Sortie bit-perfect

Un périphérique bit-perfect reçoit les échantillons de chaque fichier exactement tels qu’ils sont dans le fichier : même fréquence d’échantillonnage, mêmes valeurs, sans rééchantillonnage, changement de volume ni mixage. C’est utile pour les chaînes de monitoring et les liaisons numériques, où tout traitement sur l’ordinateur doit être évité.

Rendre un périphérique bit-perfect

Dans Paramètres → Sorties audio, choisissez explicitement le périphérique pour la sortie Main d’un lecteur (ou celle du mur de cartouches). Un lecteur laissé sur le périphérique par défaut du système ne peut pas être rendu bit-perfect. Un périphérique qu’aucune sortie n’utilise plus perd son interrupteur bit-perfect et son mode DSD au prochain démarrage de l’application.
Choisissez Avancé en haut de la section. Sous Réglages par périphérique, activez Bit-perfect à côté du périphérique.
Redémarrez l’application.

Le périphérique démarre alors à sa propre fréquence d’échantillonnage si vous lui en avez donné une au même endroit, sinon à la fréquence d’échantillonnage globale, et suit chaque fichier à partir de là.

L’interrupteur est désactivé quand le périphérique ne peut pas donner l’accès exclusif.

Linux : choisissez un périphérique ALSA dont le nom commence par hw:. C’est la carte son elle-même. PulseAudio, PipeWire, JACK et les périphériques ALSA default ou plughw: mixent ou convertissent, ils ne sont donc jamais bit-perfect.
Windows : choisissez le périphérique du système WASAPI. Il est ouvert en mode exclusif.
- Dans les réglages sonores de Windows, les propriétés Avancées du périphérique doivent avoir Autoriser les applications à prendre le contrôle exclusif de ce périphérique activé (c’est le cas par défaut).
- Pendant qu’il joue, aucun autre programme ne peut utiliser le périphérique.
macOS : choisissez le périphérique sur Core Audio. Il est ouvert en mode hog.
- La fréquence d’échantillonnage du périphérique est réglée sur celle de la piste, et son format sur le format entier le plus large qu’il offre à cette fréquence (les réglages que montre Configuration audio et MIDI).
- Ils sont rendus quand l’application cesse d’utiliser le périphérique.
- Deux périphériques portant exactement le même nom ne peuvent pas être rendus bit-perfect.

Ce qui se passe sur un périphérique bit-perfect

Accès exclusif. Rien d’autre sur l’ordinateur ne peut jouer sur le périphérique tant que l’application l’utilise. Si l’accès exclusif est refusé, le périphérique joue quand même, en partagé, et le badge BP reste éteint.
La fréquence suit le fichier. Quand rien ne joue sur le périphérique et qu’une piste à une autre fréquence d’échantillonnage démarre, le périphérique est rouvert à cette fréquence.
- Cela se produit quand vous lisez une piste, en reprenez une chargée en pause, pré-écoutez ou lancez une cartouche. Les pistes qui ne font qu’attendre (la piste suivante de chaque lecteur) sont préparées de nouveau à la nouvelle fréquence.
- La réouverture prend le temps dont le périphérique a besoin pour démarrer (généralement quelques dizaines de millisecondes). Le démarrage a autant de retard.
- Tant que quelque chose joue sur le périphérique, la fréquence ne change jamais. Une piste à une autre fréquence qui démarre alors (par exemple une piste à 48 kHz mixée après une piste à 44,1 kHz, ou une piste démarrée pendant qu’un autre lecteur ou une cartouche joue sur le même périphérique) est convertie sur toute sa durée, et n’est pas bit-perfect.
- Si le périphérique refuse une fréquence, il garde la précédente et la piste est convertie.
Aucun traitement, quand rien ne le demande. Les échantillons passent intacts tant que toutes ces conditions sont réunies :
- le volume du lecteur est à 100 % ;
- aucun fondu n’est en cours ;
- rien d’autre ne joue sur les mêmes sorties (un autre lecteur, une cartouche, une tonalité de test).

DSD

Un fichier DSD est normalement lu converti en PCM, comme n’importe quel autre fichier. Un périphérique bit-perfect peut au contraire recevoir le flux DSD intact.

Les trois modes. Dans la vue Avancé de Paramètres → Sorties audio, chaque périphérique qu’utilise une sortie a un choix DSD sous son interrupteur bit-perfect :

Convertir en PCM (par défaut) : le DSD est converti, comme sur tout autre périphérique.
DoP (DSD over PCM) : les bits DSD voyagent à l’intérieur d’échantillons PCM 24 bits, que la plupart des convertisseurs compatibles DSD reconnaissent. Il fonctionne sur tous les systèmes.
DSD natif (Linux uniquement) : DSD brut, pour les périphériques ALSA hw: dont le pilote annonce un format d’échantillons DSD.

