bit-perfect-titre

Publié le 20 mars 2014 à 21 h 08 min | par Richard

bit perfect mythe ou réalité ?

Le bit perfect nous est vendu comme la panacée absolue. Aussi étrange que cela puisse paraître rien que le terme en lui même et son origine prête à confusion historiquement. Après avoir épluché un nombre considérable de documentations en lignes et papiers, une constatation troublante s’impose.

Les origines du bit-perfect ?

Microsoft ou tous développeurs traitant et manipulant des applications, bibliothèques gérant le son sous les différentes versions et couches de Windows ne parlent jamais du terme Bit perfect dans leurs descriptions ou topologies explicatives en tant que protocole établi.

Pas une ligne, pas un mot retranscrivant le terme noir sur blanc dans un schéma explicatif, traitant d’API ou de fonctions diverses intégrées dans le fonctionnement du système d’exploitation le plus connu de la planète. Même chose chez Apple ou dans le vaste univers Linux.

Daphile, un player Linux bit perfect apprécié des audiophiles.

daphile

On trouvera surtout des références sur les forums dédiés mais rarement par les professionnels de l’informatique eux mêmes. En faisant une rapide recherche sur les moteurs de recherche on se rend compte de ceci :

Le terme Bit perfect apparaît dans les mémoires du géant Google pour la première fois en 1998 dans le mode d’emploi d’une mini chaîne Phillips à propos d’un lecteur enregistreur de CD ! On est loin des prétentions audiophiles revendiquées. D’autres enregistreurs CD-RW par la suite chez Onkyo reprendront le terme en question.

minichaine phillips

 

A partir de cette date, on commence à voir apparaître ce terme prenant de l’ampleur à partir de 2003 sur les forums américains traitant du passthroug DTS. L’origine du mot Bit perfect serait en fait un amalgame entre deux procédés techniques.

L’un traitant du bitstream DTS (on parle de bit true) des premiers lecteurs laserdisc et DVD et des copies sans perte de bytes avec le fameux logiciel E.A.C.

Les documentations des cartes son professionnelles de l’époque n’évoquent pas le terme bit perfect mais parle bel et bien de sauter le kernel streaming de Windows 2000 et XP. Même chose en ce qui concerne les forums de Foobar et Win Amp.

L’ASIO considéré comme la voie royale pour le Bit perfect n’en parle pas plus dans ses documentations. On trouvera surtout le terme low-Latency (faible latence) comme explication annexe dans les divers PDF et lectures de la société Steinberg Audio.

Il faudra attendre 2001 et 2002 sur l’excellent forum de Hydrogenaudio pour voir les premiers plug in pour Foobar et Win amp permettant de sauter le Kernel Streaming. On parle alors de bit transparency mais pas de Bit Perfect.

L’ASIO :

En 1996, Steinberg a conçu le fameux logiciel CUBASE VST. Le premier séquenceur avec effet de studio au format VST. Le défi  fut de créer un logiciel capable de faire de l’enregistrement à plusieurs pistes sans entendre de décalage, de coupure ou de latence provoquée par les cœurs audio des systèmes d’exploitations de l’époque. L’ASIO était né.

Bit-perfect asio

L’ASIO est conçu dans le seul et unique but de permettre au professionnel du son de pouvoir mixer sur son ordinateur sans entendre de décalage entre les diverses pistes et parties musicales sur les logiciels multi-pistes dédiés. Pour parvenir à ses fins, l’ASIO s’affranchit du traitement audio des systèmes d’exploitations.

Les chemins mènent tous à Rome avec des RAM.

Jusqu’à preuve du contraire, le terme Bit perfect est utilisé pour signifier qu’une copie CD ou de tout support numérique s’est passé sans compression destructive, sans modification du nombre de bytes et sans modification de l’échantillonnage du fichier numérique d’origine.

Remettons les choses à leur place. La majeure partie des lecteurs de Foobar au regretté Win amp sont configurés par défaut pour passer via le kernel audio mixer Windows sur Win XP ou le Windows Audio Session API (WASAPI) sous Win 7 et 8.

Pourtant entre votre player et l’USB ou la RCA SPDIF plaqué or, votre fichier 16 bits 44.1 khz rippé avec amour et délicatesse sur le logiciel E.A.C va en prendre pour son grade si vous passez par le mode DIRECT SOUND.

Direct-sound, pas si direct que ca.

Direct-sound est une application à interface programmable faisant partie des vastes bibliothèques de Direct X.

Le mode direct-Sound par défaut dans Windows va avoir la fâcheuse manie de transformer vos fichiers en 32 bits et les recracher avec une fréquence d’échantillonnage à 48 khz quoi que vous lui envoyez.

Hormis ce problème les mixeurs Windows empruntent plusieurs chemins et API avant d’arriver à vos convertisseurs. Au minimum le son passera quatre étapes.

