| Voici un un article publié sur le forum HCFR A l'heure où nombre de membres du forum se sont laissés séduire par les lecteurs SACD Sony, il me paraît intéressant d'écrire un message qui expose le fonctionnement de leurs appareils. Je ne m'intéresserai qu'aux lecteurs deux canaux de la première génération. Le format SACD est à la base une invention conjointe de Sony et de Philips. La firme japonaise a cependant développé elle-même ses propres technologies pour offrir au grand public des appareils capables de décoder les signaux haute résolution en DSD contenus dans les SACD. L'excellence de ces produits fondateurs, qui étaient appelés à populariser la technologie du SACD, fait qu'ils méritent pour cette seule raison une petite présentation de leur fonctionnement. En outre, il semble maintenant acquis que les lecteurs SACD deux canaux Sony sont de futurs classiques. La gamme des lecteurs SACD deux canaux Sony. Les lecteurs purement audio à vocation haute fidélité de Sony sont traditionnellement répartis en deux gammes. La gamme QS (quality standard et la gamme ES extremely high standard). Les premiers lecteurs SACD Sony appartenaient à la gamme ES : il s'agit des SCD-1 et SCD-777ES. Ces lecteurs se distinguaient tout particulièrement par leur mécanique originale, à chargement par le dessus, et leur construction extrêmement soignée. Une déclinaison plus abordable avec une mécanique classique a rapidement suivi : le SCD-555ES. Préalablement au lancement du SCD-555ES, Sony avait lancé un modèle moins onéreux, le SCD-XB940QS, qui a formé à lui seul la gamme QS. En dépit de cette répartition en gammes bien distinctes, on peut se rendre compte en prenant connaissance des schémas ci-dessous que les quatre modèles présentent un grand nombre de points communs.  Reprenons dans le détail les différents constituants de ces lecteurs, en procédant à leur regroupement en trois étapes successives : lecture et décodage des signaux numériques, traitement du signal et conversion numérique/analogique, étages analogiques. La lecture et le décodage des signaux numériques. La lecture d'un disque SACD et celle d'un disque CD sont réalisées par des lasers de longueurs d'onde différentes, soit respectivement 650 nm et 780 nm. C'est pourquoi les lecteurs SACD ont deux diodes laser, chacune étant adaptée à la lecture d'un type de disques. Sur les SCD-1 et SCD-777ES, il y a en fait deux têtes de lectures distinctes avec leur propres optiques, une pour les CD, l'autre pour les SACD. Sur les plus petits modèles, l'optique est unique et le basculement d'un faisceau laser à l'autre est effectué au moyen d'un prisme. La mécanique des SCD-1 et SCD-777ES est sensiblement différente de celle des SCD-555ES et SCD-XB940QS. Les premiers utilisent une mécanique exclusive dérivée de celle du lecteur de CD CDP-XA7ES: ce ne sont pas les têtes de lecture qui se déplacent, mais l'axe rotatif du disque. Les têtes de lecture, elles, sont fixes. Cette solution a été adoptée pour suprimer la servo-correction associée à une tête de lecture mobile, qui est une source de bruit susceptible de perturber le très faible signal électrique généré par la diode laser. La mécanique des SCD-555ES et SCD-XB940QS est de type classique, avec une mise en rotation du disque et une tête de lecture placée sur un chariot mobile. Dans les deux cas, un processeur numérique (Servo DSP) contrôle le mouvement des parties mobiles et la mise au point de l'optique afin d'assurer la plus grande précision d'extraction possible. Les signaux générés par les diodes lasers sont amplifiés avant d'être envoyés vers un processeur de signal (RF Processor), qui a pour fonction d'extraire le signal d'horloge, de synchroniser les signaux de données, de les démoduler et de corriger les erreurs de lecture. A partir de ces signaux, le décodeur DSD va intervenir pour lire le filigrane anti-copie contenu dans les disques SACD, les sub-codes de la table d'allocation et, grâce à une importante mémoire tampon, désentrelacer les signaux gauche/droite. Le traitement du signal et la conversion numérique/analogique. Les principaux fondeurs de puces que sont Texas Instruments (Burr Brown), Cyrus Logic (Crystal), Wolfson Microelectronics et AKM offrent essentiellement dans leur catalogue des