Seuls les modes que le périphérique peut accepter sont proposés, et une ligne sous le choix dit pourquoi les autres ne le sont pas : le périphérique n’est pas branché, le bit-perfect est désactivé, le périphérique ne peut pas être ouvert en exclusif, le DSD natif nécessite Linux, ou le périphérique n’accepte pas le DSD natif. Un mode enregistré pour un périphérique qui ne peut plus l’accepter s’affiche comme PCM, ce qui est ce qui joue ; le mode enregistré revient quand le périphérique peut de nouveau l’accepter. Changer un mode, le réglage de mixage ou le silence DSD nécessite un redémarrage, comme les autres réglages de sortie.

Quand le DSD sort intact. Toutes ces conditions doivent être réunies au démarrage de la piste :

le périphérique est bit-perfect, avec accès exclusif, et son mode est DoP ou DSD natif ;
la piste est en DSD (DSF ou DFF), mono ou stéréo, et a été analysée (c’est ainsi que sa fréquence DSD est connue) ;
le volume du lecteur est à 100 % ;
rien d’autre ne joue sur le périphérique (un autre lecteur, une cartouche, une tonalité de test) ;
le périphérique accepte le flux. Le DoP exige une fréquence de périphérique égale à la fréquence DSD divisée par 16 (176,4 kHz pour le DSD64, 352,8 kHz pour le DSD128, 705,6 kHz pour le DSD256) et un format 24 ou 32 bits. Le DSD natif exige un périphérique qui accepte le format DSD à cette fréquence.

Quand le DSD natif prend fin, le périphérique repasse en PCM à la fréquence qu’il avait avant la piste DSD, parce que beaucoup de convertisseurs acceptent le DSD natif à des fréquences qu’ils ne peuvent pas jouer en PCM (aucun convertisseur ne joue de PCM à la fréquence à laquelle tourne le DSD512). Une piste qui se poursuit en PCM garde la fréquence du flux DSD quand le périphérique l’accepte en PCM, et sinon continue à la fréquence antérieure depuis l’endroit où elle en était, comme tout ce qui joue sur ce périphérique ; un fondu en cours s’y termine aussitôt. Le périphérique ne reste jamais sur une fréquence qu’il refuse : si aucune fréquence ne s’ouvre (par exemple, le périphérique a été débranché à ce moment-là), la sortie est perdue jusqu’à ce que la nouvelle tentative automatique la rouvre à la fréquence antérieure.

Sinon, la piste est convertie en PCM et le journal en donne la raison (par exemple « something else plays on the device » ou « the device refused 705600 Hz »). La pré-écoute et les cartouches sont toujours converties.

Tant que le DSD sort intact :

le badge de l’en-tête affiche DSD au lieu de BP ;
les vumètres montrent le niveau de la conversion PCM de la même piste, ils fonctionnent donc comme d’habitude ;
le volume doit rester à 100 % : l’infobulle du fader le dit. Le bouger fait passer la piste en PCM (voir plus bas) ;
Stop et un stop en fondu arrêtent la piste aussitôt, sans fondu, puisqu’un flux DSD ne peut pas être estompé. Appuyer sur PLAY sur une autre piste pendant qu’elle joue la coupe de la même façon au lieu de faire un fondu enchaîné ;
la pause et la reprise agissent aussi aussitôt, sans rampe.

Silence aux extrémités. Chaque démarrage, fin et passage en PCM envoie d’abord du silence DSD (200 ms par défaut), pour que le convertisseur se verrouille sans clic. L’exception est une piste DSD qui poursuit un flux de même nature et de même fréquence DSD dont le silence est encore en cours : le convertisseur est encore verrouillé, elle démarre donc sans silence supplémentaire. Une piste démarre donc avec ce retard, et un passage en PCM laisse un blanc de cette durée. C’est Silence DSD dans Paramètres → Sorties audio, Avancé (0 à 2000 ms).

Quand une autre source a besoin du périphérique. Quand une autre source a besoin d’une sortie DSD, dans Paramètres → Sorties audio, choisit ce qui se passe quand un autre lecteur, une cartouche ou une tonalité de test démarre sur le même périphérique (bouger le fader propre au lecteur est l’exception : cela fait toujours passer la piste en PCM) :

Poursuivre la piste DSD en PCM (par défaut). Le flux passe en PCM après le silence DSD, et la piste continue, convertie, depuis l’endroit où elle en était. La même chose arrive à la piste qui suit d’elle-même (voir plus bas).
Garder le DSD et couper les autres sources. Rien n’interrompt le flux DSD. Les autres sources routées vers le périphérique sont coupées jusqu’à la fin de la piste DSD, et le lecteur affiche entre-temps un badge Autres coupées. La piste suivante propre au lecteur ne chevauche pas : elle démarre à la fin de la piste DSD, sans fondu enchaîné ni enchaînement. Une piste PCM attend le silence DSD ; une piste DSD de même nature et de même fréquence DSD poursuit le flux sans lui. Bouger le fader fait toujours passer la piste en PCM.

