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DAC ou pas DAC ? Comment choisir un convertisseur audionumérique pour sa chaîne HiFi ou un DAC USB ?

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La musique sous format numérique est partout : plateformes de musique en ligne, radios sur Internet, les smartphones, ordinateurs, CDs, SACDs etc. La conversion de ces supports et de leurs flux audionumériques en signal audio analogique est faite par des puces de conversion numérique/analogique (Digital to Analog Converter - DAC). Ce sont elles, et les composants qui leurs sont liées, qui déterminent la qualité du signal analogique qui sera ensuite reçu par votre système HiFi. Sans sombrer dans le fétichisme des chiffres et courir après les DAC affichant le plus de Hertz et de bits sur leurs puces, voici quelques points - sujets à évolution - pour poser les bases d'une réflexion et de débats. Vos commentaires et suggestions sont bienvenues ! 

Un DAC, c’est quoi ?

Un DAC, de ses initiales en anglais « digital to analog converter » est techniquement appelé « convertisseur numérique-analogique », « convertisseur » tout court ou encore CNA (pour les marques québécoises comme Moon qui ne rigolent pas avec le français). Lorsque la musique est sur un support numérique, elle se (dé)matérialise en des séquences d'un ou plusieurs « 0 » et « 1 ». Le travail du DAC consiste à convertir ces « 0 » et ces « 1 » en un signal audio analogique qui peut consécutivement être traité et joué par un système Hifi.

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...mais il y a des puces DAC sur presque tous les appareils, alors un DAC externe, ça sert à quoi?

Des DACs à toutes les sauces

Beaucoup d'appareils électroniques qui produisent du son (smartphone, téléviseur, ordinateur...) sont dotés d’une puce DAC. Beaucoup d'audiophiles considèrent, souvent à juste titre, que ces puces de conversion ne sont pas toujours très qualitatives et musicales. L'intérêt d'un DAC externe dédié est de troquer ces puces du commun des appareils pour une conversion optimale. Sur un ordinateur, le DAC est appelé « carte son ». Utiliser un DAC externe en Hifi, c’est comme changer de carte son pour une meilleure sur un ordinateur. Il existe des DACs de salon, à brancher sur les lecteurs CD ou lecteurs/serveurs réseau, mais aussi des DACs de bureau à brancher en USB sur des ordinateurs ou encore des DACs de poche à brancher sur smartphone.

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Qu'est-ce qui fait un "bon" DAC ?

Le format physique ayant une dimension principalement pratique, c’est surtout la fréquence d’échantillonnage, la résolution ou encore les colorations, l'influence sur les timbres et la dynamique ou encore la musicalité qui font les performances et le charme d'un DAC. Si la qualité de ce travail de conversion est un maillon important de la chaîne, attention à ne pas idolâtrer le DAC et encore moins les chiffres affichés sur sa puce de conversion. Une bonne puce ne fait pas pour autant tout du résultat sonore. En effet, un signal audio analogique, même résultant d'une bonne conversion, devra être d'autant mieux traité par les autres composants du DAC et a fortiori par le reste du système Hifi pour donner un rendu dont la qualité se démarque à l'écoute

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...ou un bon système sans DAC externe... ?

In ne faut pas non plus voir le DAC externe comme une condition sine qua non d'une reproduction sonore esthétique. Des audiophiles pensent que le fait de découpler les fonctionnalités en Hifi peut introduire des perturbations, car cela ajoute des éléments à la chaîne de traitement du signal. Si la puce de conversion est correcte, et bien placée dans le circuit d'une électronique haut de gamme, le rendu à l'écoute peut parfois être meilleur qu'avec un DAC externe. Aussi, une conversion d'une précision trop chirurgicale peut parfois nuire au plaisir d'écoute. Mieux vaut donc faire des essais pour décider si l'ajout d'un DAC externe à son système est un atout.

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Les appareils qui travaillent en numérique... n'ont pas besoin de DAC !

Enfin une petite remarque. Sur certains systèmes, l'ajout d'un DAC externe n'est pas pertinent. Certaines électroniques Hifi et surtout Home Cinéma numérisent aujourd’hui tout ou partie des signaux audio qu'elles reçoivent. Un amplificateur numérique, qui passe le signal en analogique dans la dernière étape d’amplification, fonctionnera donc mieux si on lui fournit directement un signal numérique. C’est également le cas pour certains ampli-tuners Home Cinéma ou les appareils qui utilisent un processeur numérique pour la correction acoustique et numérisent le signal. Il y a même des casques avec des haut-parleurs qui s’alimentent uniquement en numérique, comme par exemple les ATH-DSR7BT et DSR9BT d'Audio-technica. Ajouter un DAC entre une source numérique et un appareil fonctionnant en numérique n'aura pour effet que de convertir le signal en analogique pour qu’ils soit ensuite reconvertit en numérique. Si cela peut parfois ajouter des colorations plaisantes, c’est deux conversions pour rien qui dégradent le signal. Cela est même une hérésie d'après certaines personnes très audiophiles.

