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Bit One HD Virtuoso technologie de filtrage FIR
October 24, 2017
Posted by: admin
In Blog

Qualité audio améliorée grâce à l’absence de rotation de phase sur les coupures de filtrage

Les filtres numériques IIR reproduisent fidèlement les filtres analogiques (actifs ou passifs), y compris le comportement de phase par rapport à la fréquence. Comme pour leurs homologues analogiques, ils sont affectés par d’inévitables rotations de phase à la fréquence de coupure, qui sont basées sur les différences de courbe utilisée (Butterworth, Linkwitz, Bessel), toujours perceptibles à l’écoute.
Par exemple, en pratique un filtre passe bas IIR du quatrième ordre (24 dB/Oct) à 200 Hz, avec son passe haut symétrique, résulte en une rotation de phase évoluant entre 0 et -360 degrés dans le spectre audio. Cette altération de phase affecte la perception de l’image sonore, qui met en avant les défauts en termes de cohérence et de stabilité.

crossover fir filters
Image 1 : Simulation électrique de réponse en fréquence (module et phase) d’un filtre passe bas de quatrième ordre Linkwitz-Riley (24 dB/Oct) associé à un filtre passe haut symétrique ayant une coupure à 200 Hz. Filtres IIR (en noir) et filtres FIR (en bleu).
Imaginez un système 3 voies ou le woofer 18 cm monté en portière est raccordé à 400 Hz avec le médium, installé sur le montant de baie à côté du tweeter, lui-même filtré avec le médium à 5000 Hz, utilisant des filtres IIR. L’altération de phase du système réduit la focalisation des instruments dans la scène virtuelle. Pour cette raison nombre de passionnés préfèrent adopter un système 2 voies, avec un woofer et un tweeter raccordés à 2500 Hz et une pente de 6 dB/Oct, afin de limiter autant que possible les rotations de phase. Cette solution comporte malgré tout plusieurs désavantages significatifs dus à la plus grande distorsion et à la plus faible puissance du tweeter. Avec une pente de 6 dB par octave, dans une large plage autour de la fréquence de raccordement, le son est produit à la fois par le woofer et par le tweeter. Comme un tweeter et un woofer ont des caractéristiques électro-acoustiques très différentes, la somme des deux émissions ne peut pas produire un signal clair, ce qui se traduit par moins de clarté dans la reproduction des transitoires musicales.

Dépasser les limites imposées par les rotations de phase des équaliseurs IIR

De la même manière que pour les filtres, les équaliseurs graphiques et paramétriques basés sur des filtres IIR altèrent la phase du signal avec des effets significatifs sur la qualité audio. Un signal lourdement corrigé est caractérisé par une image stéréo floue et un manque de définition des transitoires. Les audiophiles expriment souvent ce ressenti par l’exemple d’un voile qui brouille le message musical et le prive d’une grande partie de ses émotions.

FIR equalization
Image 2 : Simulation électrique de réponse en fréquence (module et phase) de deux bandes d’un équaliseur paramétrique avec méthode IIR (en noir) et FIR (en bleu)
Qualité audio améliorée grâce aux filtres et équaliseurs FIR

FIR
L’utilisation de filtres FIR garantit une chose importante : le comportement de la phase est linéaire, libre de toute rotation ou imprécision. Cela rend également possible l’utilisation de fortes pentes (jusqu’à 48 dB/Oct), sans altérer la réponse de phase. Une si forte pente permet aux médiums et tweeters montés en montant de pare-brise de travailler à des fréquences plus basses sans pénaliser la tenue en puissance, tout en renforçant l’émission frontale. Les avantages des filtres FIR permettent donc d’exploiter pleinement les systèmes trois voies et plus, amenant l’expérience d’écoute à un tout autre niveau. A l’écoute, un système utilisant les filtres FIR apporte une grande clarté dans la reproduction des attaques, comme l’acoustique de la frappe des marteaux d’un piano ou d’une batterie. L’image stéréo est plus profonde et définie. Les instruments sur la scène virtuelle sont plus focalisés et donnent une plus grande impression d’espace entre eux. Et l’utilisation d’un équaliseur avec la technologie FIR, partout sur le spectre audible, ne modifie pas la phase du signal, autorisant des corrections plus précises sans perturber la qualité audio.

bit One HD Virtuoso FIR

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