FDA/Classe D, rien de mieux que le SMSL AD18 ?

[tcli]

La question se posait plutôt en sens inverse : une conversion directe PCM > PWM ne causerait-elle pas une baisse de qualité sonore ?

Je ne comprend pas le pourquoi de cette question.
Les DAC ESS utilisent (pour le peu qu'on en sache) une conversion PWM en interne aussi.
(plus exactement delta sigma 6 bit + conversion PWM + dynamic matching).

[gailuron]

Si je comprends bien donc, c'est principalement la maturité différente des deux technologies qui a l'heure actuelle pose question, plutôt que leurs principes de fonctionnement. Le mode de fonctionnement des FDA impose des composants très spécifiques, fabriqués par très peu de monde, et de façon opaque, ce qui limite fortement la connaissance que l'on en a, et contraint aussi cette technologie dans un segment de production limité, là où la technologie du DAC + ampli de classe D est un système éprouvé, mature et ouvert.

Oui, c'est cela. Enfin, c'est mon point de vue.

Ceci dit c'est vrai que schématiquement PCM > DSP > analogique > traitement analogique > DSP > PWM > amplification > filtrage semble, pour le néophyte que je suis, plus contrarié que PCM > DSP avec Traitement numérique > PWM > amplification > filtrage.

Non, ce n'est pas tout à fait ça. Le schéma du FDA est exact mais pas celui du DAC + ampli classe D, du moins si on se base sur les architectures les plus vendues aujourd'hui. Pour les DAC, la quasi-totalité du marché fait appel à la technologie de conversion delta-sigma (DAC 1 bit). Cette conversion peut se faire par un processeur (de plus en plus fréquent) ou par un circuit analogique. Pour les amplis classe D classique, la quasi-totalité du marché utilise un circuit analogique de modulation PWM et non un processeur. Les amplis classe D classiques n'ont pas besoin de DSP.
Le schéma du DAC + ampli classe D est plutôt celui-ci :
PCM > sur-échantillonnage > conversion Δ/Σ > filtrage > analogique bas niveau > modulation PWM > amplification > filtrage > analogique haut niveau

Dans le cas où le DAC ne comporte pas de DSP capable de gérer le volume sur le PCM, il faut ajouter un circuit de pré-amplification, soit en sortie du DAC, soit en entrée de l'ampli. Dans le cas où le signal d'origine est du DSD, on saute le sur-échantillonnage et la conversion Δ/Σ dans le DAC, on se contente de filtrer le DSD.

[LaurentKA]

Merci pour cette précision/rectification ! C'est très enrichissant.
Bonne journée !

[gailuron]

Les DAC ESS utilisent (pour le peu qu'on en sache) une conversion PWM en interne aussi.
(plus exactement delta sigma 6 bit + conversion PWM + dynamic matching).

Je ne connais pas très bien les DAC ESS. Si tu me donnes une référence précise, je pourrais peut-être me pencher dessus.

[Patachon]

Un grand merci à tous pour tous vos messages riches de renseignements.

J'essaie donc de résumer tant que possible toutes les idées :

- Dans un FDA, il y a un DAC et un ampli classe D. La différence est que le traitement numérique> analogique est plus court car on passe directement du PCM (numérique) au PWM (analogique). Toutefois, il n'y a pas de preuve aujourd'hui d'un gain certain (autre que économique) de cette façon de faire.

- Le principal inconvénient des FDA, c'est qu'ils manquent de puissance. Ce n'est toutefois pas un problème si la pièce à sonoriser est petite et que les enceintes ont un bon rendement

- Les FDA ont généralement de mauvaises mesures, mais c'est souvent de l'ordre de l'inaudible.

- Pour un petit budget (inférieur à 200 euros) il vaut mieux partir sur un FDA car un bon couple DAC + ampli classe D revient plus cher. Viser le AD18 ou le Alientek D8. Le Sabaj A4 est très bon également mais moins neutre

- Pour un FDA plus puissant, se tourner vers le FX audio d2160

[gailuron]

- Le principal inconvénient des FDA, c'est qu'ils manquent de puissance. Ce n'est toutefois pas un problème si la pièce à sonoriser est petite et que les enceintes ont un bon rendement

C'est vrai pour les FDA actuels originaires de Chine parce qu'ils utilisent des puces d'amplification qui n'ont pas été conçues pour la HiFi mais pour des applications de masse qui n'ont pas besoin de très fortes puissances comme l'automobile, les TV, les enceintes actives, les postes de radio... C'est juste lié au souci d'utiliser des composants de très grande série peu chers pour proposer une offre alternative bon marché mais de qualité aux éléments HiFi traditionnels hors de prix pour une classe moyenne asiatique. Ce n'est pas inhérent à la technologie FDA. On pourrait très bien fabriquer des circuits d'amplification classe D plus puissants.

