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Le sapin!

2010-11-30T03:57:00.001+01:00

Le sapin!
Originally uploaded by theFaton

Le sapin qui tue!

Avancement du DM²

2009-10-13T15:44:00.014+02:00

Voici un petit état des lieux sur l'avancement du DM² (Digital Mastering Mixer). Le premier article en parlant donnait un petit schéma fonctionnel haut-niveau permettant de cerner les limites de l'appareil. Ce schéma est toujours d'actualité, mais il fera l'objet d'une autre version plus "professionnelle" du projet. En effet, une V1 est en passe d'être finalisée, mais il s'agit d'un appareil plus simple dans la mesure ou ce n'est pas un mixer, mais simplement un convertisseur A/N avec DSP intégré.

Pourquoi ne pas tout de suite faire le DM² final??

Et bien ce n'est pas si simple de designer un appareil complet, surtout d'un point de vue électronique... J'ai créé certains éléments simples, mais je n'ai pas encore toutes les compétences pour intégralement réaliser le schéma convertisseur/DSP/micro-contrôleur et surtout la partie analogique... Donc en gros je me fais la main sur une V1 du DM². La version pro attendra encore un peu. Pour le moment je me base sur des cartes de développement. J'utilise la PCM4222 EVM de TI pour le convertisseur, et la SoundByte de Freescale pour le DSP. Un Arduino Mega sert de micro-contrôleur. J'ai tout interconnecté, il ne reste plus qu'à fignoler.
Une fois l'appareil finalisé, il s'agira de créer un PCB intégrant tout ça directement! Et ça, c'est un vrai challenge...

Bien sûr rien empêchera ( assez facilement d'ailleurs ) de faire évoluer la V1 vers un mixeur possédant une entrée/sortie stéréo analogique, ainsi qu'une entrée/sortie stéréo numérique. Mais ce n'est pas le but ici. L'idée est de simplement pouvoir créer quelques algorithmes d'analyse et de se familiariser avec les micro-contrôleurs AVR. J'ai pu également me faire la main sur l'aspect mécanique qui m'a posé quelques soucis lors du design du boitier.

L'appareil se présente sous la forme d'un rack 19" deux unités; il possède un écran VFD 64x256 ainsi qu'un vu-mètre 2x24 leds. L'alimentation est intégrée et plusieurs micro-contrôleurs sont utilisés.

Reste à finaliser l'appareil, faire quelques tests audio de qualité. Plus d'infos là dessus au prochain numéro!

Un logo pas comme les autres...

2009-04-30T17:47:00.016+02:00

Comme certains le savent, avec mon groupe les Burning Fools, on est en train de faire notre disque et là on a besoin d'aide pour choisir notre logo! Rien est définitif, mais dans l'idée, ça ressemblera à ça...

N'hésitez pas à cliquer dessus pour agrandir, et laissez des commentaires...

logo_in_situ_v1

logo_in_situ_v2

logo_in_situ_v3

logo_in_situ_v4

Merci de voter!!

P.S. Ces images sont soumises aux copyrights du créateur qui peut être contacté ici.

EDIT le 13 octobre 2009:

Pour information, le logo avec la tête de bouffon a été choisi, par ailleurs, la pochette définitive sera bientôt finalisée. En attendant, un aperçu retravaillé:

Digital Mastering Mixer

2009-02-07T13:54:00.029+01:00

Je vais présenter ici les prémices du projet DM² alias 'Digital Mastering Mixer', qui est un projet que je développe seul depuis plus d'un an maintenant. C'est une des activités qui me prend le plus de temps libre actuellement, et cet espace d'expression me permet aussi bien d'en parler que de littéralement formaliser le projet qui pour le moment est uniquement dans ma tête...
Donc, bien que cela n'intéresse probablement personne, cela me permet d'éclaircir quelque peu les choses et de définir clairement les tâches restantes à faire.

Il est fréquent de voir des gens qui passent énormément de temps à concevoir des systèmes plus ou moins utiles, surtout pour leur concepteur... J'ai pu remarquer ce phénomène au gré de mes recherches sur le net concernant le matériel audio. Beaucoup de passionnés dépenses une énergie folle à concevoir des choses qu'ils n'utiliseront jamais. Le domaine le plus frappant est probablement la conception de synthétiseurs qui intéresse énormément de 'Geek', qui finalement ne font jamais de musique avec leurs créations. Ces gens ne s'intéressent finalement qu'à la création du synthétiseur d'un point de vue purement technique. Ceci dit, c'est tout à fait respectable, et je suis souvent surpris par les compétences impressionnantes de certains...
Toujours est-il que ces gens avec lesquels j'ai pu discuter, m'ont donné l'envie de réaliser mon propre projet. Si eux le peuvent pourquoi pas moi?

Je suis intéressé par la création d'éléments utiles dans le cadre de mes enregistrements. Bien que cela puisse paraître désuet, je préfère le développement hardware sur DSP au développement classique sur PC. Je souhaite mettre au point du matériel orienté vers le mastering audio. Ce domaine est probablement un des plus passionnant, mais aussi un des plus chers de l'audio pro. L'idée est de créer un appareil de toute pièce qui me permettrait d'éviter l'achat d'appareils hors de prix, et surtout de pouvoir le customiser à volonter de manière à ce qu'il corresponde parfaitement à mes besoins.

Les besoins en question sont les suivants:
- mixage & traitement 100% numérique du signal sans pertes fontionnant en 24 bits
- une boucle analogique pour les appareils externes
- une boucle numérique pour les appareils externes avec une horloge de synchro
- une IHM avec encoders & un LCD
- des sorties haut de gamme pour le monitoring + sortie casque
- vue mètres précis
- traitements numériques spécifique au mastering du type dithering, conversion de formats
- traitement spatial du son
- egaliseur et compresseur/limiteur

J'ai commencé à sérieusement réfléchir à ce projet il y a maintenant plus d'un an, et il commence tout juste à se formaliser, notamment concernant les features... La démarches est longue et complexe car il est difficile de cerner exactement tous les futurs besoins à l'avance.
Dans un premier temps, le mieux est de regarder chez les constructeurs professionnels ce qui se fait. Encore faut-il les connaître... Je connais relativement bien le domaine de l'audio ainsi que les constructeurs, mais je découvre encore aujourd'hui de petit constructeurs indépendants dans ce domaine de l'audio qui est vraiment spécifique.

La marque qui m'inspire le plus est probablement Crookwood avec leur Master iMon qui reprend pour une bonne partie les points cités précédemment. Ceci dit certaines features relativement chers à mettre en œuvre ne m'intéressent pas, et il manque certain éléments, notamment concernant les traitements numériques, inexistants... Par ailleurs, à titre indicatif, on arrive assez vite à 8000€ pour un système complet. C'est l'élément qui fait mal, et qui fait réfléchir ;-)

Le Master iMon de Crookwood

Je peux également citer CraneSong dans mes premières inspirations, qui reste plus axé sur le traitement analogique, mais qui fait vraiment du très bon matériel. C'est d'ailleurs chez cette marque que je compte acheter les seuls éléments 'chers' du futur studio. En terme d'éléments repris, c'est surtout l'Avocet qui est un contrôleur d'écoute amélioré qui m'intéresse. Je l'apprécie surtout pour le design du panneau de contrôle ainsi que pour les fonctionnalités qui correspondent aussi à ce que je recherche hors traitements. Il faut compter 2500€ le bouton de volume quand même...

L'avocet de CraneSong possède un superbe vue-mètre

J'arrive aux inspirations concernant le traitement spatial du signal. La marque qui fait le traitement le plus en rapport avec ce que compte développer est probablement brainworx, qui met au point des traitements spatiaux vraiment efficaces. Cette marque allemande vend un plug-in 800€, qui reprenant les fonctionnalités de l'appareil hardware équivalent (qu'ils vendent également) coûtant lui 20000€. Je suis sceptique concernant la véracité de l'équivalence, mais pourquoi pas... Toujours est-il que pour avoir testé le plug-in, j'ai été bluffé par les fonctionnalités de traitement Mid/Side proposées.

Je ne vais pas m'étendre sur l'égaliseur et le compresseur, car rien n'est défini pour le moment, et c'est la dernière chose que je compte développer sachant qu'il existe déjà beaucoup de très bon égaliseur/compresseur. L'idée du projet étant surtout de créer un appareil innovant regroupant un certain nombre de fonctionnalités n'existant pas dans un seul appareil tel quel dans le commerce (Un égaliseur et un compresseur, ne sont pas très innovants).

Il reste la partie concernant le traitement numérique du signal spécifique au mastering. Cette partie est la plus obscure, car les constructeurs développent des algorithmes propriétaires, et la littérature concernant le sujet n'est pas très étendue. Mais c'est probablement l'un des domaines qui sera les plus intéressant à étudier. Les marques fournissant ce type d'appareil ne sont pas légion. L'appareil correspondant le plus à ces fonctionnalités est fabriqué par Lavry Engineering.
Le LE3000S Digital Finalizer qui embarque toutes les fonctionnalités nécessaires au traitement final d'un signal audio numérique. Je laisse le soin aux personnes intéressées d'aller jeter un œil à la fiche technique de l'appareil. Importer cet appareil coûte tout de même la bagatelle de 4500€.
Ces traitement sont souvent intégrés à des convertisseurs haut de gamme tel que le PrismSound, qui possède des fonctions de dithering améliorées. Le seul problème est le prix... à 9000€ le convertisseur A/N ou 9000€ le convertisseur N/A (2 canaux), ça fait quand même très mal au porte-feuille, et même un psychotique comme moi, ne dépensera jamais autant d'argent juste pour un simple convertisseur.