  • Les diverses structures et bibliothèque de votre lecteur audio.
  • L’API audio core windows audio service avec la gestion de volume.
  • Le buffer dit endpoint.
  • Le driver de votre carte son ou de votre interface audio.

La gestion WASAPI sous VISTA, WIN7 et WIN8

wasapi gestion

Ca fait un sacré tour de manège. Pourtant malgré la latence provoquée, seule la remise en forme en 32 bits et le ré-échantillonnage à 48 khz sont préjudiciables pour la qualité du fichier audio numérique envoyé.

L’ASIO et le WASAPI exclusive event ont donc pour seul intérêt de ne pas passer par cette pile d’application et de respecter l’intégrité du fichier traité par le lecteur audio et Windows sans retraitement des bits ou ré-échantillonnage.

Mais ce n’est pas parce que l’ASIO est à faible latence qu’il est bit perfect. Il est bit perfect car il ne touche ni aux bits ni à la fréquence d’échantillonnage. POINT BARRE ! L’amalgame est souvent fait par l’audiophile avec la mauvaise équation suivante : faible latence égale = bit perfect.

D’ailleurs si quelqu’un a fait des mesures de jitter avec et sans latence sous Foobar, je suis preneur.

SOX, et les victimes du upsampling.

Divers plug-in existent permettant de manipuler le son sur Foobar entre autre. Mais comme nous l’avons vu précédemment, l’intégrité du bit perfect n’est réelle que si vous ne modifiez pas l’échantillonnage ou le nombre de bits de vos fichiers audio. Donc l’utilisation de ces « upsamplers », « oversamplers » est à bannir. D’autant plus que la majeure partie du temps, ils ne sont pas compatibles ASIO. Il en va de même pour les dithering et autre noise shapping.

Si jamais vous ressentez une amélioration via un plug-in comme SOX upsampler en passant votre fichier natif de 16 bits 44.1 khz à 88.2 khz c’est que vous êtes victime du pré ou post écho. Sans compter les repliements de fréquences, polluant le signal, dans les harmoniques notamment.

Comme son nom l’indique le post écho est une forme de traînage audionumérique. D’où le sentiment de plus « d’air à l’écoute » d’une meilleure image sonore avec un côté spatial flatteur. Si vous avez l’oreille exercée, vous vous rendrez compte d’un côté artificiel évident.

Si vous n’êtes toujours pas convaincu, voici un simple test fait sur Adobe Audition et le fameux SRC Rabbit, concurrent de SOX. Les images se passent de commentaires. On est très loin du fichier d’origine…

http://www.thewelltemperedcomputer.com/KB/SRC.htm

 

La latence, 2 micros-secondes de bonheur.

La majeure partie des puces USB traitant l’audio des marques comme XMOS ou CMEDIA utilisent de la mémoire de stockage que l’on appelle BUFFER de type FIFO (first in first out).

Ces interfaces introduisent une faible latence expliquée dans les datasheet des fabricants. Certes, cette latence est imperceptible pour le commun des mortels. Mais elle existe.

foobar

Pourtant elle n’a pas d’influence sur le résultat sonore globale. Nous n’utilisons pas diverses sources sonores mixées entre elles, contrairement au professionnel de studio pour obtenir un résultat final audible.

En Hi-Fi, nous véhiculons un seul flux audio en stéréo. Qu’il démarre à zéro millisecondes ou 120 millisecondes, cela ne changera rien au feeling de votre interprète préféré. Le morceau commencera juste un peu plus tard.

A la mesure, si vous êtes en ASIO vous ne verrez pas plus de jitter monter en flèche, de THD affolant les compteurs ou de bruits néfastes. RIEN !

Le disque dur utilise de la mémoire cache introduisant une latence, les processeurs aussi, la mémoire et les diverses parties d’un ordinateur ont tous leurs propres latences.

Ce facteur, théoriquement n’a aucune incidence sur un flux numérique en terme de perte de bits.

Le Wasapi event et push utilise même un parcours « plus long » que l’ASIO. Pourtant aux mesures on ne distingue aucune différence ! Seul le Direct sound est néfaste sur le résultat dans certains cas.

La preuve, ici avec Windows 8 sur différents players :

http://archimago.blogspot.fr/search?q=directsound

Oui mais j’entends une différence moi !

Oui vous le sentez déjà arriver… Le syndrome de Jeanne D’arc vous guette et vous êtes la cible des objectivistes ne jurant que par les amplis op 5532 à deux dollars. Le reste c’est de la foutaise. Le débat risque de tourner court.

Il est souvent difficile de prouver ce qui est irréfutable aux mesures. Pourtant je dois avouer moi même que selon mes propres essais, la différence audible tendrait à exister quand on met une latence la plus faible sur son player préféré.