[LaurentKA]

Salut Patachon,
J'espère que ce n'est pas sur base de mes commentaires que tu en déduis que le Sabaj A4 serait moins neutre que l'AD18. Ils ont l'un et l'autre leurs qualités. Je ne suis pas capable de les départager. Ni de dire que l'un serait plus ou moins neutre que l'autre. A la limite j'aurais l'impression que l'AD 18 "simplifie" un peu le signal. Je suis tellement perplexe quant à privilégier l'un plutôt que l'autre, que je viens de commander pour la campagne un Alientek D8 . Question d'avoir un point de comparaison supplémentaire... Si par contre tu as lu des commentaires à propos du Sabaj A4 . Ca m'intéresse beaucoup.

[jalhoucine]

très instructif comme discussion.

Question : pourquoi les FDA n'embarquent pas des DAC de meilleur qualité ( AK ou ES) ?

[tcli]

Les DAC ESS utilisent (pour le peu qu'on en sache) une conversion PWM en interne aussi.
(plus exactement delta sigma 6 bit + conversion PWM + dynamic matching).

Je ne connais pas très bien les DAC ESS. Si tu me donnes une référence précise, je pourrais peut-être me pencher dessus.

Oula , tu en demandes beaucoup pour un fabriquant qui met même ses datasheets sous NDA !
Alors déja , tu as le brevet de départ :
https://patents.google.com/patent/US7058464B2/en
Tu pourras y voir un delta-sigma suivit d'un modulateur PWM le tout inclus dans une boucle de CR globale.

Sinon, au hasard du Web, cette page ,assez ancienne, parlant de l'ESS9008:
http://www.teddigital.com/ESS_Es9008s_en.htm
En scrollant beaucoup, on tombe sur des schémas intéressants :


Et pour terminer, un truc beaucoup plus marketing, mais avec un truc intéressant à la fin :
https://www.yumpu.com/en/document/read/23182504/noise-shaping-sigma-delta-dacs-ess-technology-inc

On peut penser que depuis, ils ont perfectionné tout cela, mais le principe est constant : ΔΣ multibit + PWM et CR global.
Enfin, tout ca pour dire que les DAC modernes utilisent les mêmes principes que les FDA (ou inversement )

[jalhoucine]

exact !

c'est pour cette raison que j'ai toujours considéré les FDA comme de DACs pouvant sortir plusieurs volts.

La sonorité d'un FDA provient donc essentiellement de son DAC interne.

[gailuron]

Oula , tu en demandes beaucoup pour un fabriquant qui met même ses datasheets sous NDA !
Alors déja , tu as le brevet de départ :
https://patents.google.com/patent/US7058464B2/en
Tu pourras y voir un delta-sigma suivit d'un modulateur PWM le tout inclus dans une boucle de CR globale.

Le brevet concerne un DSP susceptible d'être utilisé dans un FDA. Cela n'a rien à voir avec un DAC à moins que tu appelles DAC les DSP avec sortie PWM qui sont utilisés dans les FDA. Au sens strict du terme, et dans le langage courant, ces DSP ne sont pas des DAC, ils ne sortent pas un signal analogique directement exploitable sans distorsion par un haut-parleur.

Sinon, au hasard du Web, cette page ,assez ancienne, parlant de l'ESS9008:
http://www.teddigital.com/ESS_Es9008s_en.htm
En scrollant beaucoup, on tombe sur des schémas intéressants :
http://www.teddigital.com/RevDEM.bmp

Il s'agit du site perso de M. Nagae, un japonais qui maîtrise manifestement assez mal l'anglais (c'est parfois incompréhensible). Dans son schéma, je pense qu'il a confondu PWM et PCM. Comme je ne lis pas le japonais, je ne peux pas te dire s'il s'agit d'une erreur de traduction ou d'une incompréhension. Dans le brevet de ESS, l'abstract parle d'une méthode de réduction de la distorsion basée sur 3 flux PCM (et non PWM). Je crois que M. Nagae s'est mélangé les crayons . Sinon, parler de bits dans un flux PWM serait un non sens total puisqu'il s'agit d'un signal non numérique.

D'une manière générale, ESS ne mentionne jamais de modulation PWM dans les schémas de fonctionnement de ses DAC, aussi bien pour les DAC actuels figurant sur son site Web que pour l'ES9008S. D'ailleurs, sur sa page consacrée à l'ES9008S, M. Nagae reproduit un document de ESS où ne figure pas de PWM.

La sonorité d'un FDA provient donc essentiellement de son DAC interne.

