de signal vont générer volontairement une onde avec une phase inversée à forme unique lorsque le signal d'entrée est de loin supérieur au signal toléré. Il en résulte un clipping "négatif" qui est parfois traduit par une sorte de "coupure" du son...

je ne vais pas continuer parce que ça va vite devenir prise de tête... mais évitons les amalgames : le clipping n'a RIEN à voir avec l'Aliasing.