Tests d'écoute en aveugle

Câble S/PDIF : ce que disent les tests d'écoute en aveugle

Un câble numérique peut-il changer le son ? Cinq études menées sans que les auditeurs sachent ce qu'ils écoutaient, de 1990 à 2015, éclairent la question : seuils d'audibilité du jitter, format CD, sources et câbles numériques. Voici leurs résultats en bref, avec leurs limites.

Par Julien G. Sources primaires citées pour chaque étude.

L'essentiel

Les seuils d'audibilité publiés du jitter : 10 ns en moyenne dans le pire cas (sinus de 20 kHz, jitter sinusoïdal à 17 kHz), dès quelques dizaines de nanosecondes sur des extraits musicaux choisis, plusieurs centaines de nanosecondes en jitter aléatoire sur de la musique.
Sur 10 m, un Belden 1694A décale les fronts d'environ 0,05 ns crête à crête (sans bruit ; 0,014 ns RMS avec le bruit simulé d'un salon) : des centaines à des milliers de fois moins.
Nous n'avons trouvé aucune étude à comité de lecture comparant en aveugle deux câbles S/PDIF ; les essais voisins ne montrent rien d'audible à ces niveaux : les seuils de jitter mesurés sont des centaines de fois plus hauts, deux sources CD ne se distinguent pas globalement (Stereophile juge le résultat ambigu) et un câble Ethernet n'est pas reconnu par 6 personnes sur 7 (test sommaire, jugé peu probant par son auteur).
Les vrais problèmes sont électriques : boucle de masse et ronflement, câble mal adapté ou très long. La liaison optique supprime la boucle de masse, mais elle porte moins loin (quelques mètres en TOSLINK) et ses modules ajoutent leur propre jitter.

Les résultats en un tableau

Étude	Question	Panel	Résultat	Conclusion
Ashihara et al. 2005	Seuil du jitter aléatoire	23 auditeurs	0 sur 23 à 250 ns, 23 sur 23 à 2 µs	Inaudible à 250 ns
Benjamin et Gannon 1998	Jitter injecté sur S/PDIF	9 sujets (sinus), 8 sujets entraînés (musique)	10 ns (sinus 20 kHz), 20 à 370 ns (extraits choisis)	Rarement audible sur la musique
Meyer et Moran 2007	Qualité CD contre haute résolution	554 essais	49,8 % de bonnes réponses	Aucune différence audible
Stereophile 1990	Deux sources CD, câbles compris	461 auditeurs, 3 222 essais	48,3 % de bonnes réponses	Résultat du hasard
Ars Technica 2015	Câble Ethernet 340 $ contre 2,50 $	7 personnes	6 sur 7 échouent	Pas de différence, protocole sommaire

2005

Jitter : aucun des 23 auditeurs ne l'entend à 250 ns

23 auditeurs aguerris, chacun chez lui, sur son système et avec sa musique. Le jitter devient audible pour tous à 2 µs, pour 6 sur 23 à 500 ns, et pour aucun à 250 ns.

0 sur 23auditeurs détectent un jitter de 250 ns

Méthode: Choix forcé entre deux versions d'un même extrait, avec commutation libre. Jitter aléatoire ajouté aux données, à plusieurs niveaux.
Verdict: Le seuil se situe plusieurs milliers de fois au-dessus de ce qu'ajoute un bon coaxial de 10 m (0,05 ns crête à crête sans bruit pour un Belden 1694A dans le simulateur).
Limites: Jitter simulé dans le fichier, pas produit par un vrai câble.

Kaoru Ashihara, Shogo Kiryu, Nobuo Koizumi, Akira Nishimura, Juro Ohga, Masaki Sawaguchi, Shokichiro Yoshikawa. Acoustical Science and Technology, vol. 26, n° 1, p. 50-54, 2005. doi.org/10.1250/ast.26.50

Tableau 1 de l'étude : taille du jitter aléatoire et nombre d'auditeurs qui l'ont détecté — Tableau 1 de l'article : jitter aléatoire ajouté (valeur efficace) et nombre d'auditeurs, sur 23, qui distinguent les sons avec et sans jitter. Source : K. Ashihara et al., Acoustical Science and Technology 26(1), 2005, doi.org/10.1250/ast.26.50.

1998

Chez Dolby, le jitter injecté sur la S/PDIF reste discret sur la musique

Du jitter sinusoïdal injecté directement sur une liaison S/PDIF, écouté au casque. Sur un sinus pur de 20 kHz avec un jitter à 17 kHz, le pire des cas, le seuil moyen tombe à 10 ns. Sur des extraits musicaux choisis pour être révélateurs, il faut entre 20 et 370 ns selon le sujet.

10 nsseuil moyen dans le pire des cas (sinus de 20 kHz, jitter à 17 kHz)

Méthode: Seuils mesurés au casque, sur sinus (9 sujets) puis sur extraits musicaux choisis pour être révélateurs (8 sujets entraînés).
Verdict: Les auteurs concluent que la plupart des programmes musicaux ne rendent pas le jitter audible aux niveaux courants.
Limites: Petit panel ; seuils réglés par les auditeurs sur la musique.

Eric Benjamin, Benjamin Gannon (Dolby Laboratories). AES, 105e convention, preprint 4826, San Francisco, 1998. AES e-library

Figure 19 de l'étude : seuil d'audibilité du jitter sur un sinus de 20 kHz, par sujet — Figure 19 de l'article : seuil d'audibilité sur un sinus de 20 kHz, en nanosecondes de jitter (échelle logarithmique), pour chaque sujet. Source : E. Benjamin et B. Gannon, AES preprint 4826, 1998, AES e-library.

