Écrêtage et réserve de niveau (Headroom) : Le secret d'un mixage vivant et dynamique

Ils sonnent comme des salons de coiffure hipster… mais une connaissance de base de ces deux concepts vous facilite la vie et améliore vos morceaux 

L'enregistrement et le mixage de musique sont une quête magique. C'est ainsi que nous transformons nos idées en la meilleure version d'elles-mêmes. Mais même s'il est amusant de transformer des sessions multipistes en chansons vivantes et vibrantes, il y a des règles ennuyeuses à (généralement) ne pas transgresser. Heureusement, elles rendent en réalité la vie en studio plus facile et plus créative.

La plus ennuyeuse mais la plus utile d'entre elles concerne le clipping (écrêtage) et le headroom (réserve de niveau). En d'autres termes, ce qui se passe lorsque les signaux audio sont trop forts… et la manière dont nous prenons le contrôle de cela.

Le clipping peut être une épine dans le pied ou l'ingrédient secret pour faire ressortir un mix, une erreur de lecture indésirable ou le son emblématique d'une époque. Le headroom, quant à lui, vous donne de l'espace pour vous exprimer grâce à un traitement et un mixage créatifs.

Cet article couvre tout ce que vous devez savoir, du headroom dans l'enregistrement numérique, le mixage et le mastering, aux utilisations du clipping pour façonner le son et définir les genres. 

Tout cela est très simple, et armé de ces connaissances – ainsi que d'une analyse gratuite de vos morceaux par Mix Check Studio – vous pourrez créer des mixages plus riches et plus dynamiques. 

Clipping ? Headroom ? Qu'est-ce que c'est ?

En termes simples, le clipping est ce qui arrive à une forme d'onde audio lorsque vous poussez le signal à travers un chemin de signal analogique ou numérique à un niveau trop élevé. Cela modifie le son. Parfois, c'est ce que nous voulons. Parfois non.

Considérez alors le headroom comme l'espace dont vous disposez pour augmenter le niveau d'un signal sans que le clipping ne se produise. 

Pour bien comprendre les deux, récapitulons quelques notions de base.

Formes d'ondes et crêtes

Tout son se déplace sous forme d'ondes. Et tous les signaux audio – tant analogiques que numériques – sont exprimés par des formes d'ondes correspondantes. 

Formes d'ondes

Voici la forme d'onde de la première seconde de Digital Love de Daft Punk. 

La forme et la vitesse de cycle de la forme d'onde dictent la tonalité et le timbre (c'est-à-dire la façon dont le son résultant va sonner) tandis que la hauteur détermine le niveau de ce son.

Maintenant, comparez ces deux-là. 

Ils ont des hauteurs différentes mais ont la même forme et cyclent à la même vitesse, de sorte qu'ils sonneront de la même manière, même si le premier est plus silencieux.

Comme nous allons le voir, la forme et la hauteur sont toutes deux liées au clipping.

Crêtes

La « crête » (peak) fait référence à la valeur la plus élevée d'une forme d'onde dans un enregistrement ou un signal audio. Jetez un œil au fichier audio ci-dessous.

La crête est la valeur la plus élevée atteinte, et dans les systèmes audio numériques, elle est exprimée en valeur dBFS (voir A Simple Guide to Loudness and Metering pour en savoir plus sur les dBFS). 

La crête pour l'échantillon de grosse caisse ci-dessus est de -1 dBFS (1 dB en dessous de 0 dBFS). 

Qu'est-Fi que le clipping ?

Élargissons un peu notre définition précédente, armés de nos nouvelles connaissances sur les formes d'ondes. 

Pour être précis, le clipping se produit lorsque la force (le niveau) d'un signal audio dépasse la capacité du système à maintenir fidèlement la forme de l'onde. 

À un certain moment dans n'importe quel système, l'augmentation du niveau du signal modifiera la forme de l'onde et, par conséquent, sa sonorité.

Les crêtes font donc partie intégrante du clipping.

Clipping analogique vs clipping numérique

La première chose à comprendre est la différence entre le clipping dans les vraies lampes et circuits et le clipping dans les systèmes numériques. 

Dans les systèmes analogiques, les formes d'ondes écrêtées sont écrasées de manière organique. La plage dynamique sera compressée, augmentant la sensation de volume (voir A Simple Guide to Loudness and Metering), mais il y aura également une distorsion analogique croissante. Par conséquent, bien qu'ils ne soient pas idéaux pour un mixage ou un mastering propre, les circuits d'écrêtage analogiques sont en réalité un outil très utilisé pour ajouter des harmoniques aux signaux.

