3. Analogue and digital - theoretical principles
Vous êtes probablement déjà tombé sur les termes "analogique" et "numérique" lors de la recherche de microphones sans fil. Ce chapitre explique comment fonctionne la transmission sans fil en principe, quelle est la différence entre les systèmes analogiques et numériques, et quels avantages et inconvénients se présentent dans la pratique.
Comment fonctionne la transmission sans fil
La transmission sans fil est basée sur des ondes électromagnétiques dans la bande de fréquences des ondes radioélectriques. Contrairement aux ondes sonores, les ondes électromagnétiques ne nécessitent pas de milieu porteur. Elles ont besoin d'une fraction de la puissance pour la même portée par rapport au son. Elles se propagent également beaucoup plus rapidement à la vitesse de la lumière. En fait, les ondes radioélectriques sont comparables à la lumière visible, elles se situent simplement dans un spectre de fréquences plus bas et offrent donc des propriétés plus avantageuses en termes d'ombrage et de pénétration d'objet.
Cependant, il ne suffirait pas de convertir les signaux audio large bande en ondes électromagnétiques. Si vous faisiez cela, ce serait comme si tout le monde criait dans une pièce. Vous ne comprenez plus quelqu'un que vous voulez vraiment comprendre. Une astuce est utilisée pour s'assurer qu'un signal transmis atteigne le bon récepteur: le signal à transmettre (analogique ou numérique) est superposé sur une onde sinusoïdale haute fréquence, dite fréquence porteuse, en tant que modulateur. Le récepteur associé, réglé exactement sur cette fréquence porteuse, ne reçoit plus que ce signal et n'a plus qu'à le démoduler. Le détour par des fréquences porteuses spécifiques est donc la clé de la transmission multicanal en premier lieu.
Les systèmes analogiques et le bruit
Les systèmes sans fil analogiques utilisent toujours le principe de la modulation de fréquence (FM).
Vous définissez donc une certaine fréquence en MHz sur l'émetteur, mais en réalité cette fréquence varie légèrement et occupe donc également une partie du spectre de fréquences voisines. Afin de maintenir l'influence des fréquences voisines à un niveau raisonnable, il existe une limitation de déviation maximale. Cette déviation de fréquence ne doit pas être supérieure à +/- 50 kHz pour les microphones sans fil homologués. Et c'est le goulot d'étranglement sonore. La dynamique à transmettre est limitée à un point tel qu'une transmission audio exigeante n'est possible que si le signal est d'abord compressé et puis décompressé côté récepteur. Et c'est là que le dénommé compander (compresseur/expandeur) entre en jeu.
De plus, nous sommes entourés presque partout de signaux électromagnétiques parasites, qui se placent sans entrave sur le signal sans fil analogique, le rendent bruyant et finissent par prendre le dessus avec l'éloignement. Le savoir-faire des fabricants et la qualité des filtres et des companders sont déterminants pour que les nuisances sonores, les effets de pompage et les traînées de bruit soient les plus faibles possibles. Ces effets ne peuvent jamais être complètement évités. Néanmoins, il est toujours étonnant de voir avec quelle précision des systèmes analogiques de haute qualité peuvent transmettre le signal audio malgré les conditions défavorables. Il n'est pas rare, cependant, que la qualité se reflète dans le prix.
Les systèmes numériques et la latence
Avec les systèmes sans fil numériques, les signaux audio sont numérisés dans l'émetteur, réduits en quantité de données dans la plage inaudible (similaire au MP3) puis modulés sur une porteuse haute fréquence. Bien qu'il existe différentes méthodes de modulation basées sur l'amplitude (ASK), la fréquence (FSK) ou la phase (PSK), elles ont un point commun: le goulot d'étranglement "compander" est éliminé.
Le signal reçu correspond à 100% au signal envoyé. Des sources de parasites existent toujours, elles peuvent également réduire la portée, mais elles n'ont aucun effet sur le son. Les zéros et les uns numériques arrivent ou n'arrivent pas. Au fur et à mesure que la distance entre l'émetteur et le récepteur augmente, le signal finira par s'interrompre doucement, mais sans bruit parasite. Etant donné que les récepteurs numériques peuvent également distinguer les fréquences porteuses de l'intermodulation, il est possible d'accueillir beaucoup plus de canaux dans une bande de fréquences que ce qui serait possible avec des systèmes analogiques.
Malgré la transmission sans fil sans perte, il existe également des pertes sonores mineures avec les systèmes numériques. Celles-ci ne surviennent pas avec la connexion sans fil elle-même, mais avant et après celle-ci via des composants analogiques et la conversion AN/NA. Cependant, les pertes sont relativement faibles à inaudibles au mieux. Surtout dans la gamme de produits bon marché, un système analogique ne peut pas égaler la réponse en fréquence et la pureté tonale d'un système numérique. Les systèmes numériques eux-mêmes diffèrent, entre autres, dans le processus de codage, dans la gestion des fréquences et dans la qualité des composants - qui se traduit par différents degrés de fiabilité, un nombre maximum de fréquences et certainement une perte de qualité du son.
Un autre avantage que seuls les systèmes numériques peuvent offrir est la possibilité de coder le signal. Cette fonctionnalité doit être prise en compte pour les applications de conversations transmises qui doivent être particulièrement sécurisées et ne doivent pas être interceptées.
Cependant, tous les systèmes sans fil numériques ont un inconvénient: la latence.
Selon la marque et le mode de transmission, un temps d'environ trois à sept millisecondes s'écoule entre l'entrée de l'émetteur et la sortie du récepteur. Pour avoir une idée de ce court laps de temps: cela correspond au battement d'aile d'une abeille, au vingtième d'un clin d'œil ou à peu près au temps que met le son d'un retour type bains de pied pour parvenir à vos oreilles. Une latence inférieure à 10 ms est qualifiée d'imperceptible par la plupart des gens. Cependant, le retard peut rapidement dépasser une valeur critique si d'autres latences s'additionnent, par exemple en raison des consoles numériques et des contrôleurs d'enceintes.
Avons-nous seulement parlé d'un inconvénient? Il y en a un deuxième. Cependant, il ne s'applique pas à tous les systèmes numériques, mais uniquement à ceux qui transmettent sur les fréquences Wi-Fi typiques de 2,4 GHz et 5 GHz. Ces fréquences sont populaires et malheureusement sujettes aux interférences. Les systèmes numériques professionnels utilisent les mêmes bandes de fréquences que leurs homologues analogiques.
Résumé
En termes simples, on pourrait dire que les systèmes numériques sonnent mieux et, à part la latence, n'offrent presque que des avantages. Le plus grand inconvénient est la sensibilité aux interférences des systèmes moins chers dans les fréquences GHz. Les systèmes numériques offrent le meilleur des deux mondes dans le spectre VHF ou UHF inférieur. Ce qui nous amène à la transition parfaite vers la page suivante - les fréquences de transmission.
