Notions fondamentales – 3ème partie : Décibels, Niveaux et visualiseurs de niveau.

Salut à tous ! Voici encore quelques notions importantes qui peuvent servir dans votre parcours de technicien du son !

Le Décibel

Le Décibel est un sous-multiple du Bel. Le Bel fut à l’origine inventé par les Laboratoires Bell pour indiquer l’atténuation d’un signal téléphonique. Appelé au début « unité de transmission », il fut rebaptisé « Bel » en 1923 en l’honneur du fondateur du laboratoire, Alexander Graham Bell.

Le Décibel correspond donc à un dixième de Bel. Il s’agit d’une mesure logarithmique (c’est à dire non linéaire) du niveau sonore acoustique ou du niveau électrique du signal sonore. Il existe donc plusieurs types de Décibels :

  • Les décibels acoustiques : dB SPL (Sound Pressure Level), dB A, dB B, dB C (mesures pondérées)
  • Les décibels électriques : dBu ou dBm, dBv, dB fs

L’échelle est logarithmique car notre perception des sons l’est elle-même. C’est à dire que l’oreille humaine a tendance à « compresser » le son : les niveaux très faibles sont perçus moins faibles qu’ils ne sont réellement et les niveaux très forts sont perçus moins forts qu’ils ne sont sont réellement. Ce qui nous permet d’entendre des sons très légers sans être trop assourdis par les sons forts.

Les dBu ont pour référence le 0dB, ce qui correspond à une tension de 0,775V.
On obtient le niveau électrique en dBu avec la formule :  N=20 log U/V
(avec U la tension donnée, et V la référence)

Ex : Pour une tension de 1,5V on a : N = 20 log (1,5/0,775) = 5,74 dBu

Pour les dBv, le 0dB correspond à une tension de 1V.

On considère que le 0dB SPL correspond au seuil d’audibilité de l’oreille ( à 1000Hz, sachant que la sensibilité de l’oreille varie en fonction de la fréquence), soit à une pression de 2.10-⁵ Pa.

Ci-dessous, un schéma représentant l’échelle des niveaux avec les seuils remarquables : audibilité, risque, danger et douleur.

 

Le dB FS (full scale) est apparu lors du passage au numérique. Le 0dB fs correspond à la valeur maximale que peut prendre un signal. Au delà, le signal est écrêté. Ceci est du à la quantification qui a lieu sur un nombre de bit spécifique (8,16, 24, 32 bits). On a alors un nombre de « niveaux de quantification » bien défini qu’il est impossible de dépasser. Nous y reviendrons dans un futur article sur la numérisation.

 

Les Niveaux normalisés

Afin d’assurer la compatibilité de tous les appareils audio entre eux, il est nécessaire d’instaurer une normalisation des niveaux.

  • Niveau ligne pro : Un niveau ligne est par définition le niveau sortant de tout appareil audio sauf des micros. Le niveau ligne pro moyen est de +4dBu. On utilise pour les liaisons lignes des connecteurs symétriques (jacks TRS ou XLR) . Il doit y avoir une marge d’au moins 18dB entre le niveau ligne et le niveau max avant saturation.
  • Niveau ligne grand public (ou Hi-Fi) : Il est à -10dBu sur connectique asymétrique (plus sensible au bruit de fond, cf futur article) type jacks mono ou RCA (cinch)
  • Niveau micro : Il dépend bien sur du type de micro utilisé (plus ou moins sensible) et du volume sonore de la source enregistrée. Il est en général assez faible (de quelques millivolts à 1V environ) ce qui nécessite donc l’utilisation de pré-amplis pour le gonfler en amplitude et le rendre exploitable. On utilise toujours une connectique en XLR pour les micros dans le domaine professionnel.
  • Niveau nominal : C’est le niveau à partir duquel on peut avoir une saturation. Il faut donc de manière générale essayer de travailler juste en dessous de ce niveau. Il peut être de +12dBu, +18dBu voire +24dBu selon les machines utilisées.
  • Niveau de bruit : variable selon la qualité des appareils utilisés entre -50dBu et -70dBu.