Les systèmes numériques, en revanche, ne génèrent pas naturellement cet effet d'écrasement. Sans intervention, ils coupent simplement le sommet de la forme d'onde, introduisant souvent une série de distorsions inharmoniques horribles lors de la conversion en son.

Les systèmes numériques utilisent donc souvent des algorithmes de protection pour éviter les horribles artefacts audio qui en résulteraient autrement. Mais même dans le meilleur des cas, ils sont conçus pour être aussi transparents que possible. Poussés trop loin, ils commenceront à se dégrader de manière non musicale, plutôt que d'ajouter des harmoniques agréables ou un écrasement progressif. Il n'y a donc généralement rien à gagner à surcharger un système numérique. 

Qu'arrive-t-il au son d'un audio écrêté ?

Le clipping peut avoir divers effets sur les signaux audio. 

Les exemples incluent :

– perte de fréquences graves

– distorsion/saturation

– transitoires endommagés

– grésillements, clics, distorsion inharmonique (systèmes numériques)

– plage dynamique réduite

– arrondissement doux des transitoires

Certains sont positifs, d'autres négatifs, et certains peuvent être l'un ou l'autre, selon le contexte.

Le mauvais clipping – les choses à éviter.

Lorsque nous parlons de clipping, nous en parlons généralement comme de quelque chose qui se produit à l'étape d'entrée d'un appareil.

Le clipping à l'étape du convertisseur analogique-numérique peut être particulièrement désagréable. Cette limite stricte de 0 dBFS signifie que sans algorithmes de protection, le clipping ressemblerait moins à une distorsion harmonique créative qu'au Diable en personne projetant un nettoyeur haute pression directement sur vos tympans. Et même avec des algorithmes de protection, vous perdrez des détails, ruinerez les transitoires et risquerez une distorsion inharmonique désagréable.

Surcharger les canaux de mixage de votre DAW ne fera généralement que déclencher des algorithmes de protection internes, avec les mêmes résultats que ci-dessus. (Même les consoles de mixage analogiques les plus bas de gamme ne sonnent pas très bien lorsqu'elles saturent.)

Les plugins sont particulièrement sensibles au mauvais clipping, d'autant plus qu'il est très facile de ne pas se rendre compte que cela se produit lorsque l'on utilise plusieurs plugins en série – chacun pouvant introduire son propre traitement anti-clipping (ou un véritable clipping).

L'analogique n'est pas non plus à l'abri du mauvais clipping. Cela peut sonner très bien, en particulier avec des préamplis et des lampes haut de gamme. Mais même si l'enregistrement sonne bien sur le moment, c'est une voie à sens unique. Vous pouvez enregistrer proprement et introduire du clipping analogique plus tard, avec précision et contrôle. Mais une fois enregistré, vous ne pourrez plus annuler cet effet ultérieurement. 

Lorsqu'il s'agit de problèmes de clipping au stade du mixage final et du mastering, Mix Check Studio peut vous aider. Vous pouvez simplement télécharger votre master ou pré-master, et l'outil vous indiquera si du clipping se produit et, le cas échéant, vous proposera des suggestions pratiques pour y remédier.

Maintenant que nous avons abordé le clipping créatif...

Quand le clipping est cool

Il est juste de dire que le mauvais clipping est un clipping qui n'est pas planifié et qui cause des problèmes que nous ne pouvons pas annuler. Mais qu'en est-il lorsque nous le voulons vraiment ?

Dans les systèmes analogiques, le clipping peut en fait introduire de jolis effets. L'analogique n'a pas de limite stricte à 0 dBFS. Les crêtes ne sont pas simplement coupées au sommet ou transformées en un plafond plat ; elles sont progressivement aplaties. Et, comme nous l'avons appris, cela modifie le son.

Effectué en douceur, en particulier à travers des lampes ou une bande, cela ajoute d'abord une douce chaleur, également connue sous le nom de saturation. 

Poussez plus fort, et le signal commencera à écrêter, introduisant de la distorsion. Par exemple, en augmentant le niveau du signal d'une guitare électrique avant qu'il ne soit amplifié, nous créons cette distorsion agréable qui a défini un million de solos de guitare. 

Et cela ne concerne pas seulement les guitares. Le clipping, sous la forme de cet overdrive/distorsion, peut ajouter du caractère aux voix, aux synthés, aux batteries… à tout. Et en dupliquant un signal et en ne saturant qu'une seule copie, vous pouvez conserver toute la large dynamique de la version originale tout en profitant des caractéristiques tonales du signal écrêté. 