Hallucinant cette affirmation

[autrichon gris]

Je développe : Avec 200€, ca me semble difficile de trouver un ensemble ampli+dac de qualité. On a 2 boitiers au lieu d'un et un cable de plus qui prendra déjà 10% du budget.
Je resterais donc sur un intégré. la techno fda a été délaissée parce qu'elle est limitée en puissance et généralement mauvaise aux mesures. Mais : les Klipsch sont des enceintes plutot haut rendement donc tu n'auras pas de pb de puissance avec un FDA.

Pour cette histoire de mesures c'est vrai, mais il semblerait qu'on soit dans le domaine de l'inaudible quand on ne solicite pas trop l'ampli. Relis les commentaires d'Autrichon Gris (sur le fil du SMSL ou sur le fil du Nubert (fda plus hdg) : suite aux mauvaises mesures du FDA, il est parti a la recherche d'un combo dac+bloc classD ss doute dans un budget d environ 1000€ après plusieurs essais, le fda finit par revenir parce que c'est ce qui donne les meilleurs résultats.

Je suis la ! Relativisme, lassitude ou réelle difficulté à différencier, en tout cas il m'est très difficile de distinguer à l'oreille le combo "bon aux mesures" DAc smsl 500 (400€ je donne les prix du neuf constatés sur le net) et blocs Nuprime sta 9 bridgés (2x 749€) et un simple smsl ad 18 (129€) ou le Nubert nuconnect ampX (689€), et si on faisait un ABX je me planterai surement.
De toute évidence, pour ce prix ridicule, l' ad 18 est réellement bluffant sur des enceintes à haut rendement.

[tcli]

Le brevet concerne un DSP susceptible d'être utilisé dans un FDA. Cela n'a rien à voir avec un DAC à moins que tu appelles DAC les DSP avec sortie PWM qui sont utilisés dans les FDA. Au sens strict du terme, et dans le langage courant, ces DSP ne sont pas des DAC, ils ne sortent pas un signal analogique directement exploitable sans distorsion par un haut-parleur.

Mais c'est là tout mon props. Dans un brevet on fait toujours en sorte qu'il s'applique le plus largement.

Il s'agit du site perso de M. Nagae, un japonais qui maîtrise manifestement assez mal l'anglais (c'est parfois incompréhensible).

Il s'agit effectivement d'une mauvaise traduction. L'article original en Japonais est ici :
http://www.teddigital.com/ES9008B_tech.htm

Dans son schéma, je pense qu'il a confondu PWM et PCM. Comme je ne lis pas le japonais, je ne peux pas te dire s'il s'agit d'une erreur de traduction ou d'une incompréhension. Dans le brevet de ESS, l'abstract parle d'une méthode de réduction de la distorsion basée sur 3 flux PCM (et non PWM). Je crois que M. Nagae s'est mélangé les crayons .

Et donc en se trompant, il retombe exactement sur le schéma de principe du brevet d'ESS. Schéma de principe qu'il reporte dans son article ..

Sinon, parler de bits dans un flux PWM serait un non sens total puisqu'il s'agit d'un signal non numérique.

Je ne sais pas pourquoi tu tiens absolument à dire qu'un signal PWM n'est pas numérique.
Un signal PWM est un signal numérique, lorsqu'il est généré numériquement. :
Un bit est mis à 1 pendant un certain nombre de cycles d'horloge, rien que de plus numérique là dedans.
Le signal PWM cesse d'être numérique quand il attaque le transistor de puissance de sortie, car là ses caractéristiques analogique comptent (temps de monté etc ...). C'est à ce moment que se fait le passage numérique / analogique.
A noter qu'on peut aussi générer du PWM analogiquement, mais ce n'est pas le sujet.

Pour ce qui est du multi-bit PWM sur le schéma. C'est vrai que ce point manque de clarté. Mais on voit que comme la plus part des DAC, ESS utilise du dynamic matching (avoir plusieurs sources élémentaires et les sélectionner aléatoirement de façon à moyenner les erreurs).
Ce que je comprend du schéma, c'est qu'ils ont étendu le principe du brevet en utilisant plusieurs modulateurs PWM (multi PWM) en sortie de leur ΔΣ multibit et pratiquent leur version du dynamic matching (que leur marketing appelle revolver ).
Voici le brevet correspondant : https://patents.google.com/patent/US7116257 (il faut que je l'analyse complètement).

D'une manière générale, ESS ne mentionne jamais de modulation PWM dans les schémas de fonctionnement de ses DAC, aussi bien pour les DAC actuels figurant sur son site Web que pour l'ES9008S.

D'une manière générale ESS ne mentionne jamais comment fonctionne l'hyperstream. Les "schémas" de DAC ESS montrent certains blocs internes , mais le coeur du DAC est indiqué DAC hyperstream, et puis c'est tout.

