Minimalismo-Indicatore-nero-Decibel

Le son

Decibels (db) : comment ça marche ?

24 août , 2015  

Decibels (db) : comment ça marche ?

Les décibels sont l’unité par excellence dans le monde l’audio. Celle ci permet d’exprimer le rapport entre deux grandeurs, entre une grandeur et une référence, un gain en tension, en puissance…

Les décibels résultent du logarithme du rapport de deux grandeurs. 

Cette unité a été créée dans le but de simplifier les calculs, ou plus simplement de comprimer l’énorme étendue de l’échelle des intensités sonores audibles par un être humain par exemple. En effet, celle- ci s’étend de 10-12 W/ m² à 10² W/ m²…. Le rapport entre ces deux valeurs est donc de 1 à mille milliards!

En décibels, cela donne une échelle de 0 à 140 dB, 0 dB correspondant au seuil d’audition et 140 dB au seuil de douleur. Largement plus simple d’utilisation que nos W/ m² !

bruit

Et lorsqu’on se base sur une grandeur de référence, cela va permettre de calculer une valeur absolue.

Le décibel est utilisé comme mesure du rapport entre deux puissances dans certains domaines, comme les télécommunications ou le radar pour décrire des gains ou des amplifications (dB positifs) ou des pertes ou des atténuations (dB négatifs). On parle alors d’une atténuation de 15 dB compensée par un amplificateur avec 15 dB de gain. Une atténuation de 15 dB est équivalente à un gain de -15 dB.

Le décibel a donné naissance à un certain nombre d’unités (sans dimensions) utilisées pour mesurer des puissances ou des intensités de façon absolue. Ceci se fait en utilisant comme puissance de référence (dans le dénominateur de la définition précédente) une valeur de puissance prédéfinie. Dans ce cas, on ajoute une lettre à « dB » pour savoir de quoi on parle.

Voici quelques exemples :

dB SPL : décibel en acoustique

Le dBSPL (ou dB SPL) = deciBel Sound Pressure Level, est utilisé dans le domaine de l’acoustique, plus précisement là où il est question de pression acoustique. L’utilisation d’une telle unité présente un grand interêt en acoustique car la sensation auditive que l’on éprouve à l’audition d’un son est proportionnelle au logarithme de l’excitation. Comme pour les Watts et les Volts, l’usage d’une référence est nécessaire. Cette référence est le seuil d’audibilité de l’oreille humaine, c’est à dire le niveau sonore au-dessous duquel l’oreille n’entend plus rien. Le seuil d’audibilité pour un son à 1 kHz, a été “fixé” (moyenne reconnue pour un ensemble donné d’individus) à 10-12 Watt/m2. La puissance acoustique ainsi exprimée en décibel sera ainsi directement en rapport avec la sensation éprouvée lors de l’écoute. Si P exprime la puissance sonore émise et si Pr exprime la puissance sonore de référence (seuil d’audibilité), alors l’écart entre ces deux puissances peut s’écrire selon la formule suivante :
Ecart = 10 log (P / Pr)
Ainsi, le niveau sonore à 1 kHz est défini par la formule suivante :
Psonore = 10 log (P / 10-16)

Lorsque vous lisez les documentations sur vos microphones, vous verrez la pression maximale qu’ils peuvent supporter. C’est une valeur exprimée en db SPL.

dBu

Le dBu s’appelait auparavant dBv, unité qui a été transformée pour éviter toute confusion avec l’unité dBV. Le dBu est une unité utilisée pour quantifier l’amplitude d’un signal électrique, et son usage en audio est très fréquent. Le dBu mesure la tension par rapport à une référence de 0,775 volts RMS. Cette valeur de référence correspond à la tension d’une charge de 600 ohms soumise à 1 mW. Le matériel audio professionnel travaille généralement au niveau électrique de +4 dBu, soit 1,228 V (ou 1,78 dBV)

dbm

Le dBm : unité de mesure exprimant un niveau électrique référencé par rapport à une puissance de 1mW sous 600Ω (soit 0,775V). La mesure effectuée en dBm sous 600Ω est identique à la mesure effectuée en dBu. Remarquez que la valeur de la puissance dissipée (1 mW) du dBu est la même que celle qui à conduit au choix de la référence du dBm, sauf que la résistance n’était pas de 600 ohms, mais de 50 ohms.