Le rapport signal sur bruit

En analogique, c’est le rapport entre le niveau moyen du signal et le bruit de fond. Il doit être le plus élevé possible.
Ex : si on travaille au niveau nominal on a S/B = 12-(-70) = +82 dBu, ce qui est correct.

Les visualiseurs de niveau

Il existe 4 moyens de contrôler les niveaux de manière visuelle : le Vu-mètre, le crête-mètre, le peak-mètre, le LU-mètre.

  • Le VU-mètre (Volume Unit): c’est un afficheur soit à aiguille, soit à LED, qui donne un niveau moyen du signal. Cet afficheur donne un niveau assez proche de la perception de volume sonore de notre oreille. Il a un temps de montée/descente d’environ 300 ms, ce qui fait qu’il ne montre pas les crêtes et les évènements très rapides, mais bien une moyenne. Le 0 VU correspond au niveau ligne pro de +4dBu.
    Il est gradué généralement de -20dB à +3dB.
  • Le crête-mètre : Doté d’un temps de monté de 10ms et d’un temps de descente de 1,5s, le crête-mètre est beaucoup plus réactif aux évènements courts, et donne donc plutôt une moyenne des crêtes du signal.
    Le 0 CM correspond à +12dBu. Et le 0 VU correspond au -8 CM.
    Le crête-mètre est généralement gradué de -50dB à +5dB ou+10dB.
  • Le peak-mètre : gradué en dBfs, il est apparu avec le numérique. En numérique, le dépassement du niveau maximal admissible se traduit par un écrêtage brutal du signal et donc par un craquement désagréable à l’oreille. Pour simplifier les choses les constructeurs ont instauré un visualiseur dont la valeur maximale avant saturation est le 0dB fs. Le 0 VU correspond au -18 FS. Selon la qualité de l’appareil utilisé, le 0FS correspond à un niveau de sortie de +22dB, +24dB, +26dB voire +28dB.
  • Le LU-metre : Le LU-mètre (Loudness Unit) est assez récent et se trouve de plus en plus en télévision et en radio. Le Loudness est une mesure subjective qui donne une valeur qui reflète l’intensité sonore perçue par l’oreille. Par rapport au Vu-mètre qu’il tend à remplacer, il intègre les notions de largeur de bande et de courbe de pondération dans ses calculs. On est donc sensé avoir une visualisation du niveau moyen très proche du ressenti réel. Le niveau moyen d’exploitation est recommandé à -23 LUfs par la norme EBU R128.

Bien sur, tous ces indicateurs ne dispensent pas d’utiliser ses oreilles, qui sont les outils de mesure les plus performants !

Dans le prochain article nous verrons les liaisons numériques et analogiques, la notion de symétrie, d’asymétrie et d’impédance.

A+ !

2 réflexions au sujet de « Notions fondamentales – 3ème partie : Décibels, Niveaux et visualiseurs de niveau. »

  1. Bonjour,

    Super clair, lisible et instructif…
    J’ai une question, je possède un ampli intégré Yamaha qui accepte en entrée ligne XLR une valeur de 2.8 V RMS…cette mesure est faite entre les pinoches 2 et 3 ou 1 et 2 et 1e t 3?

    Autre question: Sur la notice de mon DAC je peux lire ceci:
    XLR output DEFAULT:

    Average level (0 VU) = +4dBu= 1.228 VRMS on XLR (between pin 2 and 3)
    Output trim (adjustable in menu) = -18dBFS
    Max output (sinewave) 9.79V RMS or 13.84V Peak or 27.69 V Peak to peak (Voltage swing)
    Je me psoe des question sur ces 9,79 V RMS????

    Merci d’avance de votre aide,

    Jacques

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