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Considérations techniques et audiophiles sur les puces de conversion (DAC)

La fréquence d’échantillonnage

La fréquence d’échantillonnage correspond (comme son nom l'indique) au nombre d'échantillons qu'un signal audionumérique comprend par seconde. Pour faire une analogie avec la photo, on peut dire que cela correspond à un nombre plus ou moins élevé de pixels. Plus la fréquence d’échantillonnage est élevée, plus, en théorie, le signal analogique en sortie du DAC pourra être précis. Ce rendu dépend donc en partie de la qualité des fichiers ou supports sources dont vous disposez. Un CD ou ficher "qualité CD" a une fréquence d'échantillonage de 44.1 kHz, ce qui veut dire que le signal numérique contient 44 100 échantillons par seconde.

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Les fichiers Hi-Res passent ensuite à 88.2 et 96 kHz, puis à 176.4 et 192 kHz pour les fichiers Flac, Alac ou Wav, les plus qualitatifs. Certains DACs haut de gamme peuvent aller beaucoup plus loin avec des fréquences d’échantillonnage, qui montent jusqu’à 356.8, 384 kHz ou encore 768 kHz. Et ce même si les fichiers dans ces formats sont rarissimes à l’heure actuelle ! Qu’à cela ne tienne, qui peut le plus peut le moins et votre DAC pourra en théorie faire un meilleur job s’il a une fréquence d’échantillonnage supérieure aux supports utilisés. Mais attention à la folie des chiffres tout de même… En effet, un fichier lu en qualité CD ou en Hi-Res sur un système Hifi d'entrée de gamme ne fera pas forcément de différence flagrante à l'écoute. Ce sont également la musicalité des électroniques, la qualité du système en général, et, si le DAC fait un bon travail, la capacité du système à le suivre, qui feront une vraie différence de rendu sonore.

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La résolution

La résolution, exprimée en bits, est la précision de l’information musicale enregistrée pour chaque échantillon du signal audionumériqe. Pour reprendre comme plus haut l'analogie avec la photo, cela correspondrait au nombre de nuances de couleurs possibles pour chaque pixel. Comme la fréquence d’échantillonnage, plus elle est élevée, plus l’enregistrement est riche, et plus les performances du DAC doivent suivre. Un fichier en qualité CD renferme des informations codées en 16 bits. Cela équivaut à une suite de 16 "0" et/ou "1" ce qui donne la possibilité d'effectuer 216 (2 à la puissance 16) soit 65 536 combinaisons. Le nombre de combinaisons et donc la qualité de la résolution, augmente de manière exponentielle par rapport au nombre de bits. En effet, un codage en 32 bits permettra 232 (2 à la puissance 32) soit 4 294 967 296 combinaisons soit 65 536 fois plus qu'avec un codage en 16 bits.

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La plupart des fichiers Hi-Res sont stockés en 24 bits, plus rarement en 32 bits, et il s’agit donc de choisir un DAC capable de prendre en charge de telles résolutions pour qu’il puisse les jouer. Encore une fois, il faut faire attention à la folie des chiffres. Le nombre de bits ne fait pas tout, car il est aussi possible de coder des flux numériques en 1 seul bit tout en donnant un résultat sonore qui pourra être très apprécié (c'est le cas avec le DSD qui est en signal audionumérique de type "one bit"). Aussi, la musicalité, la dynamique, les timbres donnés par une électronique pourront donner un résultat plus esthétique à l'écoute même si la résolution prise en charge par le DAC reste limitée. Les capacités chiffrées de la puce de conversion sont donc à prendre en compte lors du choix d'un DAC ou d'une électronique, mais pas exclusivement.

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La prise en charge du format DSD

