Son numérique (musique)

Tout encodage d'un signal analogique vers un signal numérique entraîne une perte d'information (puisqu'on passe de données continues à des données discrètes). La difficulté sera d'enregistrer l'information de façon aussi fidèle que nécessaire tout en ayant un objectif de taille de fichier.

À partir du fichier de base (quel que soit son type), l'ordinateur va élaborer les données audio pour les délivrer au convertisseur sous forme d'un flux PCM (à confirmer). À moins que le convertisseur accepte par exemple une clé USB avec des fichiers compressés qu'il décompressera alors lui-même.

Le microprocesseur traitera les données numériques sans problèmes, par contre, c'est au niveau du traitement général dans l'ordinateur que les choses se compliquent et qu'il s'agit de faire attention. Ceci d'autant plus que souvent les avis varient sans toutefois être fondés.

Les données doivent être reçues à intervalle régulier par le convertisseur. Si cela n'est pas le cas, alors le convertisseur aura du mal à recréer le signal analogique. Il s'ensuit une dégradation de l'écoute.

Un des problèmes principaux de la transmission de données de façon synchrone consiste en la synchronisation des horloges et dans la difficulté de faire de la correction d'erreur. La façon dont ces problèmes sont traités dépend du protocole utilisé. Bien qu'il existe dans l'industrie de nombreux protocoles synchrone qui fonctionnent, ils ne sont pas disponibles au particulier pour son installation privée.

Notons qu'à l'intérieur d'un ordinateur, c'est la même horloge qui servira à la carte son et à la carte mère, il n'y a normalement pas de problème d'horloge. Si les éléments sont distincts alors les problèmes d'horloge (gigue ou jitter en anglais) apparaissent.

Le convertisseur peut recevoir les données sans contrainte temporelle (à part celui de recevoir les données à temps). Une mise en œuvre consiste par exemple à créer une zone tampon au niveau du convertisseur. Dans cette zone tampon, les données numériques sont stockées temporairement et y restent jusqu'à leur conversion. Il est ainsi possible d'envoyer des données à l'avance et de permettre le traitement des erreurs au cas où.

Le transfert des données de façon asynchrone est bien plus fiable, mais complique l'architecture des convertisseurs (rajout d'une CPU par exemple pour gérer le tampon), d'où le prix plus élevé. De plus les fabricants de convertisseurs sont plus des électroniciens que des informaticiens, c'est ce qui explique la présence sur le marché de nombreux convertisseurs synchrones.

Il est à noter que les capacités de transfert actuelles en asynchrones sont de plusieurs ordres de grandeur supérieures à ce qui est nécessaire pour faire transiter un signal audio : les équipements actuels classiques (ethernet) sont à 1 Gbit/s, contre 176,4 ko/s pour la musique issue d'un CD. Si on considère qu'un réseau TCP ne doit pas être chargé à plus de 20 % pour rester efficace (assurer le transfert rapide des données dans le cas d'un réseau utilisé par de nombreuses machines), le débit reste quand même à 200 Mbit/s, soit ramené en octets 25 000 ko/s soit 142 fois supérieur.

La norme de définition de l'USB 2.0[2]précise 4 modes :

• transfert de commande, utilisé pour l'énumération et la configuration des périphériques. Il convient pour des données de taille restreinte ; il y a garantie de livraison (renvoi des paquets erronés) ;
• transfert d’interruption, utilisé pour fournir des informations de petite taille avec une latence faible. Ce ne sont pas des interruptions au sens informatique du terme : le périphérique doit attendre que l’hôte l’interroge avant de pouvoir effectuer un tel transfert. Ce type de transfert est notamment utilisé par les claviers et les souris ;
• transfert isochrone, utilisé pour effectuer des transferts volumineux (bande passante garantie), et en temps réel. Il n'y a par contre pas de garantie sur l'acheminement des données. Ce type de transfert est utilisé pour les flux audio et vidéo ;
• transfert en masse (bulk), utilisé pour transférer des informations volumineuses, avec garantie d'acheminement, mais sans garantie de bande passante. Ce type de transfert est utilisé par les dispositifs de stockage.

Comme écrit dans la norme au chapitre 5.12 : Transférer des données de façon fiable en mode isochrone par USB requiert qu'un soin particulier soit porté aux détails. Figure 5-17 de la même norme (p. 70) montre entre autres les nombreuses étapes d'un signal entre un micro et des haut-parleurs en mode isochrone.

Une étude faite pour les besoins de la musique numérisée précise trois modes de transmission USB[3] :

• synchrone (pas de renseignements) ;

• adaptatif. C'est l'ordinateur qui a la maîtrise de l'horloge et le DAC le suit. C'est un mode très facile à mettre en œuvre pour le fabricant, puisqu'il lui suffit d'installer une puce sans la programmer ;

• asynchrone (équivalent au transfert en masse décrit ci-dessus).

C'est le DAC qui est maître et demande à l'ordinateur d'accélérer ou de freiner la transmission. C'est un mode difficile à mettre en œuvre car il demande un gros investissement de la part du constructeur.

Il existe des périphériques USB dédiés qui se chargent d'améliorer la transmission des données audio vers le convertisseur (par exemple M2tech hiface[4]).

• UPNP protocole ouvert utilisé par DLNA
• DAAP, développé par Apple