1-1-7-4 : Les lecteurs de CD

Mise à jour : 22 avril 2023, Antimode 11.

 

Ce chapitre est parti sur une base fausse :
Les lecteurs CD équipés d'une puce à 192 kHz savent lire du 176.4 kHz par un simple changement de fréquence d'horloge.
Cette précision faite, la démonstration qui suit n'a plus le moindre intérêt, le chapitre pourrait être supprimé purement et simplement.

J'aimerais simplement que les pubs des appareils numériques ne laissent plus de prises à des hypothèses fausses :
Si la puce est utilisée à 176.4 kHz, annoncer du 192kHz c'est tromper le client...

 

Le CD :

Je ne vous apprendrai pas que les CD sont enregistrés sur 16 bits à 44.1 kHz.
Les 44.1 kHz sont la fréquence d'échantillonnage.
Elle est en théorie suffisante pour passer le 20000 Hz.

 

Les lecteurs :

Les premiers lecteurs de CD travaillaient sur 14 bits seulement, l'électronique n'était pas performante à l'époque.
Puis au fil du temps sont apparus des décodeurs à 16, 18, 20, 22 et 24 bits aujourd'hui.
En parallèle les fréquences ont évoluées, 44.1 et 88.2 kHz, et avec l'apparition des DVD les 48, 96 et 192 kHz.
Quand on achète aujourd'hui un lecteur avec une puce 24 bits / 192 kHz, on a l'impression d'en avoir pour son argent.

Il n'y a pas si longtemps, on ne trouvait sur le marché que des lecteurs avec des puces à 48, 96 ou 192 kHz.
Le marché des lecteurs de DVD est certainement beaucoup plus important que celui des simples lecteurs de CD.
D'autre part, tous les lecteurs de DVD lisent aussi les CD, ceci explique cela.

La lecture récente d'un banc d'essai d'un lecteur de CD haut de gamme NAGRA m'a mis la puce à l'oreille (si j'ose dire).
Il était équipé d'une puce à 44.1 kHz, et les résultats d'écoute étaient remarquables.
Depuis, quelques autres lecteurs utilisent la même puce.

Mais pourquoi donc les uns font la course aux armements avec des puces 24 bits / 192 kHz, quand les autres reviennent à une simple puce à 44.1 kHz ?

 

L'arnaque :

Pour restituer correctement la musique, à chaque fois que le disque envoie un bit, le décodeur de la puce doit recevoir un bit.
Si le disque envoie les bits à 44.1 kHz, et que le décodeur les reçoit lui aussi à 44.1 kHz, une parfaite synchronisation est possible.

Prenons un exemple pour illustrer les choses :
Le CD est un jongleur placé à un bout de la scène.
La puce de décodage est un autre jongleur placé à l'autre bout de la scène.
Les bits sont des quilles ou des balles que se lancent les jongleurs.

Si les deux jongleurs travaillent à la même cadence, tout ce passe bien, chaque quille envoyée par l'un est reçue par l'autre.
C'est le cas d'un CD et d'une puce à 44.1 kHz.
Applaudissez !!!

Si le jongleur qui reçoit travaille deux fois plus vite tout se passe bien, soit il travaille un temps sur deux, soit il lance une quille en l'air quand il ne doit pas en recevoir une.
C'est le cas d'un CD à 44.1 kHz et d'une puce à 88.2 kHz.
Applaudissez !!!

Mais que se passe-t-il avec un CD à 44.1 kHz et une puce de décodage à 48, 96 ou 192 kHz ?
Prenez votre calculette, faites la division et vérifiez que cela ne tombe juste que si vous envoyez 160 quilles pour en recevoir 147.
Sifflez ces jongleurs, ils sont nuls, il y a 13 quilles qui tombent par terre !!!
Sauf que ces quilles par terre, ce sont des morceaux de musique que vous n'entendrez pas...

 

PPCM :

S'il n'est pas possible de synchroniser du 44.1 kHz avec de 48, 96 ou 192 kHz, nous allons multiplier chacun des termes par une constante, pour trouver la fréquence multiple des deux.
Par exemple, avec une puce qui travaille à 21168 kHz, la synchronisation est possible : 44.1*480 = 48*441 = 21168 kHz.
Il est possible de travailler 3 fois moins vite : 44.1*160 = 48*147 = 7056 kHz.
Reste que cette fréquence n'est actuellement pas réalisable avec les techniques actuelles, ou les meilleures puces sont à 192 kHz.
Il manque un facteur 36.75 en vitesse !!!

 

Précisions :

J'ai indiqué le lien de ce chapitre sur un forum.
Un lecteur m'a fait remarquer qu'une puce prévue pour fonctionner à 192 kHz pouvait aussi fonctionner à 176.4 kHz si on lui changeait la fréquence d'horloge.
C'est la solution utilisée par les fabricants, une puce qui travaille à très haute fréquence, à la fois multiple de 44.1 et de 48 kHz.

Voir par exemple sur le site de Texas Instruments (Maison mère de Burr Brown) et télécharger les documentations sur les convertisseurs BB :
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/pcm1798.pdf
Ou sur le site américain de Nippon Precision Circuit :
http://www.npcamerica.com/Audio%20DF%20&%20D-A%20com
Voir par exemple la table en page 16 du PDF concernant le convertisseur SM5866AS :
http://www.npcamerica.com/pdf/SM5866AS.pdf
Ou n'importe quel autre site de fondeur de puce.

Dans mon vieux Rega Planet, modèle "grille-pain", le convertisseur (Burr Brown PCM1710U) était capable de traiter du 32 kHz, du 44,1 kHz ou du 48 kHz, mais le quartz oscillait à 16,9344 MHz pour que la puce tourne à 44,1x384, comme cela était prévu dans la table figurant page 12 du PDF contenant la doc technique de la puce :
http://www.ortodoxism.ro/datasheets/texasinstruments/pcm

 

Dôme Acoustique