Nombre de mélomanes de tous bords vont dans ce sens. D’autres n’entendent aucune différence. Le pragmatisme voudrait que dans le doute, l’optimisation soit la plus poussée possible dans un monde imparfait.

Personnellement je rajoute 125 ms sur Foobar pour échapper à toutes formes de click ou coupure néfaste.

Même si les divers buffers apportent leur lot de latence il faut avouer que la différence ressentie subjectivement est moins importante que le traitement secteur ou la pollution électrique d’un ordinateur. Il en va de même de l’acoustique de votre pièce.

Si on se trompait de carte mais pas de chemin ?

Il est possible que le bit perfect n’a rien à voir avec les effets ressentis à l’écoute. Nombre de passionnés utilisent des égaliseurs paramétriques VST compatibles ASIO sur Foobar voire des corrections acoustiques par convolution.

La latence en prend un coup notamment, en filtrage paramétrique de type FIR. Pourtant la majeure partie des audiophiles utilisant la correction numérique dans le grave, ne reviendraient pas en arrière une seconde devant le gain obtenu.

BIT PERFECT ou pas BIT PERFECT ?

Si l’on s’en tient aux origines du terme et au sens littéral, le bit perfect est surtout une appellation indiquant que vous avez fait une extraction sans perte de votre CD via des logiciel comme DB poweramp ou EAC.

Une lecture dite bit perfect qui en découle doit donc être sans manipulation de votre fichier musical, rippé sans erreur par l’intermédiaire de divers couches Windows et d’upsampling.

Le souci principal c’est que malgré l’avancée faite sur les ordinateurs on navigue à vue.

Ces derniers temps on voit débarquer des convertisseurs audio armés d’un témoin lumineux « bit perfect ». Cela indique surtout que vous êtes en ASIO, pas forcément en bit perfect.

Asus Essence one avec témoin de fonctionnment bit perfect.

Asus-Xonar-Essence-One

Rien ne vous empêche d’avoir de l’upsampling ASIO ou du dithering en ASIO et pourtant le bouton lumineux indiquera fièrement bit perfect… Cherchez l’erreur.

A ma connaissance il n’existe pas de procédé réel assurant la véracité du bit perfect. Il faut nécessairement passer par la case mesure ou par cette petite astuce.

La seule possibilité empirique de tester le bit perfect est d’envoyer un flux en DTS (sur un ampli HC) ou HDCD (DAC compatible HDCD) et voir si le récepteur numérique décode le signal DTS ou HDCD.

Il manque donc un véritable protocole comme dans le monde informatique faisant la comparaison des bits de votre player vers votre convertisseur indiquant clairement le respect de votre fichier d’origine natif.

Conclusions

Ne me faites pas un procès pour autant. Je crois au bit perfect. Il est évident que la lecture dématérialisée a fait faire un pas de géant au monde audionumérique. Le véritable souci concerne l’application du procédé en lui même plutôt empirique.

Dans le monde informatique le protocole réseau TCP/IP indique le nombre de paquet et son intégrité véhiculée par un câble. En Hi-Fi l’assurance d’être en bit perfect est toute relative et non objective si l’on ne mesure pas. Il n’y a pas de protocole simple indiquant clairement l’intégrité de votre fichier lu par votre convertisseur.

On a détourné une fonction d’origine professionnelle, l’ASIO, pour obtenir un résultat de qualité supérieure. On reste quelque peu dans l’expectative malgré tout.

Le prochain défi des constructeurs sera sans doute de développer un protocole Bit perfect permettant de vérifier l’intégrité des données jusqu’au convertisseur et non de définir une méthode sans vérification possible, simple et fonctionnelle.

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5 Responses to bit perfect mythe ou réalité ?

  1. pmchealey says:

    Bonsoir,
    Enfin quelqu’un plein de bon sens, de clairvoyance et de compétence.
    Sus aux idiophiles de tous poils.
    Un passionné de musique.
    Pierre

  2. Thierry says:

    Bonsoir

    Le terme bit-perfect ne désigne que le fait de « lire » une piste « telle quelle », sans modification numérique du volume ou autre DSP. Le terme a été retenu parce que toute modification numérique de volume par exemple fait « perdre » un certain nombre de bits dans la quantification du fichier PCM que l’on traite.
    Ce terme est connu et utilisé dans ce sens par tous les développeurs de logiciels audio, de Jriver à Foobar en passant par Audirvana, Amarra ou Pure Music, et les concepteurs de DAC ou de drive, et les ingénieurs du son.

    http://www.thewelltemperedcomputer.com/KB/BitPerfect.htm
    http://wiki.jriver.com/index.php/Bit-perfect_Audio
    http://www.amr-audio.co.uk/large_image/MAC%20OSX%20audio%20players%20&%20Integer%20Mode.pdf

    On peut aussi rappeler que WIndows « s’amusait » à faire des conversions entier/flottant/entier lors du simple décodage d’une piste, détruisant aussi un certain nombre de bits par les erreurs d’arrondis effectués sur des flottants, opération évidemment totalement inutile quand on travaille sur les 2^16 entiers de quantification en 16 bits, ou les 2^24 entiers de quantification en 24 bits.

