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Le Loudness pour les Nuls ! Chapitre 2 

Par William Flageollet - Publié le 11 July 2010
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Le Loudness pour les Nuls ! Chapitre 2

Chapitre 2

Voici la définition du terme  Loudness proposée par l'ATSC (Advanced Television Systems Committee, Inc.  L'organisme américain equivalent à l'EBU en Europe et à la CST en France.)

A perceptual quantity; the magnitude of the physiological effect produced when a sound stimulates the ear.

Ce concept, qu'ici nous tentons de cerner, reste difficile à traduire (le concept, pas les mots!)

Nous allons essayer d'en préciser les contours (aspirine ?)
L'ambition (déterminée d'abord par les contraintes de diffusion) est de mesurer (quantifier) objectivement quelque chose de subjectif:  la perception du niveau d'un programme audio. Cette perception est propre à chacun, suivant l'état de ses oreilles, l'âge, l'environnement sonore (bla bla bla....). Ensuite il y a les contraintes réglementaires imposées par le
CSA (Conseil Supérieur de l'Audiovisuel) Organisme qui a pour mission de proposer les Lois concernant l'audiovisuel et de surveiller que les diffuseurs les respectent bien (sous peine de sanctions pécunières) et ce en coordination avec les autres pays de l'UE.

Le  but du Loudness est donc de définir un (ou des) mode(s) de mesures cohérentes et permettant de garantir la continuité du niveau perçu d'un programme à l'autre. 

Ces travaux sont aussi coordonnés au niveau mondial; ce qui devrait permettre de finaliser une norme ou des recommandations communes et favorisant les échanges de programmes.

Avec la diffusion numérique, de nouveaux problèmes ont fait leur apparition et les les ambitions des acteurs concernés par la TV HD sont:

  1. Une meilleure qualité de l'audio
  2. Moins de désagrément pour les téléspectateurs (les changements de niveau d'un programme à l'autre)
  3. Une meilleure dynamique maitrisée et plus créative.

Un autre paramètre conséquent est aussi la généralisation des robots et serveurs mutualisés de diffusion ; ce qui a de grandes conséquences et que nous étudierons ultérieurement.

 

C'est ce que Pierre Schaeffer appelait "la radiogénie" dans son Traité des objets musicaux
( c'est-à-dire la propension de la voix d'un comédien ou d'un chanteur 
donnant l'impression d'être plus "forte" alors que le niveau électrique mesuré est le même - Une voix "blanche" n'est pas radiogénique!)

 

ÉTAT DES LIEUX AU MILIEU DE L'ANNÉE 2010

Tous les spécialistes de la spécialité savent que les Recommandations déjà publiées ont été et devront encore subir des modifications.

Le groupe de l'EBU, le P/LOUD a publié en mars 2010 un rapport d'étape focalisé sur  les nouveaux instruments de mesure à mettre en place par les fabricants, c'est le préalable à toute harmonisation et validations des PAD HD.
Le but est de proposer un nouvel outil regroupant tous les précédents (VU, PPM etc.) et d'y ajouter  ces nouvelles mesures de Loudness, après plusieurs années de tâtonnement, de réflexions (
environ à partir du milieu des années 2000), les propositions de l'EBU mode sont:

Les trois échelles de mesure temporelles (The 3 time scales)

  1. La plus petite échelle de temps appelée "momentary": momentané, c'est à dire sur une très brêve durée (40 milli secondes), abréviée "M".
  2. L'échelle de temps intermédiaire appelée "sliding" ou "sliding window" (fenêtre glissante, normalement pour une durée de 10 secondes), abréviée "S".
  3. L'échelle de temps du programme dans son entièreté ou « segment-wise time scale appelé "integrated" (sur la durée entière du programme), abréviée "I".

Dans le mode  EBU loudness meter (celui qui doit remplacer tous les autres), les trois échelles de temps doivent être disponibles mais pas nécessairement visibles en même temps.

On comprend que ces nouveaux outils permettront de regrouper d'un seul coup d'œil tous les instruments de mesures nécessaires à un bon mixage. Sa fonction ? créer un meilleur appareil de mesure et plus proche de ce qu'entendent nos oreilles (en tenant compte du travail complexe de notre cerveau (psychoacoustique). Tous ces travaux font référence au document l'TU-R BS.1770
Voilà donc le programme du deuxième semestre 2010 pour les fabricants d'appareils de mesure audio ! La phase suivante sera que le P/LOUD les valide après en avoir apprécié les retours d'expériences des utilisateurs en 2011.

Examinons ces trois time scales :

1. LA MORT ANNONCÉE DU PPM (PEAK PROGRAM METER)

Loudness et true peak measurements sont définis par l' ITU-R Recommendation BS.1770, because loudness is a subjective phenomenon, human hearing is the best judge of loudness. Cette recommandation est le livre de chevet de tous les spécialistes (ainsi que sa petite soeur la BS.1771).

Après le VU (Volume Units) Meter, le PPM devient lui aussi obsolète !

Pourquoi ?

Le Peak Mètre devient True Peak afin d'éviter des distorsions de transmission et de diffusion.
Bon, prenez encore de l'aspirine et lisez la suite !

Ceux qui, en vacances, n'aiment pas la plage, peuvent, avant de poursuivre la lecture de cet article,  lire d'abord PPM, Wikipedia (rafraîchissement !)

true peak - The maximum absolute level of the signal waveform in the continuous time domain, measured per ITU-R BS.1770 [3]. Its units are dB TP (meaning decibels relative to nominal 100%, true-peak).