[gailuron]

Je t'invite à lire ou relire ma FAQ sur les FDA. Je l'ai écrite spécialement pour des personnes qui ne possèdent pas les bases des mathématiques appliquées au traitement du signal et qui sont abusées par des concepts marketing.

Je ne sais pas pourquoi tu tiens absolument à dire qu'un signal PWM n'est pas numérique.
Un signal PWM est un signal numérique, lorsqu'il est généré numériquement. :
Un bit est mis à 1 pendant un certain nombre de cycles d'horloge, rien que de plus numérique là dedans.
Le signal PWM cesse d'être numérique quand il attaque le transistor de puissance de sortie, car là ses caractéristiques analogique comptent (temps de monté etc ...). C'est à ce moment que se fait le passage numérique / analogique.

Tout cela est un tissu d'âneries. Un signal ne peut pas être à la fois numérique et analogique, il ne peut pas "devenir" analogique en passant dans un transistor de puissance qui ne fait que l'amplifier. A ta décharge, j'ai vu ce genre d'âneries écrites mille fois, et même jusque dans les supports de cours d'un lycée professionnel Si on suivait ton raisonnement, les communications en morse (télégraphiques ou optiques) qui remontent au XIXè siècle seraient des signaux numériques.

La modulation en largeur d'impulsion (PWM) n'est qu'une modulation d'un signal analogique tout comme la modulation de fréquence en radiophonie. Ce n'est pas un signal analogique stricto sensu, mais ce n'est pas du tout un signal numérique. Dans un signal numérique, l'information est entièrement contenue dans une série de nombres. C'est une fonction discontinue. En PCM, l'information est contenue dans la valeur numérique de chaque échantillon, la fréquence d’échantillonnage et la longueur du mot de quantification sont des données qui ne sont pas répétées mais fournies une seule fois (dans l'en-tête du signal) pour permettre la conversion en analogique. Dans une modulation par largeur d'impulsion, l'information est donnée de manière continue par deux valeurs physiques : la tension et la largeur d'impulsion (durée dans le cas d'une fréquence fixe). La tension peut prendre plus de deux valeurs, souvent trois dans les modulateurs récents. La largeur d'impulsion peut prendre des valeurs discrètes dans le cas où elle est générée à partir d'un signal numérique (PCM) ou continues dans le cas où elle est générée à partir d'un signal analogique.

[tcli]

Je t'invite à lire ou relire ma FAQ sur les FDA. Je l'ai écrite spécialement pour des personnes qui ne possèdent pas les bases des mathématiques appliquées au traitement du signal et qui sont abusées par des concepts marketing.

Je possède un peu plus que les bases en traitement du signal

Tout cela est un tissu d'âneries.

C'est gentil merci.

En PCM, l'information est contenue dans la valeur numérique de chaque échantillon, la fréquence et la longueur du mot de quantification sont des données qui ne sont pas répétées mais fournies une seule fois (dans l'en-tête du signal) pour permettre la conversion en analogique.

Effectivement, et y compris pour un signal PCM de largeur 1bit. On est bien d'accord ?

Dans une modulation par largeur d'impulsion, l'information est donnée de manière continue par deux valeurs physiques : la tension et la largeur d'impulsion (durée dans le cas d'une fréquence fixe). La tension peut prendre plus de deux valeurs, souvent trois dans les modulateurs récents. La largeur d'impulsion peuvent prendre des valeurs discrètes dans le cas où elle est générée à partir d'un signal numérique (PCM) ou continues dans le cas où elle est générée à partir d'un signal analogique.

Si la largeur prend des valeurs discrètes alors c'est un signal numérique encodé sur un bit avec comme fréquence d’échantillonnage la fréquence de l'horloge interne qui vaut en générale la fréquence de répétition du PWM fois le nombres de valeurs discrètes maximum que peut prendre la largeur d'impulsion.
C'est un signal numérique sur un bit particulier car les bits de même valeur (0 ou 1) sont groupé en impulsions qui se répète à une certaine fréquence, mais cela reste un signal numérique, généré numériquement.

Un exemple illustratif : si j'ai un signal quantifié sur 16 valeurs et échantillonné à la fréquence Fs . Je peux, au choix, décider de l'encoder en PCM sur 4 bits à la fréquence Fs , ou , de façon équivalente, l'encoder sur 1 bit à la fréquence d’échantillonnage 16*Fs en décidant que pour chaque échantillon de valeur n, je génère n bits à 1 et 16-n bit à zéro. Ces deux signaux sont numérique et encodent simplement le signal différemment. Leur contenu informatif est le même. Le deuxième est un signal dit PWM.

Un signal PWM dont la largeur d'impulsion peut varier de façon continue est un signal analogique, j'avais évoqué cette possibilité.
A ma connaissance (qui n'est pas encyclopédique dans le domaine), les FDA génèrent leur signal PWM en numérique.