circuits intégrés « tout en un » qui effectuent dans un même boîtier l'ensemble des opérations de traitement et de conversion du signal, qui incluent le filtre numérique, la mise en forme du bruit numérique et le filtre passe-bas. L'utilisation de composants externes plus performants ou spécialisés dans tel ou tel type de tâches (par exemple un filtre numérique séparé) est laissé à l'initiative du client. Pour ses lecteurs de SACD deux canaux, Sony est partie d'une toute autre philosophie. Les différentes étapes du traitement du signal sont délocalisées dans plusieurs grands circuits intégrés (Large Scale Integrated, LSI) qui forment ensembles (avec l'étage analogique) un système pensé de façon global. Mais ce n'est pas tout. Sony a choisi d'améliorer son concept en doublant cette division « verticale » du travail par une division « horizontale » en multipliant les convertisseurs. Ces derniers sont au nombre de huit, soit quatre par canal, gérés en mode différentiel, et qui travaillent en parallèle afin d'améliorer le rapport signal/bruit.  Le premier circuit intégré est le CXD9762AQ dans les lecteurs de gamme ES et le CXD9556 dans le SCD-XB-940QS. Ces circuits intégrés portent respectivement la désignation « VC24» et « VC24 Plus », ce qui est trompeur car ils réunissent en fait deux fonctions très différentes. Ils s'agit d'une part du filtre numérique VC24 proprement dit suivi de la mise en forme du bruit numérique (Noise shaper) et d'autre part du système ACP. Le CXD9556 unit en outre à ces deux fonctions le générateur d'impulsion en tension et le générateur de signal d'horloge. Le VC24 est un filtre numérique à 24 bits à coefficient variable. Il agit uniquement sur les signaux PCM issus des CD. Il permet à l'utilisateur de choisir entre cinq modes différents de filtrage. Il existe essentiellement deux types de filtre numérique: les filtres à atténuation dure et les filtres à atténuation douce. Les filtres à atténuation dure coupent le spectre du signal de façon très raide au-delà de 20kHz de façon à conserver la réponse en fréquence la plus plate possible dans la bande audio. En contre-partie, la réponse sur impulsion est polluée par des pré- et des post-oscillations. Les filtres à pente douce permettent de résorber ces oscillations au prix d'une atténuation plus ou moins importante dans la bande audio.  Avec son filtre a coefficient variable, Sony permet à l'utilisateur de choisir lui-même son mode de filtrage en fonction de ses priorités. Le filtre numérique agit essentiellement au-delà de la bande audio, et il n'est pas dit qu'il produise des effets audibles suivant les maillons en aval. La position standard est un filtre à atténuation dure qui applique le sur-échantilonnage de 8 fois (de 44.1 kHz à 352.8 kHz) en trois passes successives où la fréquence d'échantillonnage est chaque fois doublée. La pente du filtre est raide afin de supprimer le plus de bruit ultrasonique. C'est la méthode classique de filtrage des signaux PCM. Les quatre autres filtres sont à atténuation douce. La position 1 applique un mode d'interpollation plus doux qui consiste à sur-échantillonner le signal à 352.8 kHz en une seule fois. La position 2 permet de maximiser la longeur des mots numériques et de l'adapter au formateur de bruit afin de supprimer les non-linéarités et le bruit de quantification. La position 3 est un nouveau type de traitement sur 224 ordres avec un nombre paire de filtres qui n'altèrent pas les échantillons originaux durant la phase de sur-échantillonnage. Enfin, la position 4 étend les fonctionnalités de la position 2 en augmentant la computation des mots numériques de quatre bits et en employant un filtre d'ordre paire deux fois plus élevé. Après l'étage du filtre numérique, le signal passe par l'étage de mise en forme du bruit numérique. Le signal de sortie est au format 1 bit à 64 fois la fréquence d'échantillonage d'un CD, soit 2.8824 Mhz, comme le DSD. ACP Le sytème Accurate Complementary Pulse Density Modulation, ou ACP, est localisé dans le même circuit intégré que le filtre VC24. Comme le VC24 ne concerne que les signaux PCM issus d'un CD, l'ACP ne s'occupe que des signaux DSD lus sur les SACD. Le but de l'ACP est de contribuer à réduire la distorsion d'amplitude qui affecte les signaux numériques à très haute fréquence. Un signal numérique parfait, 0 ou 1, aurait l'allure d'un rectangle ou d'un créneau.  