Oversampling vs Upsampling

Un récent fil de discussion sur ComputerAudiophile.com a suscité un débat animé sur la question de l’upsampling/sur-échantillonnage, à savoir s’il s’agit d’un battage marketing ou d’un algorithme présentant de véritables avantages sonores.

Qu’est-ce que le sur-échantillonnage, le sur-échantillonnage et le non- sur-échantillonnage (NOS) ?

Lorsque nous étions en vinyle, nous avions notre propre vocabulaire : entraînement par courroie, entraînement direct, servo, anti-patinage, contrepoids, angle de suivi – vous vous souvenez ? Maintenant que nous sommes optiques, toute une série de nouveaux mots viennent enrichir notre vocabulaire : Sur-échantillonnage, Sur-échantillonnage et Non-sur-échantillonnage. Inutile de dire que ces mots créent la confusion dans la presse et chez certains audio-jockeys (pas vous, bien sûr) et qu’ils sont utilisés de manière interchangeable, ce qui est un gros problème.
Commençons par quelques notions de base : le suréchantillonnage est le domaine de la conversion entre le numérique et l’analogique et le suréchantillonnage est le domaine du numérique. Le non suréchantillonnage est une énigme enveloppée dans un mystère. Vous ne pouvez pas utiliser ces mots de manière interchangeable car ils signifient tous des choses différentes.

Vous voulez qu’un DAC corrige les anomalies du processus de conversion.

Prenez certains des premiers DACS, qui étaient de 16 bits et extrayaient les données à un taux de 44,1 kHz / 16 bits. Lorsque le DAC convertit des données dans la gamme 20-20kHz, il laisse des canards au-dessus de la gamme 22kHz qui doivent être nettoyés. Sans cela, la distorsion d’inter modulation et les fréquences ultrasoniques feraient des ravages dans votre système – détruisant les tweeters, les haut-parleurs de médium et transformant le mylar en chewing-gum. Afin d’éviter cela, un filtre est appliqué. Ce filtre, appelé « mur de briques », coupe brusquement les fréquences à 20 kHz. Ce filtre, bien qu’il ne permette pas aux résidus numériques de réduire votre tweeter en miettes, provoque des distorsions audibles. Le filtre abrupt est responsable de certaines des sonorités provenant des premières copies vinyles de Tusk de Fleetwod Mac qui ont été enregistrées et masterisées numériquement ou de certains enregistrements numériques des années 1980 (Ry Cooder). Les cymbales sonnent comme des tambourins, les aigus sont compressés ainsi que la dynamique. Si le numérique devait s’imposer dans le haut de gamme, il fallait faire quelque chose. C’est là qu’intervient Phillips avec son lecteur à suréchantillonnage 4X.

Dans un suréchantillonneur 4X, le signal numérique passe par un convertisseur numérique spécial qui l’échantillonne quatre fois. Lorsqu’un CD est échantillonné quatre fois, la fréquence d’échantillonnage devient 176,4 kHz (44,1 X 4). Lorsque le filtre est appliqué à cet endroit, il y a moins de chances que la coupure du filtre se retrouve dans la gamme audible. Un filtre appliqué à 176,4 kHz adoucit la musique car il élimine la plupart des bruits parasites. Lorsque le coût le permet, le suréchantillonnage est très rentable. Le DAC 60 et le DAC 38 utilisent la dernière puce PCM1704UK de Burr Brown qui suréchantillonne 8 fois à 96 kHz. Le DAC 68 utilise la puce AD1835 d’Analogue Devices qui échantillonne jusqu’à 192 kHz. L’AD1853 est entièrement compatible avec tous les formats DVD connus et prend en charge les fréquences d’échantillonnage de 48 kHz, 96 kHz et 192 kHz avec des longueurs de mots allant jusqu’à 24 bits. Les longueurs de mots plus élevées de ces DACs leur permettent d’agir de manière plus linéaire pendant le processus de conversion et d’obtenir une qualité sonore supérieure.

Maintenant, je m’éloigne du sujet, pour parler du DAC AH qui est un DAC sans sur-échantillonnage utilisant 8 puces TDA1543 sans filtrage numérique. D’après notre discussion ci-dessus, on pourrait supposer que le grunge restant aurait dû faire exploser les tweeters et le mylar. Mais, ce n’est pas ce qui se passe. Alors que se passe-t-il ?
Cela a à voir avec les 8 TDA1543 que le DAC AH utilise et l’algorithme utilisé pour concevoir des DACs sans sur-échantillonnage. Par définition, l’algorithme sans suréchantillonnage introduit une légère baisse dans les aigus, de sorte qu’au moment où vous atteignez les fréquences nuisibles, la sortie des fréquences supérieures à 22 kHz n’est pas vraiment très élevée. Par conséquent, la distorsion d’intermodulation fait toujours son chemin dans le DAC AH et d’autres DACs sans suréchantillonnage. Cela peut expliquer pourquoi certains DACs sans sur-échantillonnage sonnent compressés aux fréquences les plus élevées. Le DAC AH modifié l’est moins, seulement parce que l’OP AMP supérieur complète le processus de conversion en étant capable d’ouvrir un peu le son. Certains DACs NOS ajoutent un filtre numérique – mais cela va à l’encontre de l’objectif du DAC NOS de toute façon – c’est un peu comme ajouter du MSG à un régime pauvre en sel.

Alors, qu’est-ce que l’upsampling ?

Laissez-moi d’abord dissiper une partie de la confusion. Il y a une croyance dans l’esprit de nombreux audiophiles sur le pouvoir de l’upsampling ou du suréchantillonnage pour créer des données. Il n’est pas possible de créer des informations plus précises que celles qui se trouvent déjà dans le signal échantillonné numériquement. Pensez à l’agrandissement d’une image numérique : si les données ne sont pas présentes, l’agrandissement n’augmente pas les détails.

Le suréchantillonnage diffère du suréchantillonnage en ce sens que le suréchantillonnage se fait entre le transport et le DAC. Dans le cas du Lite DAC 39, il se situe entre votre transport et un DAC – comme le DAC 60 ou le DAC 38. Dans ce cas, le DAC 39 envoie au DAC 60 un signal de 96 Khz au lieu de 44,1 kHz. En théorie, lorsqu’un suréchantillonneur de qualité supérieure est associé à un DAC capable de gérer le suréchantillonnage, il est possible d’obtenir un traitement 20 bits à 96 kHz. Le processus de filtrage qui en résulte fonctionne de manière linéaire, ce qui donne une meilleure qualité sonore. Il faut donc faire attention à l’association. Un upsampler ne doit être utilisé qu’avec un DAC capable de gérer la haute fréquence d’échantillonnage.