La nature tonale de la distorsion varie selon l'équipement, mais elle est généralement harmonique, liée aux fréquences de l'audio lui-même. Et il existe des plugins logiciels conçus pour simuler exactement ce type de comportement de clipping de style analogique.

Dans le mastering et le traitement de la batterie également, le clipping peut être un excellent outil. L'écrêtage doux (soft clipping) en est un exemple. Le soft clipping fonctionne en commençant à atténuer (réduire) le signal plus tôt, avant que la crête la plus élevée ne soit atteinte, ce qui peut être utilisé pour arrondir les transitoires. 

On trouve également du soft clipping sur certains limiteurs, appliqué avant la section de limitation principale, ce qui peut donner des résultats plus fluides qu'une limitation brickwall seule (voir Dynamic Range Demystified). 

La réserve de niveau (headroom) est importante

Pour en revenir au mauvais clipping, la clé pour l'éviter est de gérer notre headroom. Et le headroom est entièrement lié à la relation entre notre audio et notre plafond. 

Le plafond de notre système audio numérique est de 0 dBFS, le point au-dessus duquel le signal ne peut pas passer. Nous manipulons constamment les signaux de diverses manières, et tout ce que nous faisons au signal est susceptible de modifier son niveau et d'affecter les crêtes. 

Il est donc essentiel de laisser suffisamment de headroom. 

Le monde entier est une étape de gain

La façon la plus simple de contrôler le headroom est de ne pas ajouter trop de gain à votre étape d'entrée. Ou, si le signal est déjà très fort, de réduire le niveau d'entrée. 

Gérer le niveau de votre signal à chaque étape du processus est crucial, et cela porte un nom : le gain staging. 

L'enregistrement, le traitement et le mixage audio se font en une série d'étapes, et chaque nouveau traitement – compression, égalisation, émulation de bande, etc. – est sa propre étape avec sa propre entrée et sa propre sortie. Le gain staging est le processus consistant à adapter continuellement le gain pour convenir à chacune d'elles. 

Le headroom optimal varie. Prenez l'enregistrement audio, par exemple. Dans les systèmes uniquement numériques, où il n'y a pas de bruit analogique inhérent au système et une dégradation négligeable du signal à des niveaux inférieurs, vous pouvez techniquement vous accorder 10 dB ou même 20 dB de headroom, sans que l'audio n'en souffre réellement. 

Dans les chemins analogiques, cependant, il y a toujours une certaine quantité de bruit ou d'autres artefacts électriques comme des bourdonnements ou des ronflements. Les signaux très faibles commenceront donc à se perdre dans le bruit. Si vous enregistrez un signal audio avec un gain d'entrée insuffisant et l'augmentez plus tard, le bruit indésirable de votre chaîne d'enregistrement sera également augmenté, rendant parfois l'audio inutilisable. C'est particulièrement vrai pour les enregistrements sur bande ou via des préamplis analogiques. 

Et même dans votre DAW, la plupart des émulateurs de bande et des recréations de tranches de console analogiques simulent également ce bruit. Par exemple, si vous envoyez un signal trop faible d'un synthé virtuel dans l'un ou l'autre type de plugin, puis que vous exportez ce canal (c'est-à-dire que vous le convertissez en un nouveau fichier audio avec le traitement appliqué), le rapport signal/bruit sera figé dans ce nouveau fichier audio. 

Il n'y a pas de règles absolues, mais en règle générale, laissez-vous au moins 6 dB à 10 dB de headroom lorsque vous enregistrez dans votre DAW. Et dans les systèmes analogiques, essayez de vous assurer que le chemin du signal est suffisamment fort pour que vous ne puissiez pas entendre le souffle ou le bruit sans monter le volume d'écoute très fort. 

Le headroom dans le mixage

Le headroom n'est pas seulement réservé aux pistes individuelles, d'ailleurs. Lors du mixage, la même règle s'applique. Si vous commencez votre mixage en réglant le niveau de la grosse caisse trop près de son niveau maximum, non seulement le morceau global surchargera le bus master lorsque vous ajouterez le reste des pistes, mais vous ne vous laisserez aucun headroom pour augmenter la grosse caisse plus tard. 