Un album ne reste pas en DSD avec le réglage par défaut. Avec Poursuivre la piste DSD en PCM, seule une piste DSD qui démarre sur un périphérique inactif sort en DSD. Les pistes que le lecteur démarre ensuite d’elles-mêmes (à la fin d’une piste, lors d’un enchaînement ou d’un fondu enchaîné) démarrent à partir d’un préchargement, qui est toujours en PCM, si bien que le périphérique passe en PCM et qu’elles sont lues converties. Une piste que vous démarrez vous-même (PLAY, double-clic) sort de nouveau en DSD quand le périphérique est inactif ou que le flux DSD précédent est encore dans son silence à la même fréquence DSD. Pour garder tout un album DSD en DSD, choisissez Garder le DSD et couper les autres sources. Chaque piste du lecteur sort alors en DSD, et la suivante démarre quand la précédente se termine.

Si le périphérique est perdu pendant que le DSD joue et revient incapable de le porter (par exemple sans accès exclusif), la piste continue en PCM.

Le badge BP

Le badge BP dans l’en-tête du lecteur s’allume tant que la piste en cours parvient intacte à son périphérique Main. Toutes ces conditions doivent être réunies :

le périphérique est bit-perfect et ouvert avec accès exclusif ;
le périphérique tourne à la fréquence d’échantillonnage de la piste ;
la piste est en PCM entier sans perte (WAV, AIFF, FLAC, ALAC, WavPack ou Monkey’s Audio), mono ou stéréo, et d’au plus 24 bits, et le format du périphérique contient sa taille d’échantillon (un fichier 24 bits sur un périphérique 16 bits n’est pas bit-perfect). Le DSD est converti, il n’allume donc jamais BP ; quand il sort intact (voir DSD), le badge affiche DSD à la place ;
la piste a été analysée, puisque c’est ainsi que sa fréquence et sa taille d’échantillon sont connues. Les pistes qu’une version antérieure a analysées reçoivent leur format une fois analysées de nouveau (l’avis de démarrage, ou Paramètres → Analyse), ou dès qu’un lecteur les affiche ou qu’une cartouche les contient ;
le volume est à 100 %, aucun fondu n’est en cours, et rien d’autre ne joue sur les mêmes sorties.

Certains fichiers ne sont jamais affichés comme bit-perfect :

Les fichiers avec perte (MP3, AAC, Ogg Vorbis, Opus) : leurs échantillons décodés ne sont pas les valeurs entières qu’accepte un périphérique.
Les fichiers de plus de 24 bits : le mixeur travaille en virgule flottante 32 bits, qui porte 24 bits exactement.
Les fichiers de plus de deux canaux : ils sont mixés en stéréo.

Le vérifier soi-même

Pour vérifier une chaîne de bout en bout :

Connectez la sortie numérique du périphérique (S/PDIF, AES ou boucle USB) à un enregistreur qui capture à l’identique, bit pour bit.
Jouez un fichier de test sans perte à 100 % sans que rien d’autre ne joue.
Enregistrez-le.
Comparez l’enregistrement avec le fichier. Par exemple, avec SoX, inversez l’un et mixez-les : sox -m -v 1 file.wav -v -1 recording.wav diff.wav après avoir aligné leurs débuts. Chaque échantillon de la différence doit être nul.

Les tests automatisés du projet vérifient la même propriété à l’intérieur de l’application, sur un périphérique simulé.

Le DSD sur un vrai convertisseur

Les tests automatisés ne vérifient le DSD que sur des périphériques simulés. Le DoP et le DSD natif n’ont pas été essayés par le projet sur un vrai convertisseur. Pour en vérifier un :

Réglez le périphérique sur DoP (ou DSD natif sous Linux), redémarrez, et jouez un fichier DSD à 100 % sans que rien d’autre ne joue. L’en-tête doit afficher DSD, et l’affichage propre du convertisseur doit montrer la fréquence DSD (par exemple DSD64) au lieu d’une fréquence PCM. Un convertisseur qui affiche une fréquence PCM ou joue du bruit ne reconnaît pas le flux : revenez à Convertir en PCM.
Écoutez s’il y a un clic ou une rafale de bruit au démarrage, à l’arrêt, à la fin de la piste et en bougeant le fader. Un clic signifie que le convertisseur a besoin d’un Silence DSD plus long (Paramètres → Sorties audio, Avancé).
Lancez une cartouche ou un autre lecteur sur le même périphérique, une fois avec chaque réglage de mixage, et vérifiez le comportement décrit plus haut.
Sous Linux, pour vérifier le DSD natif sans l’application, exécutez FAUSTE_NATIVE_DSD_DEVICE=alsa:hw:CARD=<card>,DEV=0 cargo test -p fp-backends --test conformance -- --ignored native_dsd_on_a_real_device. Il ouvre le périphérique en DSD natif au DSD64 et joue une seconde de silence DSD. Il doit réussir, et le convertisseur doit se verrouiller sur le DSD64.
Avec des fichiers DSD dans test-music/, cargo test --release -p fp-engine --test dsd_real_music -- --ignored les joue à travers le moteur sur un périphérique simulé et compare les mots avec les octets du fichier (voir Tests).

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