dBV

Le dBV mesure la tension par rapport à une référence de 1 volt RMS. Le matériel audio grand-public travaille généralement au niveau électrique de -10 dBV, soit 0,3162 V (ou -7,78 dBu)

Une tension de 1 Veff correspond à 2,21 dBu. Comme il semblait plus logique d’utiliser une référence plus “normale” pour une tension, la valeur de tension 1Veff a été retenue pour servir de référence à une nouvelle unité : le dBV (avec un V majuscule). Notez la différence d’unité du volt entre dBu et dBV : 1 Vcac pour 0 dBu et 1 Veff pour 0 dBV.
dBV = 20 log (U / 1) soit dBV = 20 log (U)

Attention à ne pas confondre dBu et dBV, la différence est subtile mais existe ! Prenons l’exemple d’une tension de 10 Volts. Avec les formules précédentes, nous obtenons 22,2 dBu et 20 dBV… Ce n’est pas la même chose ! Remarquez que certains systèmes de mesure de niveau audio affichent seulement l’unité “dB”. Pas facile de s’y retrouver dans ce cas là.

Rapports dB analogiques

0,775V = 0 dBu = 0 dBm

1V = 0 dBV =  = +2,2 dBu

Niveau vu-mètre 0 VU = +4 dBu = 1,228 V = +1,78 dBV

dB numérique

dBFS = decibel Full Scale (Full Scale = pleine échelle). Valeur de référence = 0 dBFS = maximum d’amplitude permise avant écrêtage du signal.

Le dBFS n’est utilisé que dans le domaine numérique, le terme FS signifiant Full Scale et se référant à l’échelle maximale de valeurs que peut traiter le système numérique. Il est donc impossible de spécifier une valeur analogique universelle comme référence. On peut très bien se trouver face à un appareil numérique doté d’entrées et de sorties analogiques (une console de mixage ou un convertisseur A/D-D/A par exemple), pour lequel le 0 dBFS correspond à une valeur arbitraire fixée par le fabricant. Chez l’un, on pourra lire que le 0 dBFS correspond à une amplitude de 0 dBu à l’entrée du convertisseur A/D, chez un autre, on pourra lire que le 0 dBFS correspond à une amplitude de -10 dBu à l’entrée du convertisseur A/D. En général ces valeurs tournent autours de -18, -16dbu. Il est tout de même important de savoir à quels niveaux on doit travailler en entrée et en sortie d’un équipement numérique et si vous possédez plusieurs convertisseurs avec des valeur différentes, il faudra être capable de les calibrer à la même valeur.

Rapports dB analogique/numérique

En Europe : -18 dB fs <=> +4 dBu

Aux USA : -20 dB fs <=> +4 dBu

Radio : -16 ou -14 ou -12 dB fs <=> +4 dBu

Pour résumer…

Rappelez-vous simplement qu’un gain (+40 dB par exemple) ou une atténuation (-20 dB par exemple) ne désigne aucune valeur absolue, mais une différence (ou un rapport) entre deux valeurs. Pour désigner une valeur absolue, il faut ajouter la petite lettre qui va bien après le dB (+12 dBu par exemple).
Il existe donc le dB, le dBm, le dBu et le dBv…

,


3 Réponses

  1. Merci Pierre 😉 Oui je vais faire un sujet la dessus, je viens de poster une vidéo pour compléter l’article ou j’explique en partie le phénomène du 0dbfs

  2. Pierre Jammet dit :

    Faudra maintenant parler des normes des maquettes avant mix et mastering….. L’incidence de la compression sur la largeur stereophonique quand on est au 0 dbfs d’un pasteur final!!!! Et que c’est inintelligible….. Remarque y a plus de direction artitisque……

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Plus dans Le son
loudness
La dynamique du son

La dynamique du son Les principaux processeurs de dynamique Compresseur : Plus le signal entrant sera fort, et plus ce...

Sidechain
Comprendre le Sidechain

Comprendre le Sidechain : Il y a encore quelque temps avant le développement des plugins, les appareils étant équipés d'une...

Fermer