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Les indicateurs de niveau audio
L’indicateur de niveau renseigne l’opérateur à propos de l’amplitude du signal.
I/ Le domaine Analogique
Rappel des définitions des grandeurs impliquées et leurs unités associées.
a) Décibel
En audio analogique, les variations de pression sonore sont équivalentes aux variations de tension électrique
et sont exprimées à l’aide de l’échelle logarithmique, dont découle l’unité appropriée : le décibel (dB).
L’intérêt d’exprimer un écart entre deux tensions en dB est que celui-ci devient significatif dans le contexte acoustique.
Ainsi, on dira que l’écart qui sépare 1V de 10V est de 20 dB.
Pour aller encore plus loin dans la simplification des rapports de tensions, il est d’usage d’exprimer directement
les tensions en décibel, par rapport à une référence arbitraire. Une référence largement utilisée est 0,775 V. Le recours
à cette référence est signalé par l’unité dBu. Par exemple, on dira 0 dBu pour 0,775 V, + 4 dBu pour 1,23 V, ou enfin + 22 dB
u pour 9,76 V.
b) Gamme dynamique
Les équipements audio analogiques présentent des contraintes en amplitude : un maximum – niveau de saturation, et
un minimum – bruit de fond, en deçà duquel le signal est noyé et devient confus.
Cet écart entre niveau de saturation et niveau de bruit de fond est appelé gamme dynamique.
Sur les équipements professionnels, on observe des niveaux de saturation entre + 18 dBu et + 24 dBu, les niveaux de brui
t de fond atteignent quant à eux – 85 dBu.
Afin d’optimiser la qualité objective du signal, l’opérateur du son doit inscrire son programme dans cette gamme dynamique
: le signal doit être statistiquement le plus loin possible du bruit de fond, mais toujours en dessous de la saturation.
Toutefois, le problème est que le signal électroacoustique est une tension alternative dont l’amplitude instantanée varie
sur une échelle de temps très courte (l’ordre de grandeur est le millième de seconde)… trop courte pour être évaluée
visuellement.
Indicare moderato
Dans le cadre du respect de la gamme dynamique, la visualisation brute de la valeur instantanée sera
estimée à partir des variations considérablement modérées de l’indicateur.
Cette modération est le premier paramètre clé de l’indicateur, on le nomme temps d’intégration, que l’on
peut éventuellement décomposer en temps de montée et temps de descente.
Le deuxième paramètre clé de l’indicateur
se nomme gamme ou échelle, il englobe à la fois les extrémités et le choix de la graduation proprement dite.
On l’a vu, un des rôles de l’indicateur est de fournir des données pour évaluer au plus juste les crêtes
de la modulation. Ce qui permet de viser un niveau stratégique appelé niveau nominal ou niveau de modulation en se ménageant
une marge (headroom ou réserve) entre niveau nominal et niveau de saturation, zone dans laquelle le signal peut faire une
incursion timide et fugitive ! On considère que la dégradation n’est pas significative si ces accidents sont « suffisamment
courts et contenus ».
PPM, consultant en crêtes de modulation
L’indicateur le plus pertinent pour renseigner l’opérateur sur la dangerosité de la zone dans
laquelle il module est le crête-mètre, appelé couramment PPM (Peak Program Meter) ou encore quasi crête-mètre.
Son temps de montée est très court (5 ou 10 millisecondes) ce qui lui permet de réagir aux crêtes de modulation,
et son temps de descente plutôt long (environ 1 à 3 secondes) afin que l’opérateur puisse tout simplement voir la crête.
Le modèle le plus couramment rencontré en France vient d’Allemagne, on le nomme DIN PPM (rec. DIN 45406). Plus rares
en France, d’autres PPM élaborés par d’autres pays, font l’objet de la recommandation IEC 268-10, UK PPM (rec. IEC 268-10
type Iia) répandu en Angleterre, EBU PPM (rec. 268-10 type IIb) recommandé par l’UER pour les échanges internationaux.
