VU-Mètre et mesure de niveaux.

Note Technique relative aux plug-ins VB-Audio.

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Utilisation du VU-mètre VB-Audio

La mesure reste une affaire de scientifiques et de techniciens, car ce n'est pas tant le résultat de cette mesure qui est important que l'interprétation que l'on en fait. L'instrument de mesure fournit des données, mais c'est vous qui fabriquez l'information qui en découle. Bien interpréter une donnée, c'est d'abord bien connaître l'instrument de mesure qui la fournit.


Les niveaux du signal audionumérique :

Sur une station audio numérique, la plupart des VU-mètres (appelés ainsi par abus de langage) sont en fait des modulo-mètre (ou PEAK mètre). Ils affichent le niveau PEAK du signal, appelé aussi "niveau crête" ou "niveau max". Autrement dit, ils montrent la grandeur maximale détectée sur un laps de temps donné, l'amplitude maximale en valeur absolue. Ci-dessous, la forme d'onde d'un signal sinus 200hz à 0db.

fig 00

fig 00b
Télécharger ce son (Fichier WAVE Stéréo 16bit PCM 177Ko)

le niveau du signal ci-dessus (signal bipolaire normal)* est égal à son niveau maximum, c'est à dire son niveau crête (0db). Un PEAK mètre digital classique (sans headroom) affiche pour ce signal un niveau PEAK de 0db (comme montré sur la figure de gauche) et un niveau RMS (efficace) de -3db (à droite).

* il est dit bipolaire parce que alternativement positif et négatif, et normal, c'est à dire de niveau égal à 1.0 (l'unité).
fig 01

Le niveau PEAK (ou niveau max) du signal est intéressant car est directement lié aux capacités de codage du flux audionumérique. Si votre niveau PEAK reste inférieur ou égal à 0db, alors votre signal reste intègre et ne subit pas de distorsions ou de déformations liées aux limites du numérique. Le niveau RMS est la valeur "efficace" du signal, valeur à relier à une notion de puissance (RMS veut dire "Root Mean Square" et en français pourrait se traduire par "moyenne quadratique". Voir le topo sur les décibels pour plus d'informations).


Le niveau est une valeur toujours positive

Comme il a été suggéré, le niveau d'un signal ne dépend pas de son signe (de sa polarité). Ci-dessous deux représentations de sons unipolaires, l'un strictement positif (figure de gauche), l'autre strictement négatif (figure de droite). Ces deux sons font afficher au PEAK-mètre la même chose : 0db max ! Exactement comme un signal bipolaire (signal normal centré sur l'axe 0).

fig 02
Télécharger ce son (Fichier WAVE Stéréo 16bit PCM 177Ko)
fig 02b
Télécharger ce son (Fichier WAVE Stéréo 16bit PCM 177Ko)

Ces deux sons ont un niveau PEAK de 0db, mais sonnent moins fort qu'un son bipolaire de même niveau crête. Pourquoi !?

fig 03
Comme le montre le VU-mètre ci-contre, configuré pour afficher un niveau RMS, nous avons bien 0db PEAK (le VU-mètre VB-Audio affiche toujours les niveaux Max sous forme de petites barres.), mais seulement -4 db RMS (au lieu des -3db RMS que l'on obtient sur un son bipolaire normal).

C'est une question d'énergie donc de surface, et cette différence apparaîtra sur la mesure du niveau efficace (RMS). Comme le montre la figure ci-dessous, l'aire (bleu) du signal bipolaire (à gauche) est un peu plus importante que celle du signal unipolaire (à droite).

fig 03b


Le niveau d'un VU-mètre ?

le VU-mètre VB-Audio peut se configurer en VU-mètre analogique en utilisant le preset ANALOG VU (qui définit un comportement standard cohérent, lire la colonne de gauche de la fiche produit du VU-mètre). Notons que par défaut, il est configuré en mode DIGITAL VU, c'est à dire en PEAK / RMS mètre classique sur une échelle de db linéaire comme nous l'avons vu plus haut.

Un vrai VU-mètre, dans la réalité, mesure la puissance d'un signal électrique porteur de sons, ce qu'on appelle aussi le volume sonore. Ce volume qui est a rattaché à une notion de puissance n'est plus fonction seulement d'un niveau, mais aussi d'un temps. Apprécier la puissance d'un son, c'est donc apprécier le temps pendant lequel un niveau donné est maintenu. C'est ce que fait le VU-mètre.

C'est aussi ce que fait un doigt posé sur un plat sortant d'un four à 200 degrés. Si la température (le niveau calorifique) reste la même : 200°, c'est le temps pendant lequel le doigt va rester sur le plat qui va conditionner l'appréciation de l'énergie (calorifique) de ce plat.

Ci dessous 3 sons de même niveau crête (environ 0 db peak), mais qui ne fournissent pas la même énergie.

fig 04a
(example de son à 0db crête et -5db V.U.) Télécharger ce son (Fichier WAVE Stéréo 16bit PCM 350Ko)*

fig 04a
(example de son à 0db crête et -1db V.U.) Télécharger ce son (Fichier WAVE Stéréo 16bit PCM 350Ko)*

fig 04a
(example de son à 0db crête et +1db V.U.) Télécharger ce son (Fichier WAVE Stéréo 16bit PCM 350Ko)*

* Exemples de son publiés avec l'aimable autorisation de "Soap Parano".

De manière visuelle, on peut déjà remarquer que le dernier son présente une aire (en bleu) plus importante que le premier son. Le VU-mètre VB-Audio va vous aider à quantifier cette énergie en temps réel.

fig 05a fig 05b fig 05c
De gauche à droite, nous avons une photographie du VU-mètre VB-Audio pour chacun des trois sons présentés ci-dessus. Les VU-mètre VB-Audio affichent la valeur des maximums mais ici l'on préfèrera apprécier au jugé, le niveau moyen, c'est à dire le niveau visiblement atteint par les barres de couleur. Ainsi peut-on dire que nous avons 3db VU au moins entre le son 1 et le son 2, et que le son 3 est encore plus fort de 2 db VU par rapport au son précédent.

Remarquons que les photographies des VU-mètres ci-contres sont des instants qui se veulent représentatifs. C'est généralement plus facile d'apprécier le niveau en temps réel, au jugé et de manière grossière. En effet ici la précision de la valeur du niveau V.U. n'a que peu d'importance, comme pour un vrai VU-mètre à aiguille, on préfèrera s'intéresser à la position approximative de l'aiguille et son débattement, son comportement.


Un son qui voit son niveau osciller entre -3 et 0db VU sera perçu comme plus fort qu'un son qui voit son niveaux évoluer au dessous de -3db VU même si ponctuellement ce niveau monte à +1 ou +2db. Ensuite, l'appréciation du niveau dépend largement du type de son que l'on mesure. Par exemple le comportement du VU-mètre quand on mesure le niveau d'une ligne de percussion, n'est pas le même que s'il s'agit d'une orgue d'église. Il faut donc avoir une vue d'ensemble pour apprécier le niveau d'un VU-mètre à sa juste valeur.


VU-Mètre et audionumérique.

En audionumérique la mesure V.U. n'a de sens que sur un signal borné, un signal limité à 0db PEAK, c'est à dire sur un signal conforme à sa représentation sur son support de stockage. C'est pourquoi l'on utilisera le VU-mètre VB-Audio après limiteur ou après écrêtage du signal. Comme vu précédemment, l'intérêt de la mesure V.U. en audionumérique est d'apprécier l'évolution de la puissance du son, alors que le niveau PEAK reste stable (proche de 0db).


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