Le Dream AD-2 de PrismSound porte bien sont nom, il coûte le prix d'une voiture pour un convertisseur A/N 2 canaux... Mais il a l'avantage d'intégrer des traitements numériques haut de gamme.

Une fois le tour des produits des constructeurs effectué, il restait à définir les grands axes de développement. L'année écoulée à servie principalement à ça. Globalement, il s'agissait de définir le type de fonctionnalités, sans entrer dans les détails. Les fonctionnalités étant intimement liées au matériel, j'ai du parallèlement commencer à réfléchir à la plateforme de développement.

La plateforme de développement Analog Device ADSP-21369 EZ-Kit Lite

En terme de DSP, je possède déjà deux plateformes Motorola 56K. La première est le Chameleon de Soundart qui est quelque peu vieillissant, et qui malheureusement ne dispose pas d'entrées/sorties numériques. La deuxième plateforme est une carte de développement Soundbyte de Freescale qui est relativement récente. Ceci dit, les DSP Motorola manquent de marge dynamique et de puissance de traitement en comparaison des DSP Shark d'Analog Device. J'ai donc choisi une plateforme ADSP-21369 sous la forme d'un EZ-Kit Lite qui servira de base de développement. La carte peut facilement être interfacée avec un micro-contrôleur externe par le biais de ses GPIO.

Toute la partie micro-contrôleur reste à définir elle est représentée dans le cadre rouge dans le schéma ci-dessous:

Le premier schéma "officiel" du projet (après quelques dizaines de schémas papier...)

La partie encadrée en bleu représente les cartes d'entrées/sorties analogiques qu'il restent à développer également. J'ai déjà commencé à designer certaines parties concernant les convertisseurs, il reste principalement le système d'horloge et de synchro à définir.

Il reste énormément de chose à mettre au point, le projet dépasse à peine le stade de concept pour le moment. La suite se divise en trois étapes prenant à peu près une année de conception chacune:

- La prise en main du DSP, c'est à dire acheter la carte (400€) pour commencer à développer sur cette nouvelle plateforme et voir précisément les possibilités d'interconnexion.

- Finir de designer les entrées/sortie et l'horloge du système, ce qui permettra de créer un premier boitier sous forme de rack 19" contenant le DSP, et les entrées/sorties. Le tout sera à ce moment là piloté par USB à l'aide d'un PC.

- Interfacer le DSP avec un micro-contrôleur, concevoir une surface de contrôle et ajouter un écran LCD, ce qui permettra d'obtenir un système autonome. Une système basé sur un Linux embarqué me paraîtrait pertinent.

Tout ça peu paraître très long, mais imaginez combien de temps il faut travailler pour se payer le matériel cité précédemment : 8000+2500+20000+4500 soit 35000€ ?
Même s'il reste évident que n'étant pas professionnel du domaine je pourrais difficilement rivaliser avec les constructeurs pro, je pense qu'il est possible de faire un appareil performant dans un temps et à un prix raisonnable pour un amateur.

Voici encore un petit récapitulatif des livres que j'utilise pour apprendre les méandres du traitement audio...

La bible du mastering! Orienté plus application que technique, mais vraiment utile.

Bon livre très généraliste, mais que je conseille vivement pour introduire le sujet.

Pour moi, le meilleur livre sur le sujet.

Bon livre qui traite des DSP dans le cadre de l'audio, très technique, bon niveau en traitement du signal requis pour tout comprendre.

Livre nécessaire pour comprendre le précédent ;-)

La suite quand j'aurais commencé à coder sur le DSP Shark!

Les enregistrements jusqu'ici...

2009-01-02T16:00:00.008+01:00

Voici la listes des artistes enregistrés ces 6 dernières années. J'ai pu en oublier, mais je crois que tout le monde y est...

J'ai déjà touché à pas mal de styles différents, mais une large dominante metal persiste quand même ;-)
Forcement on ne se refait pas...

L'idée de cette liste est de permettre aux éventuels intéressés d'aller questionner ces groupes à mon sujet. Rien de mieux que le bouche à oreille pour la pub. A priori tout les gens enregistrés par mes soins étaient satisfaits du résultat final. Evidemment, j'ai énormément progressé entre les premiers enregistrements et maintenant. De même la qualité intrinsèque du groupe joue beaucoup. J'enregistre souvent la première démo des groupes, et justement, ils ne sont en général pas mûrs pour le studio. Ceci sous-entend qu'il ne faut pas griller les étapes et qu'un groupe qui irait directement en studio se ferait lyncher par un ingé son professionnel... (certains bassistes se reconnaîtront ici :-)
Il est intéressant d'écouter toute les démos que j'ai enregistré avec le même matériel pour tous ces groupes. On peut facilement entendre ma progression, mais aussi la progression relative du niveau des groupes que j'enregistre. Etant donné que je vieillis, les gens que je suis amené à enregistrer vieillissent également, bizarre non ;-)

Ambiance enregistrement

2003:

- Yann Siptrott: démo 6 titres (Rock/Folk)
- Utopik : EP 4 titres (Electro)
- Inner Faith : démo 6 titres enregistrés en one shot (Metal)

2004:

- Guilty Of Reason: démo 5 titres (MetalCore)
- Smash Hit Combo: démo 5 titres (HipHopMetal)
- Mikeprod: démo 7 titres (HipHop)

2005:

- Guilty Of Reason: 1 titre (DeathMetalCore)
- X-Endorphine: démo 5 titres (Metal)

2006:

- Kiss Of Nothing: démo 7 titres (Pop/Rock/Metal)
- Burning Fools: démo 4 titres (Metal)
- SimonElectroKitch: EP 3 titres (Electro)

2007:

- F.O.H. : démo 5 titres (Hardcore old school)

2008:

- One Size Fit All: démo 5 titres (Metal)
- Trib1: démo 5 titres (Rock)

2009:

- Burning Fools: 1er album fin février!! (Metal)
- ...

Utopikprod

2008-12-25T20:55:00.007+01:00

Après maintenant quelques mois, je me décide à ré-écrire quelque chose dans ce lieu d'expression.

Si j'écris cet article, c'est pour plusieurs raisons:

- Fait numéro un, j'ai décidé "enfin" de faire ré-éditer des cartes de visite dans le cadre des enregistrements que j'effectue depuis plus de six ans maintenant; cartes sur lesquelles apparait désormais l'adresse de ce site web.

- Fait numéro deux, par simple flême, et parce que je trouve inutile de consacrer un site entier à ce sujet, je souhaite utiliser ce "blog" pour mettre en place ma vitrine concernant "Utopikprod", sous-entendu beaucoup de choses concernant la musique, mais dans un premier temps principalement les enregistrements de groupes de métal et de rock passés et à venir. Les productions électros ainsi que d'autres projets parallèles sont amenés à figurer ici également.

"Utopikprod, mais qu'est-ce donc que cette chose?" Je traîne depuis plusieurs années ce "pseudo", que j'utilise pour qualifier de façon informelle mon travail dans le cadre de l'enregistrement et de la production musicale...
Cette explication est très vague, ce qui est logique dans la mesure ou je ne peux pas moi-même donner de statut exacte à cette entité qui représente plus ou moins un studio/futur label/boîte de dev audio... Disons qu'à priori d'ici quelques années, ce nom sera utilisé dans le cadre d'activités liées de près ou de loin à la musique. L'avenir nous dira laquelle de ces activités deviendra prépondérente sur les autres. La mise au point de matériel de mastering numérique haut de gamme se situe actuellement au même niveau d'avancement que la mise en place d'un label électro ou encore, que le développement de mon studio d'enregistrement qui lui fonctionne de puis quelques années à petit régime.
En termes de ressources, l'activité prépondérante reste l'enregistrement, cependant les productions électro pourraient prendre le dessus, le développement de matériel restant un projet à bien plus long terme...

Un article viendra présenter les groupes enregistrés jusqu'à maintenant, une série d'articles présenteront les futurs objectifs de l'entité Utopikprod, les développements matériels en cours et comme précédemment quelques sujets traités dans le cadre de la veille technologique ou du traitement audio.

Wineck

2008-09-28T17:55:00.005+02:00

A défaut de temps pour écrire quelque chose, les photos du Wineck ici...

Les ruines du Windstein et sa forêt en images...

2008-07-20T23:02:00.005+02:00

Voici quelques images de notre petite promenade dominicale dans la forêt du Windstein...

Les autres photos ici

Neurosis, sombre et abyssal...

2008-07-15T18:51:00.016+02:00

Aujourd'hui, rien de technique, mais quelque chose de plus "artistique"... Cela fait quelques semaines que je reste bloqué sur un groupe, qui bien qu'étant déjà arrivé à mes oreilles par le passé, ne m'avait jamais réellement fait accrocher. Certes, j'avais mis ça de côté sur mon disque dur en me disant que c'était intéressant musicalement parlant; mais ça avait l'air tordu, et je n'avais pas envie de me prendre la tête avec ce genre de groupe trop intellectuels pour moi, cependant...

Il se trouve que mon frère m'a donné un certain nombre de vidéos et de clips à regarder. Après avoir passé de longues heures à visionner quantité de bon groupes, arriva le moment ou je vis le clip de Neurosis s'intitulant Locust Star. Cette vidéo en noir et blanc filmée en 1996 à l'Ozzfest possède quelque chose de plus, cette rage et cette ambiance m'ont vraiment impressionné. Pourtant, je ne suis pas le premier venu en ce qui concerne le metal avec un grand "M", mais ce clip m'a réellement scotché à ma chaise, je me suis dit:

Ces types sont fous, mais qu'est ce que c'est lourd et qu'est ce que ça envoie...

Suite à ça, j'ai acheté le live de l'Ozzfest 96 d'où était tiré la vidéo, mais surtout l'album Through silver in blood d'où est tiré la chanson Locust Star. Cet album est d'une noirceur et d'une opacité, à faire passer My Dying Bride pour un groupe Folklorique Irlandais. Finalement, j'ai tellement accroché, que j'ai décidé d'acheter le dernier album sortie cette année, nommé Given to the rising, qui à mon sens est une pure merveille. Là ou Through silver in blood est vraiment produit avec un son opaque et qui malgré sa lenteur est vraiment très brutal, celui-ci garde le côté lourd en étant beaucoup plus lyrique. Il y a des passages qui pourraient presque faire pop/rock tout en gardant de lancinantes mélodies mineures saupoudrées de samples animaux et industriels. Certaines chansons sont très épurées et calmes. Même si par moment elles donnent "presque" l'impression d'une pointe de positivisme, elle gardent toujours un côté sombre, s'illustrant par le sentiment de vivre dans un monde post-apocalyptique...

Tout ce mélange de genres et cette ambiance spéciale me poussent à communiquer ma passion pour ce groupe, dont je suis en train de me procurer tous les disques. Je vous recommande donc une écoute approfondie de ces deux albums géniaux...

C'est une musique qui est tout sauf accessible, avec des morceaux lents et pesants (certains de plus de 10 minutes), mais qui une fois apprivoisés sont tout simplement fabuleux. Le style musical "serait" du post-hardcore selon les experts de la presse musicale, moi j'appelle ça bêtement du metal super lourd et sombre. D'ailleurs l'adjectif sombre, est probablement celui qui colle le mieux pour qualifier ce groupe qui ne passera probablement jamais en radio... Tant mieux ;-)

Petite visite du Schoeneck...

2008-07-14T18:52:00.005+02:00

Il faisait assez moche, mais c'est un beau château de notre contrée alsacienne...

Les autres photos ici...

µP CELL l'architecture de demain?

2008-07-10T15:46:00.016+02:00

Le µP CELL c'est l'avenir...

Je me permets de dire ça car il faut quand même dire que le petit processeur CELL équipe l'ordinateur le plus puissant de la planète! Eh oui en juin 2008 nos amis les ricains, et oui toujours eux, nous ont fait savoir que Roadrunner (c'est son petit nom) venait de péter les 1 petaFlops/s, soit 10^15 opérations à la seconde quand même. Moi je trouve que ça calme...
J'ai lu dans science&vie que ça représentait en 1 seconde, ce que tous les gens sur terre pourraient calculer avec une petite calculette de poche, en faisant ça 24h/24, 7 jours/7 toute l'année pendant 800 ans...

Evolution ou révolution? L'architecture est totalement différente des autres processeurs. Je parlais dans un article précédent du fait que les constructeurs de µP n'envisageaient pas de changer grand chose dans leurs architectures. Hors mis augmenter la fréquence ou encore ajouter des cœurs, il ne se passe plus rien depuis l'arrivée du Pentium 4 il y a 6 ans... Oui, mais c'est sans compter IBM, Sony et Toshiba, qui eux ont décidé au début des années 2000, de former une alliance pour développer la prochaine génération de µP. IBM avait déjà tenté le coup avec le PowerPC dans les années 90, mais il n'avais malheureusement jamais détrôné le bon vieux Pentium.

Alors pourquoi, maintenant cela devrait mieux marcher?
Eh bien parce que les problématiques ne sont plus tout à fait les mêmes... A l'époque des PowerPC et des Pentium premières générations, c'est tout juste si on lisait un CD-ROM interactif, et on était content de pouvoir jouer à Quake2 avec une Voodoo 3Dfx en 640/480...
Ce que je veux dire, c'est qu'à l'époque, on n'axait pas les performances sur les applications multimédia, mais sur la puissance de calcul brute. Ce qui était normal vu qu'à l'époque, on en avait besoin. Maintenant les processeurs sont largement assez puissants pour traiter les applications classiques, mais ne sont pas adaptés aux calculs Multimédia. C'est là qu'intervient le processeur CELL. Quand les ingénieurs d'IBM ont designé leur µP, ils se sont demandé de quoi les ordinateurs auraient besoins dans les années à venir. Eh bien, les ordinateurs ont besoin de pouvoir décoder du H.264 à la volée, de pouvoir calculer des millions de collisions à la seconde, et de calculer des transformées de Fourier en temps réel. Toutes ces opérations sont facilement calculables par des processeurs vectoriel, car il y a très peu d'opérations sur beaucoup de données. Ainsi les µP du type SIMD (Single Instruction Multiple Data) sont tout à fait préconisés. Eh je vous le mets dans le mil, le CELL possède 8 unités de calcul SIMD qui chacune font 2 calculs par tour d'horloge...

Les SPU sont optimisés pour effectuer leurs calculs sur les nombres flottants simple précisions. A chaque cycle ils sont ainsi capables d’effectuer une opération FMAC (Floating Point Multiply-Accumulate) sur quatre nombres flottants simple précision ce qui offre une performance de crête de 32 GFlops par SPU pour un processeur cadencé à 4 GHz. Entre nous, cela ressemble énormément à l'architecture d'un DSP. Toujours entre nous, les DSP ça fait 15 ans que ça existe, mais c'est un autre sujet sur lequel je reviendrai un autre jour.

Plus que des processeurs, les SPE sont de véritables petits ordinateurs vectoriels vu qu’ils disposent également de leur propre mémoire embarquée sous la forme de 256 Ko de SRAM appelée Local Store dans la terminologie Cell. On arrive ici au deuxième point crucial qui permet de telles performances: l'architecture NUMA utilisée dans le µP lui-même. Ordinairement, un ordinateur, ou du moins le modèle théorique standard utilisé pour représenter le couple µP/mémoire est de type Uniform Memory Access, où chaque µP accède à la même mémoire centrale....

Le CELL utilise une architecture interne de type NUMA (Non Uniform Memory Access), et ça c'est bon. L'idée c'est que les SPE sont destinés à effectuer du stream processing. Le stream processing consiste à appliquer un petit « noyau » d’instructions à un très large ensemble de données variées. Pour ce genre de situations les caches qui reposent sur les principes de localités (spatiales ou temporelle) ne sont pas adaptées car il y a très peu de chance que les données soient réutilisées. Un petit espace mémoire, dont l’organisation est à la charge du programmeur est donc plus indiqué.

Le PPE, alias le "chef d'orchestre": Il reste à parler du processeur "central" qui pilote les 8 SPE en leur envoyant les données à traiter. En effet, les SPE ne disposent "que" de 256 Kb pour stocker les données ce qui reste assez faible, ainsi, il faut en permanence que le processeur central fasse transiter de nouvelles données vers les SPE. Au final on obtient un "token ring" de SPE avec le PPE qui fournit le flot de données en streaming. On peut préciser que sous prétexte d'augmenter la vitesse d'exécution, ce PPE ne gère pas l'exécution du code OoO (Out of Order), ce qui est quelque peu gênant en cas de dépendances, car il faut attendre que l'instruction précédente soit finie pour continuer... Mais en contre partie, il fournie 2 threads d'exécution parallèle. Ceci permet à priori de compenser les pertes. Le problème est que le programmeur doit prendre en compte cette contrainte. En effet, s'il n'en tient pas compte, les temps d'exécution peuvent s'écrouler à cause des nombreux accès en mémoire cache générés.

La PlayStation 3 de Sony, vitrine du processeur CELL

Spurs Engine: Le SpursEngine, est le nom de l’implémentation du Cell selon Toshiba. Il est prévu pour être utilisé dans des PC portable et des produits grand public. Il n’intégrera que quatre SPE, au lieu de huit dans le Cell de la PlayStation 3. Ce processeur est prévu pour le traitement vidéo en direct, avec des applications comme l’encodage et le décodage du H.264 Codec vidéo qui fait partie de la norme MPEG-4 et qui est utilisé en particulier pour des disques haute définition ou la TNT HD. Toshiba compte proposer le SpursEngine à 1,5 GHz, ce qui devrait lui permettre de consommer moins de 20 W au final. Notons que le CPU de la PlayStation 3 travaille à 3,2 GHz avec huit SPE, ce qui le rend donc nettement plus puissant.

Conclusion: Sans vouloir crier victoire, j'ai tendance à penser que c'est vraiment l'avenir. Pourquoi, me direz-vous? Eh bien, parce que l'ordinateur le plus puissant sur terre est basé sur ce processeur, parce que la plus performante des consoles de jeux vidéo est basée sur ce processeur, parce que Toshiba commence à produire des co-processeurs de traitement vidéo grand public basés sur ce processeur. Ce n'est pas assez? Rendez-vous dans 10 ans ;-)

sources: ici et là

P.S. Je n'ai pas trop le temps pour mes petits articles vu que je rédige mon rapport de stage en ce moment, donc j'ai déjà ma dose de littérature journalière... Ceci dit, les articles recommenceront à une moyenne d'1 ou 2 par semaine à partir de mi-août après mes 2 semaines de vacances...

CPU vs GPU

2008-07-02T10:22:00.027+02:00

C'est toujours sympa de voir qu'on est dans le "move". Je lisais les news sur Tom's Hardware, (l'équivalent English de Hardware.fr) et je suis tombé sur un article qui explique exactement ce que je souhaite raconter aujourd'hui... (L'intéret des GPU comparés aux CPU) Cool me direz-vous? Bah non, je suis un peu frustré du coup, parce que Tom's Hardware paye des chroniqueurs pour écrire les articles, et que le monsieur de l'article en question, il s'est bien lâché avec un article de 15 pages! Donc évidemment c'est bien plus précis, étoffé et technique que l'article que vous vous apprêtez à lire. Mais, mon article est bien plus synthétique (vous n'aurez pas besoin de 45 minutes pour le lire), et surtout il est en français... J'avoue qu'il faut vraiment être motivé pour lire en entier l'article de Tom's Hardware qui est très long. Ceci dit, il est franchement bien fait (c'est très rare de trouver des articles valables sur le sujet), d'ailleurs je vais leur piquer quelques schémas ;-)

Notes:
GPU = Graphic Processing Unit (le µP des cartes graphiques)
CPU = Central Processing Unit (le µP des unités centrales)

superscalaire = µP capable d'exécuter plusieurs instructions simultanément

Petit historique: Dans mon précédent article, j'expliquais le fait que les CPU n'ont pas vraiment évolué hors-mis en terme de vitesse ces dernières années. Les processeurs superscalaires intègrent 4 unités de calcul. On a prouvé qu'il était inutile d'en avoir plus pour un programme procédurale traité par le CPU, sous-entendu, statistiquement, dans un programme, il ne sera jamais intéressant de calculer plus de 4 résultats à la fois, car on aura toujours besoin d'une donnée externe (à chercher dans le cache) pour pouvoir faire des calculs supplémentaires. Sachant cela, on comprend mieux pourquoi les fondeurs se sont orientés vers l'optimisation de la vitesse de calcul. Si les programmes ne permettent pas de calculer plus de choses en même temps, on va calculer une chose après l'autre plus rapidement.
Pendant ce temps là, un autre domaine a lui comparativement explosé: le domaine des cartes graphiques. En effet, là où les µP de type CPU stagnaient, les µP de type GPU devenaient de plus en plus puissants en adoptant de nouvelles organisation matérielles, qui changeaient à chaque génération de carte...

Voici une illustration des évolutions de l'architecture des cartes graphique ces dernières années:

Il faut bien comprendre que les cartes graphiques qui au début étaient assez rigides dans leur programmation, sont peu à peu devenues complètement programmables. Ainsi, les développeurs ont commencé progressivement à détourner l'utilisation de cette puissance de calcul pour faire des choses autres que du rendu 3d. L'intérêt de détourner la puissance de calcul des cartes graphiques est que si on compare l'évolution CPU/GPU en terme de puissance, on voit que les cartes graphiques ont dépassé allègrement la puissance de calcul des processeurs classique de type CPU...

Comment est-ce possible? Les CPU et les GPU ne fonctionnent pas du tout de la même manière, et ne sont pas conçus pour traiter le même type de données. Tout d'abord, il faut distinguer les processeurs scalaires des processeurs vectoriels. Un processeur vectoriel effectue la même opération sur un "vecteur" de données. En général ces processeurs sont composés de plusieurs unités de calcul, qui calculent en parallèle les résultats de plusieurs données différentes. Comparativement, les processeurs scalaires ne peuvent pas calculer autant de choses en même temps, mais peuvent mieux s'adapter à tout type de calcul. Les cartes graphiques intègrent des unités de calcul vectoriel. L'idée est qu'une seule carte intègre 16, 20, 96, 128 unités de calcul indépendantes qui chacune peuvent calculer des éléments différents simultanément, à la différence d'un processeur classique qui est tout seul pour effectuer tous les calculs. Il faut ajouter à cela le µP G80 de N'Vidia qui équipe les GeForce série 8. Ce µP a la particularité de posséder les avantages des deux. D'un côté nous avons une architecture massivement parallèle, avec des cartes possédant 128 ALU, d'un autre côté, ces ALU sont scalaires et peuvent donc traiter tout type de données... Autant dire que cela devient très intéressant, car l'on dispose alors de 128 "petits" µP qui travaillent en parallèle...

En contre-partie les GPU fonctionnent bien uniquement avec des données contigües en mémoire car chacune des unités de calcul possède peu de mémoire cache pour stocker les données à calculer. En comparaison, un CPU accède moins souvent à sa RAM, par contre un GPU a un accès beaucoup plus efficace à sa RAM qui souvent est plus rapide que celle d'un PC...
Le fait de paralléliser les tâches accélère l'exécution, mais un problème se pose tout de même... Tout n'est pas parallélisable dans un programme, c'est pourquoi, on a toujours besoin d'un processeur classique de type CPU qui va contrôler l'exécution tel que le ferait un micro-contrôleur pilotant un DSP. L'avantage est de déporter les calculs lourds sur les unités de calculs vectoriels. Les traitements vidéo, audio, 3d, physique sont calculables par GPU. On peut ainsi voir le GPU comme un co-processeur spécialisé.

CUDA ou le début de la fin: En 2007, N'Vidia a sortie une API nommée CUDA (en même temps que les G80) permettant de programmer la carte graphique pour faire tourner des applications diverses dessus, sans passer par les shaders graphiques, mais en codant directement en C.
Ce type d'API permet d'utiliser la carte graphique comme une puissance de calcul additionnelle au processeur de la machine. L'idée est de pouvoir remplacer un cluster de machines mono-processeur ou bi-processeurs, par une machine simplement équipée de plusieurs cartes graphiques montées en SLI. Le plus gros problème qui apparaît dans les réseaux de clusters vient des temps de latence qui apparaissent durant les échanges de messages entre les machines. Il faut passer par un réseau fibre optique pour obtenir des performances acceptables, mais surtout par des switchs spécifiques hors de prix pour faire transiter ces messages assez rapidement. L'avantage de la solution CUDA est de fournir un réseau d'interconnexion très rapide et peu coûteux, étant intégré sur une seule et même carte mère.

Exemple: Par le biais de l'API CUDA, on a la possibilité d'utiliser 4 cartes graphiques du type N'Vidia 8800 GTX, disposant chacune de 128 unités de calcul. Le système permet ainsi de fournir 512 unités de calcul parallèle, auxquelles le CPU de la machine pourra envoyer des traitements lourd à effectuer.

Pour résumer: L'avantage majeur est le coût des cartes graphiques, qui même si elles sont "relativement" chers, restent bien plus abordables qu'un système de cluster (notamment à cause du coût du système de communication inter-machines)... Un "pseudo cluster" basé sur cartes graphiques coûtera 5000-7000€, alors qu'un cluster basé sur machines indépendantes aura un coût plus proche des 15000€. Il devient alors possible pour de petites équipes de laboratoires de posséder un cluster pour ses expérimentations; le seul problème restant: pouvoir paralléliser correctement les programmes, mais ce problème récurrent apparaît également sur un cluster classique...

Conclusion: Les constructeurs ont compris que les processeurs "standard" ne suffisaient plus en terme de puissance de calcul. Dans l'article précédent, je parlais de parallélisation et de Multicoeurs. On voie que les cartes graphique utilisent une architecture massivement parallèle, ce qui nous permet de supposer qu'une fusion des deux architecture (superscalaire et vectorielle) est en marche. IBM, Sony et toshiba travaillent depuis quelques années sur le processeur CELL qui est intégré dans la Playstation 3. Ce processeur est composé d'un CPU "classique" assisté de plusieurs unités de calcul vectoriel SPU. Ce processeur étant très intéressant et il y a beaucoup de choses à dire, c'est pourquoi il fera l'objet d'un article prochainement ;-)

Sources:
Les cours de "Maître" ;-) alias Mr Olivier Nocent: ici
L'article de Tom's Hardware: ici
Un autre article: ici

CPU : L'avenir au parallélisme?

2008-06-30T16:29:00.026+02:00

Durant mes deux dernières années d'études, une partie de mes cours consistaient à comprendre et maîtriser les concepts utilisés dans les processeurs actuels. Ce domaine est passionnant, mais également très complexe. Il serait tout à fait impossible d'être exhaustif sur le sujet, car de très simples mécanismes prennent chacun plusieurs pages d'explications... Ce serait comme vouloir expliquer comment fonctionne Photoshop à quelqu'un qui n'a jamais touché un ordinateur. Photoshop en lui même n'est pas très compliqué, mais il faut avant cela comprendre beaucoup d'abstractions telles que la souris, le drag&drop, les menus contextuels, la notion de fichiers, ou encore la virtualisation des évènements, etc... Cependant, je ne peux m'empêcher de parler de ces technologies (en restant dans les grandes lignes), car c'est vraiment l'avenir!

note: µP = micro-processeur

L'évolution des CPU: Les CPU sont des µP généralistes qui permettent de calculer diverses choses. D'un point de vue chiffres, les µP stagnent depuis quelques années. Non-pas que cela n'avance plus, mais les avancées ne sont plus vraiment spectaculaires comme par le passé. Le Problème majeur vient du fait que l'on utilise (grossièrement) la même technologie de µP depuis 30 ans... Eh oui, c'est triste à dire, mais pendant 30 ans tout ce qu'on a fait, c'est réduire la taille de la gravure pour pouvoir mettre plus de composants et accélérer la vitesse. On peut faire une analogie avec l'automobile, sous-entendu, tant que ça marche on continue, même si on sait qu'on va arriver au bout dans pas longtemps...

Les µP Alpha ("Alpha" est le nom donné à l'architecture RISC 64 bits de Digital) qui étaient révolutionnaires (parallèles) en terme d'architecture ont été produit à partir de 1989 et n'ont jamais pu vraiment sortir des laboratoires car, cela gênait certaines personnes... De même les unités de calcul vectoriel (MMX, 3D Now, SSE, SSE2) ont mis un temps monstrueux à se développer.

Typiquement Intel a toujours suivi cette politique et a ainsi causé plus de tord que de bien dans le domaine de la recherche en µP. A l'opposé, AMD a toujours essayé d'innover dans la conception de ses µP, mais n'a jamais eu le temps de faire vivre ses technologies assez longtemps pour qu'elles arrivent à maturité, toujours obligé de se concentrer sur l'affinage des gravures pour suivre Intel en terme de vitesse, c'est à dire commercialement parlant.

Le problème est que pendant longtemps, les gens ne voyaient que la vitesse de cycle des µP pour en définir l'efficacité. Ceci dit, c'était vrai sur les premières générations de µP puisque, l'architecture matérielle était 90% identique d'un µP à l'autre. Actuellement, la vérité est tout autre... On est arrivé dans les années 2000 à avoir des µP Intel Pentium 4 qui montaient à plus de 4GHz! Ces µP étaient "trop rapides" pour le reste de la machine, ils ne travaillaient pas la moitié du temps. C'est pourquoi on a cherché de nouvelles technologies non-plus basées sur la puissance brute, mais sur la multiplicité...
Mais avant d'aller plus loin, voyons ce qui nous limite sur les processeurs mono-cœur?

La RAM est une bouteille de 75cl de bière, le CPU quelqu'un d'assoiffé: Voici un petit exemple qui montre clairement que la limitation ne vient pas de la vitesse du µP, mais de sa capacité à traiter un plus grand nombre d'instructions "à la fois", sachant qu'on arrivera difficilement à envoyer plus de données dans un ordre arbitraire. Il faut bien comprendre qu'avec un flux de donné constant, il n'y a aucun soucis, mais cela sous-entendrait un programme parfaitement linéaire, ou "procédural", ce qui dans la pratique n'existe pas vraiment, sauf cas d'école...

Bus mémoire vive (RAM) 1600 MHz/temps d'accès moyen 100ns
|
v
Bus de la carte mère 1600 MHz/temps d'accès moyen 200ns
|(goulet d'étranglement)
v
Mémoire cache L2 2Mo 4GHz/temps d'accès moyen 1ns
|
v
Temps d'exécution µP 4GHz cycles/secondes avec 4 instructions simultanées

Le problème du goulet d'étranglement montré ci-dessus met en évidence ce que l'on appel un défaut de page ou défaut de cache. Cela signifie que pour faire des calculs, il faut aller chercher des données en RAM qui ne sont pas dans la mémoire cache du µP et ainsi perdre beaucoup de temps...
Un programme bien codé tiendra compte de ce type de subtilités. Prenons un exemple théorique. Un cache de 64 octets signifie qu'il pourrait stocker 8 entiers de type "int" en mémoire sans aller en charger d'autres. Il serait intelligent de faire une boucle qui avance de 8 en 8 pour qu'a chaque tour de boucle (chargement de mémoire cache), il puisse effectuer les calculs sur tous ses éléments chargés.

Si l'on regarde les choses d'un point de vue réaliste, on peut dire qu'on travaille actuellement sur les processeurs les plus rapides que l'on sait fabriquer, en se basant sur l'architecture X86 habituelle. Les gains de performances basés sur cette technologie resterons minimes dans les années à venir. C'est pourquoi, les constructeurs se sont mis à fabriquer des µP Multicoeurs ces dernières années. Le problème, c'est qu'on ne voie que très peu d'évolution en terme de performance avec ces processeurs. C'est ce qui se nomme la crise du Multicoeur.

Les Multicoeurs, la solution? Le problème de cette crise des Multicoeurs, c’est que la façon dont on écrit la plupart des codes informatiques repose sur des processeurs ne disposant que d’un seul cœur, voire quelques cœurs, mais pas plus.

De ce fait, les logiciels actuels commencent à partir dans le décor. Il ne sont pas faits pour exploiter les processeurs Multicoeurs qui arrivent sur le marché depuis quelques mois. Cela tient la route avec le nombre de cœurs actuels où le problème n’est pas encore extrêmement critique, mais au-delà 16-20 cœurs, comment va-t-on faire ?

L’aspect procédural des langages de programmation actuels est directement mis en cause. Un programme qui dit : “tu fais ça puis ça et ensuite ça”, ne dit pas qui le fait, et comment l’exécution des tâches doit être répartie et éclatée sur X processus possédant Y cœurs.

On peut bien sûr spécifier “en dur” des logiciels pour qu’ils exploitent des processeurs Multicoeurs. Écrire des programmes qui tirent partie de plusieurs cœurs de processeurs est une chose, mais que va-t-il se passer quand le nombre de processeurs multiplié par le nombre de cœurs va être à la fois très important et en même temps indéterminé ? Comment va tourner mon logiciel calibré pour 8 cœurs avec 64 cœurs ?

La solution: C'est la programmation parallèle qui permet d'utiliser pleinement les ressources matérielles de 8, 16, 128 µP simultanément sans aucun problème pour un même programme. Les langages adaptés du type MPI sont au point, mais demandent malgré tout une refonte complète des logiciels tels qu'ils sont écrit pour l'instant. Le problème vient donc des programmeurs, qui n'ont pas l'habitude, ni souvent même les compétences pour programmer en parallèle. Il faut avouer que cela peut rapidement devenir très complexe, et que cela n'est pas à la porté de tout le monde en terme algorithmique. Cela, dit tout porte à croire que l'on se dirige progressivement vers ça, en effet les premier jeux, et les premières applications à tirer partie des Multicoeurs font leur apparition depuis plus d'un an. D'ailleurs, cette transition en douceur vers le "parallélisme logiciel" est plus que nécessaire pour laisser le temps aux développeurs de se former aux nouvelles techniques...

Exemple TRES simple: Imaginez que l'on possède un tableau de 1 000 000 000 000 de données, qui sont des nombres flottants. On veut trier ce tableau dans l'ordre croissant et pour cela on dispose d'une machine munie de 100 µP. L'idée est qu'un µP travaille dans un contexte qui lui est propre avec une mémoire qui lui est propre également. Pour simplifie l'exemple, on considère que le tableau est stocké dans une mémoire commune aux différents µP.
Chaque µP va trier un bout différent du tableau, ainsi on ira 100 fois plus vite qu'avec un seul µP. Là où cela se complique, c'est qu'il faudra à un moment que chaque µP fusionne son résultat avec les autres µP. Cette opération de fusion nous fera perdre du temps, car chacun des 100 µP va devoir comparer avec son suivant sa valeurs plus grande et plus basse et ainsi fusionner les deux sous-tableaux triés en un plus grand sous-tableau, qui lui même ira fusionner avec le sous-tableau du µP suivant, etc...

On voit dans cet exemple trivial que les choses peuvent vraiment devenir compliquées sachant que là, c'est l'exercice algorithmique le plus simple...

Conclusion: J'ai décrit très grossièrement le problème principal des µP, qui finalement ne vient pas vraiment des processeurs eux-mêmes, mais plutôt des éléments et de l'architecture matérielle générale qui les accompagnent. Les difficultés techniques et logicielles permettant de paralléliser les programmes sont loin d'être entièrement résolus, car même si les outils existent, il faut prendre en compte le temps d'adaptation des développeurs. Il reste à comparer ces évolutions à celles des cartes graphique pour pouvoir mieux prédire l'avenir, ce qui laisse présager de grands changements pour l'industrie logicielle dans les années à venir... Mais cela fera l'objet d'autre article ;-)

sources: ici, ici et ici
et ici

La nature elle aussi discrétise...

2008-06-27T09:27:00.018+02:00

Mais qu'est ce que je raconte là? La nature elle aussi discrétise les choses, ça ne veut rien dire...

Petit rappel: "discrétiser", c'est la même chose qu'échantillonner. En fait, ça veut dire prendre des échantillons de quelque chose pour reconstruire par la suite cette chose sans l'avoir intégralement saisie.

La courbe représente la réalité et les points sont les échantillons. On remarque intuitivement que si il n'y a pas assez d'échantillons, on risque de ne pas pouvoir reproduire exactement la courbe(c'est ce qui est montré sur la deuxième courbe). Par ailleurs, le procédé appelé interpolation, permet de créer des points inexistants entre les points existants, par le biais de moyennes.

Les modèles viables de simulation ne peuvent pas uniquement se baser sur de l'échantillonnage, ce serait trop lourd à gérer.

En réalité dans les programmes de simulation physique ou astronomique, le calcul des points intermédiaires fait l'objet de recherches, car c'est un des éléments les plus cruciaux du "Numérique" avec un grand N, car moins il y a d'échantillons, moins il y a de calculs à faire...

Il existe tout un tas de façons différentes pour créer ces fameux points intermédiaires. Ces méthodes donnent souvent de meilleurs résultats en prenant moins d'échantillons grâce à de l'échantillonnage adaptatif. Ces méthodes basées sur la courbure et la Ck continuité sont cependant mathématiquement assez complexes à décrire (personnellement, je m'y perds un peu) et ce n'est de toute façon pas le sujet ici.

Résumons: la base de l'échantillonnage->le monde réel est continu, possède des notions telles que l'infini. Le numérique capte le réel en saisissant à des instants t définis, des échantillons discontinus du réel qui par la suite permettrons de reproduire une courbe pseudo-continue par le biais d'interpolations, qui en audio par exemple sont simplement effectuées électroniquement par des filtres passe-bas.

Revenons à nos moutons: On peut faire l'analogie entre certaines choses de la vie et le monde numérique. Je vais donner un exemple qui illustre mon propos.

L'homme est un ordinateur: En effet, il suffit de prendre en exemple de système de vision humain. L'oeil est composé de nerfs, de bâtonnets, et de cônes. Ces "capteurs" produisent une image ayant une certaine résolution loin d'être parfaite. Le cerveau génère ensuite une image basée sur des interpolations pour améliorer le rendu, comme on le ferait avec une texture sur un écran d'ordinateur.
Le nombre de bâtonnets défini la résolution de l'image transmise au cerveau. Si on part du principe qu'environ 10 bâtonnets moyennent la sensibilité pour un nerf, on arrive à une résolution d'environ 5000 dpi. Sans entrer dans les détails du système optique de l'œil, il faut quand même se rendre compte que ces 5000 dpi sont stockés sur une très petite surface dans l'œil. L'homme a des yeux qui envoient l'image discrétisée au cerveau avant que celui-ci ne l'améliore pour notre perception consciente. La plupart des animaux ont une résolution beaucoup moins bonne que celle de l'homme comme s'ils disposaient d'une caméra standard là où l'Homme a droit au modèle HD ;-)

Conclusion: Les écrans arrivent depuis de nombreuses années à berner nos sens, ce qui comme pour l'audio, prouve que la réalité est uniquement dépendante de nos sens et de notre perception...
L'univers lui même est discret: Les particules ou quanta de matière forment la plus petite unité perceptible... N'ayant pas envie d'entrer dans de grands débats philosophiques, je dirais simplement que dans quelques millénaires, la technologie arrivera probablement à discrétiser le monde à sa propre échelle, arrivant ainsi à la frontière entre discrétisation et réel. Bienvenue dans la matrice...

sources: ici

Le disque vinyle c'est mieux que le compact disc...

2008-06-26T16:14:00.021+02:00

Combien de fois ai-je entendu ça? Combien de milliers de posts ont été postés à propos de ce sujet? J'aime beaucoup le son du disque vinyle, mais de là à dire que la qualité du son est mieux que celle d'un CD...

"Mais tu ne comprends rien! Le vinyle procure une profondeur analogique dans les basses que tu n'auras jamais avec un CD composé de 1 et de 0!"

Le disque vinyle utilise le plus vieux procédé utilisé pour retranscrire la musique sur un support matériel. Des sillons sont gravés "analogiquement" sur un disque en matière plastique polluante. Pour diverses raisons, "beaucoup de gens" préfèrent les vinyles aux CDs. On va essayer d'expliquer ces raisons et de démontrer pourquoi le CD est beaucoup mieux que le vinyle en terme de qualité audio.

J'ai trouvé un blog qui pourra vous donner un point de vue différent du miens. Ce blog me servira de point d'entrée pour illustrer mes propos. Le texte regorge d'arguments typiques, que l'on entend quand on discute avec des anti-CD: ici

Evidemment, comme la plupart du temps avec "les mythes et légendes urbaines de l'audio", on a ici à faire face à des gens qui mélangent les choses, et qui traitent un problème purement technique d'un point de vue émotionnel et sensoriel.

Mes arguments:

Premièrement: Le vinyle ça fait bien. Eh oui, beaucoup de gens aiment se la jouer rétro, et ressentent un besoin irrépressible de prouver qu'ils ont raisons d'acheter des vinyles (surtout que c'est pas donné, donc faut bien se trouver une raison). Alors que toi pauvre idiot lobotomisé par la société de consommation, tu achètes tes CDs chez Auchan, ce qui prouve bien que tu n'as rien compris à la vie.

Deuxièmement: Il paraît logique que dans les années 80 les ingénieurs de chez Sony et Philips étaient des idiots, car ils ont inventé un support audio de moins bonne qualité que le support en place depuis 30 ans ;-)

Troisièmement: Depuis le milieu des années 80, la plupart des enregistrements ont été fait sur bandes numériques (DAT, etc...). De nos jours, tous les enregistrements sont fait à l'aide de supports numériques... Ils sont de plus normalisés au format redbook (norme pour le CD) dans les studios de mastering. Donc même si un enregistrement est destiné uniquement au vinyle, il sera très probablement issu d'un enregistrement numérique. On perd donc tous les "hypothétiques" bénéfices (les fameuses basses inaudible, blablabla) d'un enregistrement/gravure tout analogique.

Quatrièmement: Des équivalences peuvent êtres faites en terme d'échantillonage. Celui-ci serait de l'ordre de 30KHz pour le vinyle. Selon les lois de Shannon et Nyquist on sait qu'un support peut reproduire un son d'une hauteur en fréquence égale à la moitié de la fréquence d'échantillonnage(Fmax = Fe/2). Ainsi, un vinyle reproduit très difficilement les fréquences au delà de 15 KHz. Il y a donc une coupure net dans les fréquences aigües. Mais, le problème majeur vient surtout de la dynamique(et oui encore...). Un vinyle monte au mieux à 70 dB! Cela équivaut à un disque codé sur 12 bits. Du coup, le son devient beaucoup moins vivant et pêchu. Au final, le son ayant peu de dynamique, est concentré principalement sur les basses fréquences et les médiums, mais surtout, il y a un manque de définition et de clarté dans les hautes fréquences.
Certaines personnes appellent ça un son plus rond et plus chaud. D'autre appellent ça un son pourri :-) Evidemment, d'un point de vu physiologique cela donne un son moins agressif, et ayant plus de basses, vous savez les fameuses basses, celles qu'on entend pas, mais qui changent tout...

Face à ça: le Compact Disc et le DVD audio...
Compact Disc: 44100Hz 16 bits 96 dB de plage dynamique

DVD audio : 192000Hz 24 bits 145 dB de plage dynamique

Pour ma part, ça suffit à clore le débat, mais bon restons fairplay, voyons comment fonctionne un vinyle...

Venons en à la technique: "Un Vinyle comment c'est codé ?"

RIAA: Abréviation de Recording Industry Association of America.

Dans le monde de l’enregistrement audio le sigle RIAA est souvent utilisé pour désigner:

* un type particulier de circuit d’égalisation
* une fonction de transfert du signal audio

Principe: Lors de l’enregistrement d’un disque vinyle, le signal n’est pas gravé tel quel, mais subit une égalisation. Avant d’être reproduit, ce signal doit être ré-égalisé en sens inverse pour être suffisamment fidèle. Dans les premiers temps de l’enregistrement électronique, chaque producteur appliquait sa propre correction. En 1952 le RIAA établit une courbe de correction à adopter par l’ensemble de l’industrie du disque.

Les raisons pour lesquelles une égalisation est nécessaire sont essentiellement trois:

* la lois de Faraday-Neumann-Lenz
* le support physique
* le bruit

La loi de Faraday-Neumann-Lenz: C'est la loi de l'induction électromagnétique. La bobine qui guide le stylet d’incision ainsi que celle qui reproduit le signal obéissent à cette loi. Il existe un rapport entre la vitesse du stylet et la tension; plus la vitesse du stylet (donc la fréquence du signal) est élevée, plus le niveau du signal gravé sera faible, et inversement lors de la reproduction.

Le support physique: La place disponible sur le disque pour les sillons ne serait pas suffisante pour enregistrer les hautes et les basses fréquences comme elles sortent de la bobine en gardant un niveau suffisant pour les hautes fréquences. Il faut donc atténuer les basses fréquences pour que leur modulation rentre dans la place disponible, et il faudra à nouveau une correction inverse à la lecture.

Le bruit: Le support vinyle produit beaucoup de bruit dans la région des fréquences plus élevées. Ce bruit est difficile et coûteux à maîtriser, surtout en phase de lecture. Par une augmentation du niveau d’enregistrement du signal dans cette région et une atténuation en lecture, on minimise l’impact de ce bruit. Evidemment, cette correction provoque une accentuation des bruits en basse fréquence, qu'il faudra aussi corriger autant que possible.

La courbe RIAA: Il existe en réalité 2 courbes RIAA inverses: celle à appliquer lors de la gravure et celle à appliquer lors de la reproduction. Mais la première concernant seulement les fabricants, le terme a fini par désigner la seconde. Il s’agit d’une pente descendante entre 20 Hz et 20 KHz. Les fréquences à corriger et les atténuations à appliquer sont exactement définies et l'atténuation totale entre les niveaux à 20 et à 20 000 Hz est de l’ordre de 40 dB!

Tout ça pour dire que ce n'était pas tip top d'un point de vue technique le vinyle...

Conclusion: Je n'ai pas un avis tranché sur le fait que le vinyle produit ou non un son plus agréable ou vivant que le CD. Simplement, j'estime que les supports numériques sont plus propres et que leurs performances techniques dépassent très largement les capacités sensorielles humaines. Il paraît donc inconcevable de dire que le vinyl, stocke d'une meilleure façon la musique qu'un CD.
Certes, la gravure est analogique, mais une fois encore, les contraintes techniques liées au support font qu'elle devient moins efficace qu'un stockage numérique. Un mp3 encodé en 320 Kb sonne mieux qu'un vinyl sans aucun doute...