Si vous ne comprenez pas trop bien l'Anglais technique, c'est le moment de vous perfectionner !

Donc, si j'ai bien compris le True Peak mesure des trucs qui n'existent pas en numérique mais qui gènent tout de même, pour l'encodage Dolby E, la diffusion et le retour en analogique chez le téléspectateur .

Prenons un programme sonore (analogique), échantillonné à (par exemple 48 000 fois par seonde) et faisons une mesure de peak PPM... Eh bien, la mesure sera vraie mais fausse !

Des travaux AES précurseurs, datant de septembre 1999 mettaient déjà le doigt sur cette problématique ! (personne n'y a trop prété attention !)

True PeakCe schéma est extrait de la Tech Library de TC : Level Control in Digital Mastering  (by Soren Nielsen & Thomas Lund)

Il nous montre l'échantillonnage d'un signal (les traits verticaux)  de 8 kHz échantillonné à 48 kHz. Notez le motif répété de valeurs d'échantillon. Le niveau de crête est de 1,3 dB numérique au dessous du niveau de crête réel.

Pourquoi ?

Parce qu'entre chaque échantillon, la vie du continue dans le vrai monde !
Ce qui a pour conséquence que tout ce
qui avait été décidé par les diffuseurs du temps de la diffusion analogique devient caduque. On pourra oublier ce monde du passé vers novembre 2011, date de la fin de la diffusion hertzienne analogique (laquelle sera remplacée définitivement en France par la TNT (diffusion aussi hertzienne mais numérique).


Adieu le fameux plafond des -9 dB en stéréo, etc...

Conclusion:

Même en stéréo on va pouvoir regagner de la dynamique.

à suivre, le LKFS !...Et le dBTP !

PS: si vous avez des questions ou des précisions à demander sur certains points, 
n'hésitez pas à commenter cet article.




Commentaires (7)

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François Groult's picture

Whaouuuu ! Beau boulot

Whaouuuu !
Beau boulot Willi.
Félicitations !

Eric Ferret's picture

En plus c'est clair

Travail de synthèse remarquable William ! Avec citation des sources et tout et tout...
J'attends la suite du feuilleton de l'été avec impatience !

William Flageollet's picture

Feuilleton de l'été !

Vous allez voir, il y a des rebondissements incroyables !

Eric Ferret's picture

une prise de conscience

J'ai vraiment appris quelque chose. Bêtement, je pensais qu'un échantillon à 0FS n'était pas problématique, et que même si ça se répétait de temps en temps, c'était certainement un signe de "bonne santé"... Ne pas trop brider les niveaux l'œil sur le PPM, après tout c'est comme ça que j'avais appris !

En plus il n'y a qu'à écouter n'importe quel disque, n'importe quel mixage, n'importe quel montage son, je ne suis pas le seul à refuser d'être l'otage d'un léger clip occasionnel. Au pire monsieur brickwall est là.

Je n'avais pas vraiment pris conscience qu'une toute petite erreur sur un bébé échantillon juste un tout petit peu tassé avait une importance sur ses voisins de table, même si eux ne sont pas écrêtés... la vie continue entre les échantillons.

Je n'imaginais pas, parce que je n'y avais même pas songé, qu'il peut y avoir 3dB d'écart entre le signal vrai (dans le vrai monde) et la mesure numérique des quelques échantillons qui sont censés le représenter. Les règles de la numérisation supposent une précision diabolique sur le temps (stabilité de l'horloge) et sur le niveau (d'où la nécessité de 24 bits). Si on parle de +0.1dbFS raboté à zéro on pourrait se dire qu'on a fait une erreur insignifiante de 0.1db en niveau, mais c'est beaucoup plus grave que ça : on créé une erreur de quantification ponctuelle qui va se traduire par une distorsion.

Je n'avais pas pris conscience que cette erreur se cumulait sans cesse à tous les étages, tous les filtres, tous les effets, insidieusement, parce qu'on flirte avec le 0FS. Je faisais confiance à mes oreilles. Mais comment le faire pour des distorsions ultra courtes, et sans comparaison ?

Bref, j'ai appris quelque chose d'essentiel.

William Flageollet's picture

True Peak

Il y a aussi un autre aspect du problème,

Chez le téléspectateur quand la STB (Set Top Box) (décodeur) fait la conversion DA (dans le cas d'une diffusion numérique), sans parler des limites acceptées par les encodages MPEG 2 et 4 ! (il y a une redevance), sans parler des fabricants qui, dans le bas de game bidouillent des décodeurs un peu pipo....

Pour le fun, un synoptique d'une STB sérieuse:

http://www.uptoyou.fr/mixage/stb.html

Yves Capus's picture

J' exulte à la perspective du

J' exulte à la perspective du chapitre 3 , courage William .

William Flageollet's picture

Chapitre 3

Le chapitre 3 tarde pour la bonne raison que les choses évoluent, tant du côté de l'EBU que du côté de la CST !
Bientôt paraîtront, les mises à jour des RT17 et RT19
Nous pourrons alors y ajouter notre grain de sel : le fameux chapitre 3 !

En attendant vous pouvez toujours réviser, par exemple, ici durant les longues soirées d'hiver :

http://www.tcelectronic.com/TechLibrary.asp

C'est en anglais…