Le responsable du design de Master Fidelity, Weishen Xu, né à Shanghai, a eu une certaine obsession pour l’audio numérique depuis qu’il l’a rencontré pour la première fois en 1985. Alors qu’il était ingénieur du son en chef et directeur d’enregistrement au premier lieu de performance de Chine à Pékin, il a collaboré avec les ingénieurs de Philips/Polygram, Roddy de Hilster et Dick van Schuppen, pour enregistrer les tout premiers CD de musique chinoise. Ce fut sa première expérience avec l’enregistrement numérique, et cela l’a laissé en conflit. Il a été impressionné par la plage dynamique de 96 dB et l’efficacité de l’édition non linéaire, mais moins par la comparaison sonore avec l’analogique. Ainsi commença une quête personnelle en tant qu’ingénieur pour créer un nouvel environnement numérique qui combine les avantages de l’ancien et du nouveau.
En 1988, Xu émigra au Canada, rejoignant la Canadian Broadcasting Corporation juste au moment où son système radio subissait une transformation numérique complète. Il appréciait la flexibilité que le numérique apportait au processus de production et de mastering, mais il regrettait toujours “la beauté du son analogique”.
Puis vint une invitation décisive. La société suisse Merging Technologies, co-pionnière avec Philips du DXD, demanda à Xu de collaborer avec Dominique Brulhart de Merging sur le développement de nouvelles plateformes de studio numériques, y compris le NADAC de première génération (c’est un acronyme pour Network Attached DAC) en 2015. Les puces DAC delta-sigma multiples étaient le choix technologique de décodage à l’époque. Cependant, le travail, au site de développement de Merging à Vancouver, qui a ensuite donné naissance à une nouvelle société, Master Fidelity, a permis à Xu d’apprendre beaucoup sur les forces et les faiblesses de tous les schémas de décodage concurrents. Il note : “Dom et moi nous sommes rapprochés de l’essence de la bande maîtresse analogique avec le NADAC de première génération, mais j’ai ensuite appris suffisamment pour savoir que s’il y avait jamais une génération 2, seul un décodage vrai 1-bit sur un ASIC serait suffisant.”
Pas de code sur mesure sur un dispositif logique programmable tel qu’un FPGA ? “Non. La disposition fixe des blocs logiques et des pistes sur un PLD signifie qu’il ne peut y avoir aucun contrôle sur le délai de propagation bloc à bloc. De plus, les délais au sein des blocs logiques eux-mêmes varient avec la tension et la température. Tout cela se combine pour produire un environnement dans lequel le jitter ne peut pas être éliminé. Beaucoup d’applications ne s’en soucient pas, mais le décodage 1-bit s’en soucie. Il est ultrasensible même aux variations minimes dans le timing. “Concevoir notre propre ASIC donne un contrôle total sur la disposition. Les blocs logiques et les pistes peuvent être agencés pour un contrôle précis du timing des bords d’horloge et des largeurs d’impulsion. Le jitter et la distorsion de phase peuvent être atténués grâce à l’utilisation d’arbres d’horloge internes optimisés, et l’uniformité du timing peut être rendue prévisible et thermiquement stable. Nous avons également mis en œuvre certaines fonctions traditionnellement hébergées sur des PLDs co-localisés sur l’ASIC. Encore une fois, avoir un contrôle total sur le routage et les délais logiques signifie que les délais de transition entre les domaines d’horloge inter-circuit peuvent être éliminés.”
Les révisions apportées au schéma d’horloge du NADAC sont responsables de l’amélioration sonore notée dans la critique accompagnante, et Xu est relativement franc sur ce que lui et son équipe ont fait. Cela le surprend qu’il semble y avoir une cohorte importante dans la communauté de l’ingénierie audio qui croit encore que tout ce qui se passe en dehors de la bande audio nominale de 20 Hz à 20 kHz est sans rapport avec la qualité sonore. La conception globale du NADAC prête une attention particulière à la minimisation des émissions EMI dans la plage des kHz élevés aux GHz bas. Cependant, Xu considère cela comme banal, simplement un ménage ordonné et juste un signe de l’ingénierie de qualité. C’est dans le schéma d’horloge que l’attention aux détails devient, pour le dire ainsi, quelque peu obsessive.
Xu et ses collègues ont découvert qu’en conjonction avec le décodage 1-bit, c’est dans le contrôle précis du temps que réside la clé pour rendre le son numérique tout aussi naturel que l’analogique. Le NADAC utilise donc plusieurs idées avancées, y compris la technologie d’entrelacement des bords (recherchez-la, ce n’est pas très facile). Xu et ses collègues ont également prêté une attention particulière à la dérive numérique, en particulier le bruit de phase en dessous de 5 Hz. “Nos mesures s’étendent même jusqu’à 0,1 HzSNR et THD+N. Moins de bruit de phase se traduit par une plus grande clarté, des arrière-plans plus sombres et une récupération plus naturelle des détails musicaux. C’est pourquoi nous utilisons un traitement multi-étapes pour tirer parti des forces de différents circuits d’horloge et composants, produisant finalement un signal d’horloge aussi proche de la perfection que possible.
Déplacé de 1,2 nanosecondes (1200ps) à 600 picosecondes, il atteint un plan de stabilité d’environ 7 × 10–¹³, avec une optimisation appliquée à toute déviation au-dessus d’environ 0,7 Hz. Ce que nous faisons est similaire aux pratiques dans les systèmes d’analyse du bruit de phase des oscillateurs à cristal, où plusieurs circuits spécialisés sont en cascade pour atteindre la meilleure performance. Le NADAC C a plusieurs sorties qui permettent d’inclure des sources avec des entrées d’horloge de 10 MHz dans cette cascade d’horloge, et si cela est exploité, alors les résultats sonores peuvent être encore meilleurs. Mais même sans horloge de la source, les résultats que nous avons obtenus dépassent ce que nous entendons d’une bande maîtresse analogique, donc je suis heureux de dire que nous y sommes finalement parvenus.
Quelles sont les préférences d’écoute de Xu en dehors du laboratoire de développement ? « Je joue de l’harmonica, mais en tant qu’auditeur et ingénieur du son, j’ai toujours été attiré par le piano et le violoncelle – deux instruments qui, de manières très différentes, mettent au défi à la fois les musiciens et les ingénieurs du son. Mais la voix humaine est l’instrument le plus intime et expressif que nous ayons. Aussi émouvante que puisse être l’art visuel, c’est la voix humaine qui a le pouvoir de me faire pleurer. »
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