En France, la valeur nominale du DIN PPM est calibrée à + 13 dBu, soit 9 dB en dessous de la saturation fixée à + 22 dBu.
Comme on l’a dit précédemment, la pertinence du PPM repose sur le fait que les saturations (analogiques)
inférieures à 10 millisecondes sont inaudibles.
Le VU (Volume Unit)
Le VU, pour Volume Unit, est l’indicateur historiquement le plus répandu. Son rôle premier n’est pas de donner
une indication sur les crêtes mais de donner une approximation correcte des variations de volume sonore.
Parce qu’il se rapporte aux variations de volume sonore, le comportement du VU diffère sensiblement de celui du PPM,
son temps de montée égale son temps de descente : 300 millisecondes, valeur choisie en relation avec le temps d’intégration
de l’oreille. Par conséquent, le VU est très peu réactif aux courtes crêtes.
Le 0 VU correspond quasi universellement à + 4 dBu, soit 9 dB sous le niveau nominale crête.
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II/ Le domaine Numérique
En numérique, il s’agit toujours de respecter la contrainte en amplitude, mais la notion de marge de
modulation change radicalement.
Rappelons qu’en analogique, lorsque les crêtes du signal dépassent le niveau nominal, la distorsion apparaît
progressivement, jusqu’au niveau de saturation où elle devient significative mais pas forcément désagréable.
La distorsion harmonique d’ordre impair de certains équipements analogiques peut même être jugée plaisante.
En numérique, le niveau maximum est induit par convention. Il correspond au plus grand échantillon possible du code.
Ce maximum constitue une limite infranchissable, aussi une tentative de dépassement provoque un écrêtage brutal :
la forme d’onde est sévèrement tordue, donc le spectre se charge en très hautes fréquences, ces dernières se replient
(car en numérique, le champ spectral est borné par l’échantillonnage) provoquant une soudaine augmentation de bruit…
En numérique, la traque à la saturation est une obsession.
Ainsi, les niveaux numériques sont exprimés en dBFS (Full Scale) c’est-à-dire par rapport à la saturation
(la pleine échelle) qui sert de référence.
Tous les échantillons ont une valeur inférieure ou égale à 0 dBFS, qui constitue le niveau de saturation.
Etant donné que la saturation numérique, même très brève, doit être clairement détectée, l’indicateur ad hoc est
un crête-mètre à temps de montée nul, c’est-à-dire qu’aucune crête ne peut passer à travers les mailles du filet.
L’indicateur numérique est appelé digimètre ou PPM True Peak ou encore DMU (rec. IEC 268-18).
En France, le niveau de saturation analogique est fixé à + 22 dBu, soit 0 dBFS.
Donc + 4 dBu correspond à -18 dBFS, par correspondance à 0 VU. Il s’agit de l’accord FICAM.
L’UER, quant à lui, estime le niveau de saturation analogique à + 24 dBu mais fixe le 0 VU également à + 4 dBu. Cet écart entre 0 VU et saturation, implique un alignement du 0 VU à – 20 dBFS (rec. EBU).
VU ou Loudness Meter
Sur les équipements numériques, le digimètre s’est logiquement généralisé au détriment du vumètre,
rendant difficile l’estimation du niveau de volume « absolu » dans un programme numérique. C’est état de
fait constitue un handicap réel dans le cadre de la normalisation des niveaux de volume en diffusion.
Certains constructeurs proposent des solutions intéressantes qui combinent la mesure des crêtes
« vraies » avec une mesure du volume comparable à celle du VU mais projetée sur l’échelle Full Scale.
Toutefois, un nouvel indicateur de volume sonore se répand dans les régies : le loudness meter. Cet indicateur
approprié au domaine numérique remplace avantageusement le VU car il tient compte de l’aspect spectral du signal
dans son calcul du niveau de volume. Il intègre les notions de largeur de bande et de courbe de pondération. Même
si le caractère novatoire du loudness meter est un peu déconcertant pour le familier du vumètre, gageons que cet
indicateur numérique du volume sonore comble, à terme, la lacune du recours exclusif au True Peak en exploitation numérique.
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