Nous avons jusqu’à présent évoqué la fréquence d’échantillonnage et la résolution dans le cadre du format PCM (Pulse Code Modulation) qui est un signal audionumérique multibit. Sony et Philips ont mis au point un autre format pour leur Super Audio CD (SACD), aujourd’hui consommé dans un marché de niche. En effet, à l'heure où nous écrivons ces lignes seulement 2 000 disques au monde auraient été enregistrés en DSD. Le reste des formats DSD qui circulent ne serait en fait que des conversions faites à partir... d'enregistrements faits nativement en PCM ! Le format DSD, également utilisé pour des fichiers, affiche des fréquences d’échantillonnage bien plus élevées que le PCM : 2,8 MHz pour le DSD64 et 5,6 MHz pour le DSD128. Un DAC nécessite une puce spécifique pour prendre en charge ce type de format. Concernant la source, ordinateur, baladeur ou lecteur/serveur réseau, il faut également qu’elle puisse lire ce format. Sur ordinateur, le logiciel gratuit Foobar 2000 est le plus populaire pour assurer la lecture des DSD.
Le débat audiophile concernant la différence à l'écoute entre un format DSD codé en un seul bit (on dit parfois "one bit"), affichant des fréquences d'échantillonnage immenses, et un format Hi-Res multibit en 24 ou 32 bits avec des fréquences d'échantillonnage déjà importantes est loin d'être tranché. Pour nous, qui avons fait des expériences comparatives à l'époque où le SACD n'en était qu'à ses débuts, celui-ci ainsi que les fichiers DSD, possèdent à l'écoute des propriétés comme la fluidité que l'on ne retrouve pas sur d'autres supports. Et cela même s'il est converti ensuite en PCM ! Pour aller plus loin sur ce sujet vous pouvez lire notre article sur le format DSD.

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Une petite histoire sur l'importance du caractère audiophile et de la maturation d'une puce DAC (ou pourquoi toutes les puces ne se valent pas)

À la fin des années 1990, les premiers lecteurs DVD sont arrivés sur le marché, dotés de puces de conversions 24 bits/96 kHz. À l’époque, ces puces étaient destinées à lire des DVD-Audio, concurrents du SACD lancé presque en même temps. En lecture de CD-Audio, ce type d’appareil donnait dans la plupart des cas des performances moyennes voire assez mauvaisez. Durant cette période de transition, nous avons reçu un lecteur DVD d’un constructeur audiophile, qui semblait de prime abord avoir simplement changé le châssis d’un lecteur grand public de DVD construit à la chaîne. Mais à l’écoute, ce lecteur s’est avéré très musical et agréable sur des CD-Audio. En ouvrant la bête pour examiner ses circuits, nous avons réalisé qu’ils comportaient une puce de conversion 16 bits/44,1 kHz haut de gamme, avec des qualités audiophiles. Elle était plus performante à l’écoute sur un signal CD, car mieux adaptée (voir plus haut nos considérations techniques sur les puces). Mais aussi, à cette époque-là, les puces DAC 24 bits/96 kHz étaient un peu comme les puces 32 bits/384 kHz d’aujourd’hui sur certains appareils : un argument de vente basé sur l’affichage de chiffres élevés. Leur technologie n’avait pas encore été optimisée pour jouer de la musique, au contraire des puces 16 bits/44,1 kHz, utilisées depuis plusieurs années sur des systèmes Hifi et sujettes à davantage de maturation. Encore une fois donc, les chiffres ne font pas tout, et la maturation d’un composant sur le marché audiophile peut conduire à ce qu’il soit mieux utilisé à terme même s’il est plus limité sur le papier.

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Secouons nous les puces, et regardons un peu les autres composants d'un DAC ...

Au commencement, on aimait les DACs pour autre chose que leurs puces de conversion

Pour comprendre l’intérêt qu’a pu avoir d’ajouter un DAC à un système audio, et sortir du fétichisme des Bits et des Hertz, il faut faire un peu d’histoire de la Hifi. Au début des années 1980, l’arrivée de l’audionumérique par le CD était annoncée comme une révolution par rapport aux supports analogiques. Grâce à tous ces « 0 » et ces « 1 » considérés comme inaltérables, plus d’erreurs de copie quand on duplique la musique, plus de souffle, plus de craquement … En marketing, on parlait de la « qualité numérique » comme surpassant tout le reste.

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Le hic, c’est que cette « qualité numérique » est rapidement apparue comme un peu froide, pas assez musicale et trop chirurgicale pour une partie des audiophiles. Et pour répondre à cette déception, les premiers DACs externes sont arrivés sur le marché en complément de lecteurs CD dits « drive » ou « transport » sans étage de conversion. C’est la marque britannique Cambridge Audio qui a franchi le pas la première en 1985. La séparation des deux modules, lecture et conversion, ont permis à beaucoup d’audiophiles d’améliorer leur système sans changer de lecteur CD. Les DACs audiophiles n’avaient pas de meilleures puces de conversion que les lecteurs CD, ces puces étaient d’ailleurs pour la plupart les mêmes ou presque sur tous les appareils. Mais, et c’est un grand « mais », ils avaient des étages de sortie analogique plus soignés, des alimentations plus recherchées, des amplis op plus qualitatifs ou, mieux encore, remplacés par des circuits en composants discrets (modules HDAM de Marantz par exemple), des composants triés et sélectionnés ou encore des coffrets mieux isolés. A l'époque aparurent aussi les premiers systèmes de suréchantillonage du signal audionumérique et les premières reflexions sur le filtrage numérique à pente douce ou raide.
C’était le traitement qualitatif, audiophile du signal et son isolation par rapport aux ondes et vibrations parasites qui comptait et non la folie des chiffres annoncés par la puce de conversion.

