Headroom : Qu'est-ce que c'est ? Et pourquoi est-ce important ?

Le headroom n'est pas seulement extrêmement important pour les ingénieurs de mastering, mais aussi pour tous ceux qui veulent par exemple acheter un amplificateur ou enregistrer leurs chansons chez eux. Ici, tu apprendras tout ce que tu dois savoir sur le headroom en tant que musicien et producteur.
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Qu'est-ce que la marge de sécurité ?

Le dernier processus après le mixage, avant de terminer une production, est le mastering, au cours duquel nous utilisons des processeurs de dynamique, des égaliseurs et parfois des effets pour obtenir une uniformité dans notre piste. Le mastering est particulièrement important si l'on veut sortir un CD entier, afin que les pistes entre elles aient également un son homogène.

Ces effets peuvent généralement influencer la plage dynamique de notre mix, c'est-à-dire qu'ils augmentent le volume perçu. Pour pouvoir travailler correctement avec ces effets, nous avons donc besoin d'une "marge de manœuvre". Cette "marge" s'appelle le headroom, qui désigne la distance entre le pic (l'amplitude) le plus élevé du morceau et la limite d'écrêtage.

Headroom dans le monde de l'audio analogique

Techniquement, le headroom (mesuré en décibels) est le rapport entre le signal maximal non déformé qu'un système peut traiter et le niveau moyen pour lequel le système est conçu.

Supposons par exemple que tu aies un système d'enregistrement avec un niveau moyen nominal de -10 dB. Si tu peux pomper un signal de +7 dB sans distorsion à travers ton système, tu as un headroom de 17 dB.

L'absence de distorsion est ici le mot clé. Si tu n'as plus de headroom, il y aura de la distorsion. Toutefois, cela peut être une bonne chose - si tu es à court de headroom dans un ampli orange, car cela produit alors de belles distorsions souhaitées. Mais pour des moniteurs de studio ou une table de mixage, ce n'est pas une bonne chose.

Sur une table de mixage analogique conçue pour un niveau de signal moyen de +4 dB, les indicateurs VU sont calibrés pour afficher 0 VU à +4 dB. Une table de mixage professionnelle conçue pour +4 dB peut toutefois fournir un niveau de sortie de +24 dB.

À 0 VU, tu as donc une marge de 20 dB (24 - 4 = 20) pour t'assurer que des augmentations de niveau imprévues - comme un chanteur trop fort - ou des transitoires importants seront correctement reproduits.

La marge de manœuvre expliquée

Autres termes importants qui jouent un rôle important dans le calcul de la marge de sécurité :

  • Signal-to-noise ratio : une mesure qui décrit la performance d'un système audio en termes de bruit, de qualité du signal et de fidélité. On le calcule en comparant le volume du signal audio avec le niveau de base du bruit dans le système (un système peut être une table de mixage, une DAW, un ampli de guitare...).
  • Plancher de bruit (bruit de fond) : Le bruit de fond d'un appareil ou d'un système est le bruit généré par l'appareil lui-même en l'absence de signal. Il est mesuré en décibels. Tous les appareils électroniques génèrent un certain niveau de bruit, même un morceau de fil ! La minimisation du bruit de fond permet d'élargir la plage dynamique et de réduire le rapport signal/bruit. Il en résulte des enregistrements ou des productions musicales plus propres et sans distorsion.

Headroom dans le monde de l'audio numérique

C'est là que ça se corse !

Tout d'abord, 0 dBFS (FS signifie "Full Scale") dans un système numérique signifie le niveau maximum absolu que le système peut traiter. Contrairement aux systèmes analogiques, qui ont un headroom "invisible" au-dessus de 0 VU, 0 dBFS est le maximum qui peut être atteint.

C'est pourquoi de nombreux producteurs de musique calibrent leurs systèmes d'enregistrement (DAW) à -18 dB en dessous de 0 dBFS, car cela crée un headroom qu'un système numérique n'a pas à l'origine.

Mais : si tu enregistres à -18 au lieu de 0, tu perds environ 3 bits de résolution (chaque bit correspond à environ 6 dB). Mais si tu enregistres avec 24 bits, tu n'as que 21 bits, et c'est toujours plus que la résolution réelle de la plupart des matériels (un convertisseur 24 bits n'a pas vraiment une résolution de 24 bits à cause des imprécisions du convertisseur lui-même, du bruit, de la disposition de la carte, etc.) De plus, on a plus de marge pour compenser les pics, les résonances et les augmentations soudaines de niveau.

Mais ce n'est pas le seul point où la marge de manœuvre entre en jeu dans les systèmes numériques. Le headroom fait référence à la plage dynamique - dès que les signaux entrent dans l'ordinateur, les DAW actuels disposent de moteurs audio avec une plage dynamique pratiquement illimitée.

Il est presque impossible de dépasser le headroom du moteur audio. C'est pourquoi certains canaux de mixage peuvent "passer dans la zone rouge" sans provoquer de distorsions.

Mais le signal audio doit à un moment ou à un autre sortir de la DAW et retourner dans le monde analogique, via des convertisseurs N/A (numérique-analogique) et du matériel. Et ceux-ci ont une plage dynamique limitée.

Il s'est avéré utile de régler le fader principal sur 0 et d'utiliser les faders de canaux pour trouver le meilleur équilibre, plutôt que de laisser les faders de canaux "chauffer" et de baisser le fader principal pour compenser.

Si tu gardes le fader master à 0, grâce à la haute résolution du moteur audio de ta DAW, il n'y a aucun inconvénient à ce que les niveaux des différents canaux sur les faders soient à -18.

Headroom, systèmes de sonorisation et mixeurs

Dans le cas d'une sonorisation ou d'une table de mixage analogique, tu devrais utiliser le headroom maximal disponible afin de minimiser le bruit. