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Les modes de lecture par logiciel audio

Par Philippe Daussin | Pratique | 8 janvier 2012
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Suivant le type de lecteur logiciel audio utilisé sur un ordinateur (avec une carte son de qualité reliée à un ensemble Hi-Fi de préférence), les résultats sonores ne seront pas forcément identiques.

Cela est également valable lorsque l’on utilise un convertisseur numérique analogique (ou DAC) branché en USB sur un ordinateur (ce DAC est considéré comme une carte son externe).

Ces différences sonores viennent de la manière dont sont transférées les données audio numérique depuis leur espace de stockage physique (disque dur ou clef USB) vers la carte son et cela dépend quasi exclusivement du lecteur logiciel qui va être en mesure ou non de transférer ces données de la manière la plus directe qui soit.

Si ce lecteur logiciel préserve l’intégrité du flux audio numérique originelle, on parle alors de lecture "bit-perfect" (aptitude à conserver l’intégrité du flux audio numérique originel, NDLR).

Lors du banc d’essai du convertisseur numérique analogique M2Tech Young, nous avions remarqué sur le site du constructeur une mine d’informations techniques dont nous avons traduit à votre intention la partie concernant la lecture par logiciel, et que voici.

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Windows et MacOS permettent tous deux différents modes de lecture des fichiers musicaux. On peut généralement classer les différents modes de lecture en deux catégories :
les modes "conviviaux" et les modes "haute qualité".

La première catégorie se rapporte aux modes conçus pour simplifier la vie de l’utilisateur. Ces modes s’appuient lourdement sur les structures du noyau du mode opératoire pour "virtualiser" la liaison des échantillons audio entre la source (c’est-à-dire le lecteur logiciel) et le destinataire (la carte son).

La seconde catégorie se rapporte aux modes qui tentent de garder les échantillons audio aussi purs que possible, afin de préserver la qualité sonore du fichier original.

Jetons un oeil aux divers modes dans les deux environnements Microsoft et MacIntosh.


- Windows : Direct Sound

C’est le mode basique de lecture pour Windows. Il relie le mélangeur (mixer) du noyau (kernel), une partie du système d’exploitation qui agit comme une interface entre les diverses sources sonores d’un PC (sons PC, MIDI, lecteurs logiciels, etc), avec les pilotes de la carte son.

Comme les différentes sources sonores peuvent produire des sons avec différentes fréquences d’échantillonnage, le mélangeur du noyau est programmé pour ré-échantillonner les divers flux audio en une seule et unique fréquence d’échantillonnage pour permettre de les mélanger avant de les diriger vers la carte son.

Hélas, l’unique fréquence d’échantillonnage est généralement basse, typiquement 44,1 kHz. De plus, le mélangeur du noyau permet différents processus (compression de dynamique, contrôle de tonalité, de loudness, effets de spatialisation…) qui ne sont pas clairement visibles de l’utilisateur, et ne peuvent même être exclus.

Pour cette raison, le mode Direct Sound doit être évité lorsque l’on cherche la meilleure qualité sonore : en fait, il n’est pas "bit-perfect".


- Windows : lecture en continu depuis le noyau (kernel streaming)

La lecture en continu depuis le noyau est le mode de lecture le plus audiophile disponible avec Windows. Quand un lecteur logiciel compatible avec la lecture en continu depuis le noyau travaille avec un dispositif lui aussi compatible (de même que le pilote ou driver), les données sont transférées directement du lecteur au pilote, au moyen d’une mémoire tampon dans laquelle le lecteur écrit et qui est lue par le pilote.

Ainsi, le mélangeur du noyau est totalement contourné (bypass) et aucun processus n’est appliqué aux données, exceptés ceux exécutés par le lecteur lui-même.

La lecture en continu depuis le noyau a un autre avantage : elle nécessite peu de temps d’occupation du processeur de l’unité centrale (CPU), ainsi cela permet à n’importe quel PC, même le moins puissant, de manipuler des fichiers haute résolution sans problèmes.