    Enfin, pour les questions de latence, il ne s’agit bien évidemment pas « d’entendre une latence », mais de régler au mieux les questions électriques sous-jacentes.
    http://www.audiostream.com/content/qa-john-swenson-part-1-what-digital
    http://www.audiostream.com/content/qa-john-swenson-part-2-are-bits-just-bits
    http://www.audiostream.com/content/qa-john-swenson-part-3-how-bit-perfect-software-can-affect-sound

    Cordialement

    • Richard says:

      Bonsoir thierry,

      je ne doute pas de la sincérité des divers protagonistes dont vous avez fournis les liens. Par contre une fois de plus il s’agit de positions techniques (postures) sans aucunes mesures vérifiables et argumentées. Le travail d’Archimago me semble bien plus éloquent en ce sens. http://archimago.blogspot.fr/search?q=directsound

      Je préfère m’en tenir aux faits réels démontrables et le texte de Eric Juaneda par exemple me semble bien plus constructif. http://www.magazine-audio.com/la-musique-hd-pratico-pratique/

      On peut se poser la simple question suivante :

      Comment un bit faisant seulement quelque nanovolt ( A partir de 21) peut passer une simple résistance CMS sur le circuit imprimé ? Nombres d’ingénieurs on prouvé que nombre de DAC delta sigma sont incapables de dépasser 19 ou 20 bits de résolution réels alors qu’ils affichent 32 Bits au compteur après conversion. Autre exemple, si l’on faisait de simples mesures de signaux carrés sur les prises USB et SPDIF de nos chers players dématérialisés, le simple terme bit perfect pourrait bien volé en éclat dans quelques cas…

      Faire une mesure de bruit de fond ou de bande passante en FFT ne révèle en aucun cas la performance globale réelle d’un DAC. Certaines mesures semblent curieusement omises comme la Monotonicité par palier ou les signaux carrés et sinusoïdes pourtant révélatrices.

      On gagnerait un temps précieux enrichissant la qualité du débat avec des mesures tangibles loin des dogmes prodigués par les constructeurs comme le bit perfect étant l’arbre cachant la forêt.

      Cordialement, Richard HD.

      • Thierry says:

        Bonjour Richard

        Merci pour cette réponse.

        Je suis un peu étonné, néanmoins, de sa teneur. Je n’ai parlé nulle part d’effets audibles ou mesurables.

        Je n’ai fait que rappeler la définition de « bit perfect » couramment utilisée, que cela ait des effets mesurables ou pas, audibles ou pas, et qui me semble beaucoup plus « simple » que la problématique, sans aucun doute réelle, que vous avez exposée.

        J’utilise un Amethyst et un ST2-H de Trinnov qui ne sont évidemment pas bit-perfect.

        Pour le reste, un débat par écrit ne me semble pas la meilleure façon d’échanger sur des aspects techniques ou technologiques.

        J’espère que vous avez saisi que mes posts constituaient un intérêt pour votre site que je lis régulièrement.
        Mais ne pas prendre la définition « courante » d’une expression me semble une petite imprécision dont les amateurs de musique n’ont guère besoin.

        Cordialement
        Thierry

        • Richard says:

          Bonjour thierry,

          mon article tient justement à démystifié le terme bit perfect qui même dans sa courante définition me semble sujet à caution. On voit très bien le glissement sémantique d’un terme déjà marketing en 1998 puis utilisé par les développeurs de logiciels devenue une vérité acquise par les audiophiles.
          John Swesson dispose d’un énorme savoir sur DiyAudio.com entre autre dont vous avez fait les liens. La revue Audiostream pendant l’interview n’argumente pas ses propos par des mesures, des documents ou références à l’appui et cela me gène. De part les liens que j’ai donné, je porte à critique la définition même courante du terme bit-perfect dont justement j’aimerais des preuves à l’appui mesurés par des ingénieurs brillants comme Swesson.

          Il serait dommage de ne pouvoir utilisé un Trinnov et ses grandes qualités de correction numérique par pur réflexe idéologique sans fondement technique car non estampillé Bit-perfect. Nombre d’audiophiles ne jurant que par le bit perfect dont la véracité demande à être établi noir sur blanc tomberont dans le piège ne voulant même pas expérimenté un PEQ numérique de base et c’est bien le danger des dogmes que véhicule le bit-perfect.

          Cordialement, Richard HD.

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