Cependant, à une fréquence aussi haute que celle des signaux DSD, obtenir un signal aussi propre est illusoire. Le front du signal montant et le signal descendant sont altérés par le temps de montée et de stabilisation des circuits qui se traduisent par des verticales inclinées et par des oscillations. C'est la distorsion de commutation. En pratique, cette forme de distorsion est particulièrement insidieuse parce qu'elle est répartie de façon aléatoire en fonction du contenu du signal. Comme elle n'apparaît qu'à un changement d'état du signal, on peut osberver une suite de plusieurs 1 ou une suite de plusieurs 0 sans trace de cette distorsion. Cette dernière ne sera visible qu'au début et à la fin de la suite. A l'inverse, lorsque des 0 et des 1 se sucèdent alternativement, la distorsion de commutation sera présente à chaque changement d'état. La répartition aléatoire de cette distorsion rend sa suppression très difficile. C'est une source d'erreur d'amplitude des signaux numériques. Les ingénieurs de Sony ont donc imaginé une solution élégante pour réduire les effets de cette distorsion. Le système ACP modifie le codage des 1 et des 0 afin que les premiers aient l'allure d'un 1 suivi d'un cours 0 et inversement que les 0 prennent l'allure d'un court 1 suivi d'un long 0. La distorsion de commutation est ainsi présente sur chaque donnée et est de ce fait répartie uniformément sur tout le signal, ce qui facilite sa suppression dans les étages ultérieurs. Le concept Synchronous Time Accuracy Controller (S-TACT) que l'on trouve dans les lecteurs de gamme ES a pour but de réduire la distorsion liée aux erreurs de temps. Dans un convertisseur classique, les circuits à très haute fréquence (Filtre digital, Noise shaper) cohabitent avec des circuits analogiques et surtout le générateur de signal d'horloge. Ce dernier est alors exposé aux parasites haute fréquence à travers les lignes d'alimentation. Ce bruit issu du travail de circuits à très haute fréquence introduit des décalages de synchronisation des signaux numériques égaux à l'amplitude du bruit: c'est le fameux jitter. Pour lutter contre ce jitter le concept S-TACT isole le générateur de signal d'horloge des cicuits à très haute fréquence, qui sont situés physiquement dans une autre puce. L'efficacité du système est amélioré par l'emploi d'une horloges de référence de précision, soit une horloge en composants discrets avec étage tampon dans le SCD-555ES, soit une horloge monolithique dans les SCD-1 et SCD-777ES. Current Pulse Le circuit S-TACT dans les lecteurs de gamme ES ou le VC24 Plus dans le XB940QS génère des impulsions en tension. Le convertisseur CXA8042AS Current Pulse convertit ces signaux en tension en impulsion en courant avec pour objectif la suppression de la distorsion de commutation. Pour ce faire, le convertisseur Current Pulse abrite une source de courant constante. Les signaux de sortie sont mis en parrallèle deux à deux afin de créer une sortie différentielle unique avant d'être envoyés vers l'étage suivant. La dernière étape dans le domaine numérique consiste à réaliser une conversion courant/tension des signaux, qui sont mis en parrallèle en sortie. Les circuits analogiques Le circuit analogique est classiquement un filtre passe-bas actif réalisé à partir d'amplificateurs opérationnels. Dans les lecteurs de gamme ES, toutefois, l'architecture particulière du filtre, appelée General Impedance Circuit (GIC) maintient les composants actifs du filtre hors du trajet du signal. Un amplificateur tampon de sortie réalisé en composants discrets assure un couplage optimal avec le préamplificateur de la chaîne hifi. L'ensemble de ces concepts et de ces technologies sont partie intégrante de l'ingénierie de la conversion numérique/analogique. Le filtre passe-bas, notamment, a été développé pour assurer la réponse en fréquence et en phase la plus parfaite possible pour exploiter les potentialités du signal DSD. Le soin tout particulier porté aux circuits contribue à faire de ces lecteurs SACD Sony bicanaux des sources de haute qualité. Scytales http://www.homecinema-fr.com/forum/viewtopic.php?t=29735073 |