La lecture en continu depuis le noyau est "bit-perfect" de manière inhérente.


- Windows : WASAPI

WASAPI (Windows Audio Session API) est une interface d’application de protocole développée pour Windows Vista et Seven (elle n’existe pas pour Windows XP) qui permet de contourner le mélangeur du noyau sans le besoin d’un lecteur autorisant la lecture en continu depuis le noyau ou d'un pilote.

La qualité sonore qui peut être obtenue en utilisant WASAPI est comparable à celle obtenue en mode de lecture en continu depuis le noyau.

Une différence est que WASAPI opère sur un format à virgule flottante, donc deux conversions sont nécessaires (format entier vers format à virgule flottante du lecteur à WASAPI et format à virgule flottante vers format entier de WASAPI au pilote). Cela signifie que WASAPI charge un peu plus le microprocesseur que la lecture en continu depuis le noyau. D’autre part, WASAPI est compatible avec un large choix de lecteurs logiciels.

WASAPI est "bit-perfect", pourvu que la double conversion soit correctement réalisée.


- Windows : ASIO et ASIO4ALL

ASIO signifie Audio Stream Input/Output (entrée/sortie de flux audio) et est un autre protocole de contournement du mélangeur du noyau. Comme WASAPI, il permet de contourner le mélangeur du noyau et même s’il est disponible pour toutes les dernières versions de Windows (XP à Seven), il a été principalement pensé pour XP.

ASIO est particulièrement utile pour surmonter les limitations du mélangeur du noyau avec les dispositifs audio utilisant une liaison USB 1.1. En fait, ces dispositifs ne peuvent opérer au-delà de 16 bit à 48 kHz en mode Direct Sound, tandis qu’ils peuvent généralement atteindre 24 bit à 96 kHz en mode ASIO.

Pour utiliser ASIO, le lecteur logiciel doit être compatible avec ce standard.

ASIO est "bit-perfect".

ASIO4ALL (ASIO Fo(u)r ALL ou ASIO pour tous) est un composant logiciel pour obtenir une lecture bi-perfect avec les dispositifs génériques WDM (Windows Driver Model), c’est-à-dire les cartes son fournies avec un pilote WDM. Il peut être vu comme un pilote ASIO universel pour les dispositifs WDM. Il fournit une opérabilité ASIO à des dispositifs non compatibles ASIO.



- MacOS : Core Audio

D’un point de vue conceptuel, Core Audio est l’équivalent Mac du mélangeur du noyau de Windows, même s’il est actuellement plus proche de WASAPI dans sa manière d’opérer. La principale différence est qu’il peut être bit-perfect tandis que le mélangeur du noyau change les données d’une façon ou d’une autre.

La caractéristique principale de Core Audio est de travailler en format à virgule flottante, donc des conversions de format de données sont nécessaires, du côté lecteur comme du côté pilote.

- MacOS : "hog" mode (mode "monopole" ou "exclusif")

L’un des principaux inconvénients du fonctionnement normal de Core Audio est qu’il permet à plusieurs "clients" (lecteur logiciel ou générateur de sons) d’accéder simultanément au pilote d’un dispositif. Cela est obtenu au détriment de la qualité sonore. De plus, de cette manière, il ne peut être utilisé qu'une seule carte son à la fois, peu importe si deux lecteurs ou plus sont en service.

Pour éviter cela, un mode exclusif d'accès au driver, appelé "hog" mode, a été développé. Quand il est sollicité par un lecteur en "hog" mode, un pilote refuse de servir aux autres lecteurs ou générateurs de sons, donnant ainsi son entière disponibilité au premier lecteur qui a gagné l'accès au dispositif. De la sorte, un ou plusieurs dispositifs peuvent opérer en même temps avec différents lecteurs lorsque tous opèrent en "hog" mode.


Textes originaux site M2Tech

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