True peak (Crête réelle)

Il est impossible de parler de clipping sans mentionner les crêtes réelles (true peaks). Les true peaks sont un effet secondaire de la façon dont les systèmes numériques capturent le son. Contrairement à l'analogique, qui représente les ondes sonores réelles par des formes d'ondes continues et ininterrompues, le numérique capture les ondes sonores sous la forme d'une série d'instantanés (snapshots).

Regardez cette forme d'onde dans Ableton Live.

Chaque point représente un seul instantané – ce sont des points sur un graphique. La ligne lisse tracée entre eux n'existe pas réellement dans l'audio numérique – elle montre simplement ce que vous obtiendrez lorsque les instantanés seront convertis en une forme d'onde analogique continue. 

Ainsi, lorsque notre logiciel nous indique la valeur de crête d'un fichier audio, il nous indique en réalité le niveau le plus élevé des points sur un graphique. Mais lorsqu'ils sont reconvertis en signaux analogiques, le convertisseur numérique-analogique doit reconnecter ces points. Et cela se passe généralement bien. Cependant, les limiteurs brickwall numériques modernes poussent les choses beaucoup plus loin. Voyons ce qui peut arriver.

Remarquez les deux échantillons adjacents à 0 dBFS, pile sur la limite stricte de l'audio numérique ? Pour convertir cela en son, le convertisseur numérique-analogique doit compléter la forme de l'onde. Mais la forme de l'onde générera une nouvelle crête entre les deux échantillons. Une nouvelle crête inter-échantillon (inter-sample peak - ISP) va apparaître. C'est la crête « réelle » (true peak) – la crête qui se produit lorsque l'audio numérique est converti en un signal analogique pour la lecture. 

Pour la majeure partie, les logiciels et le matériel que nous utilisons pour produire notre musique peuvent gérer ces true peaks sans problème, de sorte que nous ne les remarquons pas. Mais les convertisseurs numérique-analogique du matériel grand public utilisé par nos auditeurs ne le peuvent parfois pas et peuvent introduire du clipping, en particulier avec des crêtes inter-échantillons fréquentes et extrêmes.

Le true peak est donc un calcul de la valeur de crête dans le monde réel, nous permettant de compenser à l'avance et d'éviter les problèmes de lecture.

Limiteurs True Peak

Une solution aux true peaks est d'utiliser un limiteur true peak. Il utilise un procédé appelé suréchantillonnage (oversampling), qui augmente la résolution de votre audio à l'intérieur du processeur, lui permettant de repérer ces true peaks puis de limiter le signal en conséquence. 

Le principal effet secondaire de la limitation true peak est qu'elle peut adoucir les transitoires. Les producteurs de musique électronique, par exemple, peuvent trouver que le punch et l'impact de leurs grosses caisses et de leurs caisses claires sont fortement affectés par la limitation true peak.

En fin de compte, le débat fait rage dans le milieu du mastering : devez-vous utiliser la limitation true peak ou simplement surveiller les true peaks et réduire le seuil de votre limiteur numérique conventionnel pour les minimiser ? 

Mais tant que les gens écouteront de la musique en streaming sur des appareils numériques grand public, l'importance des true peaks lors du mastering ne fera aucun doute. 

Car quelle que soit votre position sur la limitation true peak, des true peaks excessifs sont problématiques et peuvent même inciter les plateformes de streaming à ajuster votre musique pour la lecture. 

Analyser vos morceaux avec Mix Check Studio vous permet de savoir si vos true peaks sont excessifs et vous proposera des conseils pratiques pour y remédier.

Dernières pensées

Il s'avère donc que le clipping est l'anti-héros imparfait de notre histoire de production. Tant que vous travaillez main dans la main vers le même objectif, il peut ajouter du caractère et de l'énergie, vous aider à dompter les transitoires et même sauver une prise vocale ou instrumentale terne. 

Mais ne lui tournez pas le dos une seule seconde. Livré à lui-même, il ruinera vos enregistrements, vous aspirera dans des trous noirs de basses infernales, fera des ravages sur l'énergie rythmique et gâchera vos masters de manière indésirable. 

Ne vous inquiétez pas, cependant. Vous connaissez désormais la kryptonite du clipping, le talon d'Achille sur lequel appuyer chaque fois qu'il devient incontrôlable ou se faufile là où il n'est pas le bienvenu. 

Soyez vigilant. Surveillez vos niveaux. Adoptez le headroom.

Maintenant que vous avez lu des informations sur le clipping et le headroom, pourquoi ne pas lire nos articles connexes sur la dynamique et le volume sonore (loudness) ?