2007

La qualité CD glissée dans la haute résolution : 49,8 % de bonnes réponses

Pendant plus d'un an, des auditeurs, ingénieurs du son compris, ont tenté de repérer une boucle 16 bits / 44,1 kHz insérée dans une lecture SACD ou DVD-Audio. Résultat : 276 bonnes réponses sur 554, le hasard pur.

276 / 554bonnes réponses, soit 49,8 %

Méthode: Double aveugle sur plusieurs systèmes, dont une installation haut de gamme.
Verdict: Une conversion complète au format CD ne s'entend pas à niveau d'écoute normal. Seule exception : le bruit de fond, en silence et volume poussé.
Limites: Porte sur le format, pas sur un câble.

E. Brad Meyer, David R. Moran (Boston Audio Society). Journal of the Audio Engineering Society, vol. 55, n° 9, p. 775-779, 2007. AES e-library

Figure 1 de l'étude : schéma du montage de test en double aveugle — Fig. 1 de l'article : le relais A/B/X insère ou non la boucle 16 bits / 44,1 kHz entre le lecteur SACD ou DVD-Audio et l'amplificateur. Source : E. B. Meyer et D. R. Moran, J. Audio Eng. Soc. 55(9), 2007 (dessin de Roy Allison), AES e-library.

1990

Salon de New York : 461 visiteurs ne distinguent pas deux sources CD

Un transport Philips et un câble numérique courant contre un transport Esoteric, un disque traité et un câble haut de gamme, sur le même convertisseur. Sur 3 222 essais, 48,3 % de bonnes réponses.

48,3 %de bonnes réponses sur 3 222 essais

Méthode: Simple aveugle en public (l'opérateur connaissait la source), au salon hi-fi de New York d'avril 1990.
Verdict: Aucun groupe d'auditeurs ne fait mieux que le hasard de façon significative.
Limites: Plusieurs éléments changeaient à la fois ; Stereophile juge lui-même le résultat ambigu.

John Atkinson, avec Will Hammond. Stereophile, novembre 1990 (« CD Tweaks & Listening Tests »). stereophile.com

Histogramme de l'étude : pourcentage d'auditeurs selon le nombre de bonnes réponses sur 7 — Fig. 1 de l'article : pourcentage d'auditeurs selon leur nombre de bonnes réponses sur 7 (barres claires : hommes ; grisées : femmes). La courbe est centrée sur le hasard. Source : J. Atkinson et W. Hammond, Stereophile, novembre 1990, stereophile.com.

2015

Un câble Ethernet à 340 dollars face à un câble à 2,50 dollars

À Las Vegas, avec la James Randi Educational Foundation, un câble Ethernet AudioQuest Vodka affronte un câble premier prix en test ABX au casque. 6 personnes sur 7 ne reconnaissent pas le câble cher, dans un test sommaire que son auteur juge peu probant.

6 sur 7participants n'identifient pas le câble à 340 $

Méthode: Test A/B/X public sur scène (The Amazing Meeting, Las Vegas), écoute au casque. Seul le câble entre le switch et l'ordinateur change ; la musique vient d'un disque réseau. L'auditeur connaît A et B ; X est tiré au sort et rebranché derrière un rideau par des opérateurs qui savent quel câble est branché. Un seul essai par personne ; « aucune différence » est admis et compté comme un échec. Critère fixé d'avance : 15 réussites sur 20, arrêt dès 6 échecs.
Verdict: Le seul test en aveugle trouvé où un câble numérique est la seule variable ne montre aucune différence audible. Il porte sur un câble Ethernet : les données passent par une mémoire tampon, sans horloge transmise, ce n'est pas une liaison S/PDIF.
Limites: Arrêt après 7 personnes : 1 bonne réponse, 1 mauvaise, 5 sans différence. Biais reconnus par l'auteur : public de sceptiques prévenu, dans les discours d'introduction, que ces câbles relèvent de la pseudo-science ; un seul tronçon réseau testé ; la réponse « aucune différence » rend le calcul de probabilité invalide, ce que le statisticien reconnaît après coup ; un essai par personne. Câble Ethernet et non S/PDIF ; l'auteur juge lui-même la conclusion peu probante.

Lee Hutchinson. Ars Technica, 30 juillet 2015. arstechnica.com

Tableau des résultats du test ABX : seul le premier essai est réussi — Le tableau des résultats à la fin du test publié par Ars Technica : seul le premier essai est réussi. Source : photo Lee Hutchinson, Ars Technica, 2015, arstechnica.com.

Pourquoi tester en aveugle

Deux synthèses de 1991 éclairent ces résultats. David Clark (AES, preprint 3167) résume dix ans de tests ABX : beaucoup de différences entendues en écoute libre disparaissent dès que l'auditeur ne sait plus ce qu'il écoute.

Tom Nousaine (AES, preprint 3177) montre que des auditeurs décrivent volontiers une différence entre deux sources strictement identiques. Sans aveugle ni essai de contrôle, un test surestime les écarts.

Un résultat négatif ne prouve pas qu'une différence est inaudible pour tout le monde. Il donne en revanche un ordre de grandeur : ce qu'ajoute un câble numérique reste très loin des seuils connus. Le simulateur permet de le vérifier câble par câble.

Comparer deux câbles dans le simulateur