Les magasins haut de gamme pour audiophiles avertis vendent des platines vinyles et des préamplis RIAA très chers (>5000€). Cela pourrait faire penser que je me trompe sur toute la ligne? Mais il ne faut pas oublier que les gens qui achètent ce matériel très élitiste sont des gens qui écoutent la plupart du temps des enregistrements existants uniquement sur support vinyle...

Sources: ici et ici

La quantification: sur combien de bits?

2008-06-25T11:07:00.007+02:00

Il est fréquent de lire des choses totalement aberrantes concernant la quantification dans le cadre des traitements audio. Dans l'article précédent, une phrase cité m'a fait énormément rire, c'est pourquoi, j'aimerai pouvoir expliquer la bêtise de cette réflexion...

l'échelle de calcul si la sommation (summing) se faisait au moins sur 64 bits on aurait beaucoup plus de dynamique et de précision

Posons les bases:
dB = 20 * log10(n1/n2).

L'échantillonage audio fait appel à la quantification pour évaluer à un moment t donné quelle intensité/pression accoustique est produite et ainsi transcrire numériquement une valeur (en général une tension issue d'un micro) en binaire. Le nombre de bits de codage, permettent de transcrire cette valeur avec plus ou moins de précision.

Exemples:
4 bits -> 16 valeurs
16 bits -> 65536 valeurs
24 bits -> 16777216 valeurs
32 bits -> 4294967296 valeurs
64 bits -> 18446744073709551616 valeurs

Un Compact Disc est codé sur 16 bits, un convertisseur de bonne qualité converti les données analogiques en 24 bits, un logiciel de montage audio (Cubase ou autre) travaille en 32 bits à virgule flottante. Certain plug-ins de traitement audio travaillent en 64 bits.

L'oreille humaine: Tout le monde a déjà vu cette fameuse courbe de Fletcher-Munson qui permet de définir les mesures "standard" de sensibilité de l'oreille humaine en fonction des fréquences perceptibles, sur une échelle logarithmique.

Il faut tout de même préciser que ce sont des mesures faites sur un échantillonnage de personnes, rien ne dit que tout le monde possède exactement les mêmes capacités auditives, sachant que la plupart des gens ont un creux due à la fatigue auditive situé entre 1000 Hz et 3000 Hz (fréquences les plus courantes dans la vie de tout les jours).

On peut définir la plage dynamique comme étant égale à la plage dynamique située entre le seuil d'audibilité et le plus fort son tolérable. Le plus fort son tolérable dépend lui aussi de la personne; toutefois, on considère généralement que le seuil de la douleur se situe entre les niveaux de la pression acoustique de 130 et 140 dB. La plage dynamique maximale absolue de l'oreille humaine se situe donc autour de 140dB à 1kHz, mais bien en deçà aux basses et hautes fréquences. Fielder a calculé que la plage dynamique nécessaire à une reproduction naturelle était de 122 dB. En prenant en compte les performances des microphones et les limitations des enceintes grand public, cette spécification est tombée à 115dB.

Le rapport signal/bruit d'un signal idéal de n bits peut être approximativement donné par : (6.02n + 1.76) dB. Ceci implique un rapport signal/bruit théorique approché d'un peu plus de 6 dB par bit. Un convertisseur 16 bits doit afficher un rapport signal/bruit autour de 98 dB, et un convertisseur 8 bits autour de 50 dB.

Faisons un calcul simple et méchant:
24 bits x 6 dB + 1.76 dB = 145.76 dB

Tiens, c'est drôle avec 24 bits de résolution, on arrive à coder pour chaque fréquence une plage dynamique suffisante pour faire exploser les tympans...
Juste pour information, Cubase 4 ainsi que la plupart des logiciels font les calculs en 32 bits à virgule flottante dans le moteur audio(ce qui équivaut à 48 bits en virgule fixe). Sans avoir à revenir sur l'explication du binaire (cf. article précédent), vous imaginez bien que c'est amplement suffisant pour arriver à faire des troncatures humainement inaudibles lors des opérations telles que les sommations et autres modifications du signal.

Conclusion: Pour en revenir à notre citation du début: à quoi pourrait bien nous servir un moteur audio sur 64 bits?? et bien à priori à rien... En terme de mixage numérique, 32 bits en virgule flottante ou 48 bits en virgule fixe sont amplement suffisants pour un traitement optimal des calculs internes.

Côté supports: Un CD est codé sur 16 bits avec 98 dB de plage dynamique, c'est bien mais pas top. L'idéal serait un nouveau support codé sur 24 bits avec 145 dB de plage dynamique, ce qui est parfait. Il faut attendre de voir quel support futur vont choisir les industriels. Le SACD qui tend à se répandre n'utilise pas la même technologie d'échantillonage (technologie sur 1 bit basée sur le Direct Stream Digital ), permettant d'obtenir une plage dynamique de 120 dB ce qui est déjà très bien (le seuil idéal étant calculé à 122 dB).

Il faut ajouter qu'il existe des limitations matérielles. Les meilleurs convertisseurs A/N du marché sont en 24 bits (j'ai lu quelque part qu'on arriverait peut être à en faire qui tourne en 32 bits). Cette limitation est physiquement très difficile à surmonter de part la nature sensible des capteurs très haut de gamme. Lors du mixage d'un CD classique, le fait de disposer de 24 bits lors du mixage permet d'avoir une réserve dynamique utile et même nécessaire lors des traitements audio, mais au final on revient à 16 bits par un procéder de dithering.

La plupart des gens ont les oreilles trop abîmées pour pouvoir percevoir le moindre changement de qualité entre 16 bits et 24 bits. Il est humainement impossible d'entendre la différence entre une quantification à 24 et 32 bits, donc quel intérêt de monter à plus de 24 bits? Marketing, oui je sais...

Enfin, même dans le cas du 24 bits, il faut disposer de lecteurs, d'amplificateurs et d'enceintes permettant de reproduire une telle qualité. Les lecteurs MP3(la bonne blague) et autres chaines hifi classiques incluent toutes sans exception des traitements numériques bas de gamme du type Bassboost et autre égaliseurs, qui en présence d'un support codé sur 24 bits, détruiraient le signal avec un traitement interne sur 16 bits avant reproduction. On peut en déduire que les supports audio 24 bits ne risquent pas de se généraliser tout de suite...

Le summing audio

2008-06-24T10:18:00.004+02:00

Le summing audio est un sujet qui me passionne depuis quelques mois, et qui apparaît de façon récurrente dans les forums, notamment dans les forums d'ingé son amateurs/semi-pro qui sont souvent très mal informés d'un point de vue technique/scientifique et surtout qui sont souvent persuadés à tord de la véracité des mythes et autre légendes urbaines de l'audio. Il n'est d'ailleurs pas possible de discuter objectivement de ce type de choses sur un forum non-professionnel...

Qu'est ce que le summing audio: Le summing audio, signifie simplement additionner plusieurs piste audio pour obtenir au final une piste stéréo que l'on pourra graver sur un CD. Concrètement, c'est l'opération de base qu'effectue une table de mixage, à la différence près qu'on ne dispose pas ici d'équaliseur, compresseur ou autre réglage du son.
Un sommateur, c'est simplement une boîte qui possède plusieurs entrées analogiques différentes (en général 8 ou 16) et qui possède une sortie stéréo qui "mixe" les différentes entrées de façon analogique.

La problématique: En gros il s'agit de déterminer si additionner des pistes audio de façon analogique (avec du matériel, des cable, etc...), "sonne" mieux qu'additionner des pistes de façon numérique?
L'idée de départ du sommateur analogique n'est pas mauvaise, mais simplement un peu détournée pour des raisons marketing. Ce qui me gêne c'est que cela se base sur la frustration des amateurs, qui ne pourront jamais se payer une grosse table de mix Neve ou SSL, et qui pour se rassurer un peu, se disent chouette pour 3000€, je peux avoir une boîte sur laquelle il y a écrit Neve ou SSL et puis ça sonne pareil, du coup je vais avoir le gros son... Humm nan, ça se saurait, en fait là, tu payes 3000€ pour avoir un logo sur une mixette.

Mythe de l'audio N°1: La sommation analogique, ça "sonne" mieux que le numérique...

Partons de l'hypothèse que la sommation audio fait appel à des composants électronique passifs, qui en principe ne colorent pas le son. Sachant qu'on parle ici de matériel très haut de gamme, cablé en classe A qui en principe permet d'obtenir un véritable pathtrue clean de chez clean. Pourquoi ce matériel qui est sensé être totalement neutre améliorerait, réchaufferait ou dynamiserait le son?? De plus il faut ajouter que l'analogique fait toujours appel à des composants, qui même s'ils sont au top, vont générer un bruit même infime (0.0001 dB), alors qu'en numérique, on additionne bêtement les 1 et les 0, donc aucun bruit n'est généré.

Mythe de l'audio N°2: La sommation numérique limite la dynamique du son, parce que si on additionne 24 bits + 24 bits, et bah 32 bits ça suffit pas pour tout stocker, du coup ça fait des craquements...

Pour les gens qui ne connaissent pas le binaire, en fait un bit de plus, c'est à chaque fois tout ce qu'on a avant x2...

