Par Jeff Locatelli — Fondateur de Design Audio · Expert haute fidélité
Pourquoi un filtre est obligatoire
Un convertisseur ne produit pas une courbe continue : il génère une suite d’échantillons. Mathématiquement, cette suite contient le signal utile et ses images, répliques du spectre autour de chaque multiple de la fréquence d’échantillonnage. En 44,1 kHz, une note à 15 kHz s’accompagne donc d’images à 29,1 kHz, 59,2 kHz, etc. Il faut les supprimer : c’est le rôle du filtre de reconstruction. Sans lui, ces ultrasons partiraient dans l’amplificateur et le tweeter, où ils créeraient de l’intermodulation — de la distorsion, cette fois bien audible.
Le filtre n’est donc pas une option esthétique : c’est une nécessité mathématique. Toute la question est de savoir comment filtrer.
Le dilemme fondamental : temps contre fréquence
Un principe incontournable du traitement du signal : on ne peut pas être parfait dans les deux domaines à la fois.
- Filtre très raide — excellent dans le domaine fréquentiel (coupe net) — mais réponse impulsionnelle longue, donc ringing
- Filtre très doux — excellent dans le domaine temporel (impulsion courte) — mais laisse passer des images
- Le phénomène de Gibbs — toute coupure brutale dans le spectre produit des oscillations dans le temps — c’est le ringing
- Conclusion — il n’existe pas de « meilleur » filtre, seulement des compromis assumés
Phase linéaire ou phase minimale ?
C’est le choix le plus visible dans les menus des DAC modernes.
Phase linéaire (linear phase)
La réponse impulsionnelle est symétrique : le ringing se répartit avant et après l’impulsion. On parle de pre-ringing — un phénomène « non naturel », puisque rien, dans le monde physique, ne sonne avant d’être frappé. En contrepartie, le temps de propagation de groupe est constant : aucune fréquence n’est retardée par rapport à une autre, donc aucune distorsion de phase. C’est le choix par défaut de la plupart des constructeurs, et le seul rigoureux du point de vue fréquentiel.
Phase minimale (minimum phase)
Toute l’énergie du ringing est repoussée après l’impulsion : plus de pre-ringing, ce qui correspond mieux au comportement des instruments réels. Le prix à payer : le déphasage varie avec la fréquence (les aigus arrivent avant les graves, ou l’inverse selon l’implémentation). Beaucoup d’auditeurs le préfèrent ; c’est un arbitrage, pas un progrès absolu.
Apodisant (apodizing)
Idée introduite par Meridian : un filtre volontairement placé légèrement sous la fréquence de Nyquist, conçu pour effacer le pre-ringing accumulé en amont — celui des filtres de l’enregistrement, du mastering, de tous les maillons précédents. Il sacrifie un peu de bande passante extrême pour nettoyer la réponse temporelle de toute la chaîne. Une approche intelligente, dont l’effet dépend de l’enregistrement.
Le sur-échantillonnage (et son contraire)
Oversampling
La quasi-totalité des DAC sur-échantillonnent (×4, ×8, ×16…) avant de convertir. L’intérêt est mécanique : en montant la cadence, on éloigne les images, ce qui permet un filtre analogique de sortie très doux — donc peu de rotation de phase dans la bande audible. Le gros du travail est fait en numérique, où il est maîtrisable.
NOS (non-oversampling)
Certains constructeurs suppriment purement et simplement le filtre numérique. Les conséquences sont parfaitement mesurables :
- Roll-off intrinsèque — la restitution « en marches d’escalier » atténue naturellement le haut du spectre : environ −3,9 dB à 20 kHz en 44,1 kHz (fonction sinc)
- Images non filtrées — les répliques ultrasoniques subsistent et peuvent créer de l’intermodulation en aval
- Zéro pre-ringing — aucun filtre numérique, donc aucun artefact temporel ajouté
- Bénéfice réel — une réponse temporelle très propre — au prix de la réponse en fréquence
- Notre lecture — un parti pris cohérent et parfois très musical, à condition d’assumer ses compromis
Les « taps » : de quoi parle-t-on ?
Un filtre numérique FIR est défini par ses coefficients (taps). Plus il y en a, plus la coupure peut être raide et précise — au prix d’une latence et d’une puissance de calcul accrues. Certains constructeurs, comme Chord avec ses filtres WTA implantés dans des FPGA, revendiquent des nombres de taps sans commune mesure avec ceux des puces du commerce : leur argument est qu’un filtre plus long reconstruit plus fidèlement le timing du signal original. D’autres estiment qu’au-delà d’un certain point, le gain devient inaudible. Les deux camps ont des arguments ; l’oreille tranche, système par système.
- Filtre FIR — défini par ses coefficients (taps) — la réponse impulsionnelle du filtre
- Filtres de puce du commerce — typiquement quelques dizaines à quelques centaines de taps
- Filtres FPGA propriétaires — des dizaines de milliers, voire davantage — approche Chord/WTA
- Ce que ça coûte — latence, calcul, consommation
- Ce que ça vise — une reconstruction temporelle plus fidèle entre les échantillons
Slow / sharp roll-off : le menu de votre DAC
Derrière les intitulés des puces ESS, AKM ou Cirrus, on retrouve toujours les mêmes arbitrages :
- Sharp / Fast roll-off — coupure raide juste sous Nyquist — meilleure réjection des images, ringing plus marqué
- Slow roll-off — pente douce — impulsion plus courte, mais images partiellement laissées passer
- Linear phase — ringing symétrique (pre + post), phase parfaitement constante
- Minimum phase — ringing uniquement après, mais phase variable
- Brick wall / Apodizing — coupure très raide, ou filtre nettoyant le pre-ringing amont
- NOS / Bypass — aucun filtre numérique — roll-off naturel et images non traitées
Un conseil pratique : ces réglages s’entendent souvent plus nettement qu’un passage de 16 à 24 bits. Prenez le temps de les comparer sur vos disques — c’est gratuit, et bien plus instructif qu’un changement de câble.
Notre position
Le filtre est l’un des paramètres les plus audibles d’un convertisseur, et l’un des rares que l’auditeur peut lui-même explorer. Il n’y a pas de bon ou de mauvais choix dans l’absolu : il y a un compromis temps/fréquence, et une préférence — la vôtre, sur votre musique, dans votre pièce. Ce que nous refusons, c’est le dogmatisme : ni « le NOS c’est la vérité », ni « seule la phase linéaire est correcte ».
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