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J'entends parler de "jitter" et de désynchronisation...

Pour mieux nous expliquer, nous allons encore une fois faire un peu d’histoire de la Hifi. Après la grande époque du DAC décrite plus haut comme remède à la froideur numérique des années CD, une partie des audiophiles (sacrés audiophiles!) se sont aperçus que le fait d’ajouter un DAC à un système pouvait induire des perturbations. La transmission d’un signal numérique entre deux appareils provoque des micro-fluctuations et une sorte de désynchronisation entre l’horloge de la source et celle du DAC. Et cela même si le flux numérique contient un signal d’horloge sur lequel les deux appareils sont supposés se synchroniser. C’est l'abominable « jitter », terreur de l’audionumérique, que l’on mesure en picosecondes (millionième de millionième de secondes). Dans les années 1990, cela a porté un coup à l’intérêt que les audiophiles vouainet au DAC. Le seul remède apparent était à l’époque de doter le DAC d’un système d’horloge maîtresse très sophistiqué pour éviter la désynchronisation, ou d’ajouter une horloge maîtresse externe. Dans les deux cas, cela restait réservé à des systèmes très hauts en gamme.

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Puis avec la multiplication des sources numériques, voici une dizaine d'années, les progès sur la maitrise du jitter aidant, le DAC externe est revenu en force sur la scène audiophile. On a vu apparaître sur les DACs des ports USB asynchrones, qui sont dotés de leur propre horloge maîtresse, généralement de meilleure qualité que celle de l’ordinateur ou de l’appareil sur lequel ils se branchent afin d’éviter les perturbations électroniques indésirables telles le "jitter". On trouve aussi de tout petits appareils à brancher sur son port USB avant le DAC pour éviter le « jitter » à l'image du Jitterbug d'Audioquest. Ces évolutions techniques, conjointes à l’essor de la musique dématérialisée, sont en partie responsable du retour en force du DAC ces dix dernières années. La multiplication des sources numériques (téléviseur, lecteur réseau, ordinateur, NAS …) sur un système oriente également le bon sens vers l’utilisation d’un DAC unique pour toutes plutôt que d’utiliser pour chacune leur DAC interne. Cela permet de concentrer ses efforts économiques sur une électronique plus performante plutôt que d’utiliser plusieurs appareils avec des étages de conversions divers en qualité.

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En concusion, comment choisir un bon DAC?

Aujourd'hui, les règles de l'acoustique et de l'électronique n'ont pas changé par rapport à l'époque où ce n'était pas principalement les puces de conversion et leurs performances affichées qui faisaient la différence principale entre deux DACs. Certes, il existe des puces de conversion plus performantes que d'autres. Des modèles ESS, Wolfson et Burr Brown par exemple, sont aujourd'hui très réputés et apportent des performances musicales supérieures aux autres. Quelques très rares constructeurs aussi, comme Chord, développent eux-mêmes leurs propres algorithmes de conversion à partir de puces programmables et non de puces toutes-prêtes déjà préprogrammées. Mais le châssis doit être bien isolé, et bien amorti contre les vibrations et ondes parasites. Le type de l'alimentation à découpage ou linéaire (avec transformateur toroïdal, en C ou R-core) sera également un élément important. Cette dernière est-elle bien isolée des autres sections ? Est-ce qu'il y a des circuits d'alimentation séparés pour les différents composants ? Comment la régulation thermique des composants est-elle assurée ? il y a-t-il une seule horloge ou deux horloges (quartz) pour le traitement des signaux numériques multiples de 44.1 kHz et 48 kHz... ? Il faudra également regarder la qualité et le niveau de la sortie analogique, la qualité des amplis op, et si elle est en composants discrets. Enfin, il faut encore et toujours faire des écoutes pour voir si ses composants ajoutent de la coloration à telle ou telle fréquence. La dynamique, la musicalité, les timbres peuvent être affectés ou non par un DAC. Les colorations peuvent aussi être appréciées par certaines personnes à l'écoute alors que d'autres préfèreront une précision chirurgicale, sans fioritures. Ce sont donc les goûts de chacun et chacune qui doivent primer pour choisir d'ajouter l'une ou l'autre électronique pour assurer la conversion au sein de son système.

>>> A LIRE AUSSI : NOS TEST DE DACs

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