Exemple: 24 bits = 16 777 216 valeurs
32 bits = 4 294 967 296 valeurs

Donc déjà là de base on peut additionner 256 pistes qui auraient toutes le volume max avec une dynamique codée sur 24 bits dans un moteur audio 32 bits... Pourtant quand on lit certains posts, on pourrait croire qu'avant les sommateurs analogiques, on ne pouvait pas mixer plusieurs pistes audio avec du matériel numérique.

Pourquoi, une fois de plus, ce type de matériel n'a rien à faire chez un amateur?
A priori, quand on enregistre une piste audio elle est numérisée sur disque dur ou sur bande numérique...
On obtient ainsi la chaîne classique: instrument->micro->préampli->CAN->DisqueDur
Il faut préciser ici que l'étape la plus cruciale se situe au niveau de la conversion analogique->numérique dans le CAN. Tout le problème du débat se situe là... On cherche à améliorer le son avec un sommateur analogique, alors que l'on fait des prises de son avec une qualité moyenne.
Il faut en effet préciser que la plupart des semi-pro ne possèdes pas des convertisseurs analogique/numérique de qualité suffisante pour pouvoir profiter d'une éventuelle "dynamique/coloration/patate" apportée par un sommateur analogique. En effet, chaque conversion A/N va "pourrir" le son en lui enlevant justement de la dynamique et de la clareté... Un convertisseur stéréo A/N haut de gamme coûte à lui seul 3000 à 5000€. Un convertisseur N/A haut de gamme avec 16 pistes coûte également plus de 5000€... Au final, dans l'histoire le sommateur coûtera peanuts en comparaison du prix des convertisseurs et de la carte son. Ces propos peuvent paraître excessifs, mais très clairement la qualité des convertisseurs de qualité standard, est largement inférieur à la qualité audio intrinsèque des sommateurs analogiques, d'où une incohérence totale...

Malgré tout ça, un sommateur analogique, c'est plutôt cool non?
Et bien oui... Malheureusement pour le portefeuille, ça reste un appareil très intéressant. Je dirais qu'il ne faut pas voir le sommateur comme un élément dans la chaîne audio qui permettrait d'améliorer le son. L'intéret de ce type de produit est plus lié aux fonctionnalités annexes qui y sont souvent associées. Il peut être intéressant pour quelqu'un possédant des effets de mastering analogiques très haut de gamme, de pouvoir utiliser un sommateur comme base de connexion dans la chaîne audio, sachant qu'ils possèdent généralement des fonctions d'écoute avancées, ainsi que des vu-mètres et un élargisseur stéréo.
J'ai retenu quatre modèles intéressants:

Le Neve 8816, qui permet d'ajouter des effets de mastering en sortie, possède de très beaux vu-mètres, un élargisseur stéréo un potard de volume et de panoramique, ainsi que des touche solo/mute pour chacune des 16 entrées. Ce modèle est par ailleurs esthétiquement très réussit. Il existe des faders motorisés optionnels qui en font presque une table de mixage.~3000€

Le SPL Mixdream, possède toute la connectique pour ajouter des effets d'insertion sur les 16 entrées et en sortie pour le mastering, ainsi qu'un élargisseur stéréo. Esthétiquement très réussit, il permet vraiment de cabler tout le studio.~3000€

Le Audient Sumo permet de mixer 16 pistes, en ajoutant vu-mètres et surtout le compresseur de sortie de table de la marque, qui est très réputé. Il à l'avantage d'être moins chers que les deux précédents, et il tient dans un rack d'une seule unité.~1500€

Le TubeTech SSA 2A permet de mixer 20 pistes avec des tubes. Clairement ici, on recherche la coloration. Par contre on ne dispose que d'un simple bouton de volume. C'est bien mais un peu chers pour une coloration qui existe en plugins...~2000€

Conclusion:
En tant qu'amateur, mieux vaut investir dans un TRES BON convertisseur analogique numérique haut de gamme qui améliorera sensiblement les prises au départ, à condition d'avoir un bon préampli et un bon micro évidemment. L'idée est de ne plus avoir à repasser en analogique par la suite.

Le Crane Song HEDD192 me paraît être une très bonne alternative pour un convertisseur A/N stéréo. Il possède des émulations de lampe et de bandes qui sont reconnues comme étant parfaites. Le RME ADI-8 QS ou le Lynx Aurora 8/16 possèdent plus d'entrées/sorties. Ils ont une qualité de conversion qui devrait suffire pour utiliser un sommateur analogique.

N'étant pas professionnel de la musique mais simple amateur, je ne pense pas investir dans ce type de produit car je trouve ça beaucoup trop chers pour l'utilité que l'on en a. Cependant, pour quelqu'un orienté sur le matériel analogique et disposant déjà de périphériques nécessitant des connectiques analogiques, je pense que ça peut être utile, et cela simplifira l'usage de certains appareils. Le fait d'économiser également sur l'achat d'un vu-mètres ou d'un control room peut également être pris en compte. Mais cela n'améliorera en rien le son! On risque de détériorer le signal original suites aux diverses conversions qu'on lui fait subir. Une marque peut décider de modifier le signal original comme le fait TubeTech avec des lampes, mais le débat n'est pas là, la coloration n'est pas le but initial d'un sommateur... De plus, il est moins chers et plus simple de passer le mixage final dans un traitement dédié à lampe ou autre, si l'on souhaite colorer le signal.

Un lien intéressant avec des tests: ici
Un comparatif: ici

Quelques perles trouvées sur la toile...J'en ajouterai probablement par la suite ;-)

Je trouve que cette discution illustre tout à fait les arguments typiques (en gras) que l'on rencontre quand on essaie de discuter avec ce type de personnes... En plus ce sont des pro-Protools qui certe est très bien, qui à l'avantage d'être interfacé avec du matos propriétaire (chers), et qui est un standard (chers très chers), mais qui n'est absolument pas MIEUX qu'un autre soft.

Je vais sans doute pas utiliser les bons mots, mais je me lance. Le summing, c'est le process "d'adittion" de tes pistes, bus, aux, qui va aboutir au résultat sonore final. Je ne connais pas les tenant et aboutissant en terme mathématique (24, 32 bit flottant ou pas et tralalala) mais suivant le soft ou la machine, les methodes différent. En gros, le protools HD utilise entièrement un ou plusieurs DSP pour effectuer ce calcul, la ou un DP, Logic ou autre va utiliser une partie de ton processeur.

En fait un point très important à mon sens c'est l'échelle de calcul si la sommation (summing) se faisait au moins sur 64 bits on aurait beaucoup plus de dynamique et de précision. Effectivement une manière de contourner ce problème c'est de passer par de l'analogique...
Les logiciels qui tournent en natif utilise la totalité du processeur pour effectuer un bounce puisque celui-ci peut ne pas être fait en temps réel. Ca veut dire que même si sa craque à l'écoute par manque de proc (bon d'accord c'est pas agréable), on peut quand même bouncer.
Par contre la vrai limitation c'est que les sommations soit faites sur 48 bits comme sur Protools ou en 32 bit flottants comme sur Logic.

Sinon, il y a une alternative a ce procede, c'est de repasser par un systeme comme le "Dangerous" en separant les differentes sorties analogiques, et en routant les groupes sur plusieurs sorties analog des interfaces ProTools (jusqu'a 16), le "Dangerous" ne jouant que le role d'un sommateur analogique, , et dans ce cas, on peut parvenir a un resultat tres etonnant en dynamique et en son, car les signaux sont moins multiplexes(CELUI LA IL EST CULTE) en sortant sur des sorties separees que sur une somme stereo.
Et dans ce cas, on recupere un signal analogique, qu'on peut renvoyer sur deux pistes ProTools, ou qu'on peut envoyer sur un DAT ou un 2 pistes analogique en demi pouce, par exemple.
Dans ce cas, on sent une vraie difference de son.
(en passant, le Dangerous est, il me semble, importé par Bruce Dunnet, ste CTM)

Ca fait quand même une double conversion cette histoire (D-A/A-D)...
Tu ne crois pas que là, pour le coup, il risque d'y avoir légère dégradation du signal??

Sur le principe, je suis entierement d'accord avec toi. Mais, mais, mais...Tu connais tres bien aussi les perlimpinpinnesques aventures de l'audio et de ses magiques faceties...Ce principe, qui est en plus tres simple d'application, mais remet juste un tout petit peu en question les habitudes de mix, gomme un peu le cote "son ProTools" et analogize le tout dans la bonne direction.

Humm... Mais pourquoi créer un fu***ng blog??

2008-06-23T18:09:00.000+02:00

Bon et bien après des années à critiquer les blogs et autres déversoirs de misère humaine, je me résigne à également créer un espace virtuel de ce type. Bien qu'étant déjà fervent utilisateur des espaces communautaires tels que Myspace ou Facebook, je désire pouvoir publier des choses de manière plus appropriée et surtout plus personnalisée. Myspace c'est utile pour étendre son réseau de "connaissances" dans le domaine musical, Facebook ça permet d'avoir un annuaire de copains en ligne... Le problème de ces réseaux est qu'on est contraint aux systèmes d'interfaces fatigants, de plus, ces sites tendent à devenir généralistes et du coup perdent tout leur intérêt. Pour ma part, je recherche quelque chose d'épuré aussi bien esthétiquement, qu'au niveau du contenu. Pour résumer, l'idée est de pouvoir publier quelques photos, écrire quelques articles notamment portants sur le domaine de l'audio, mais peut-être également sur d'autres thèmes. On verra ;-)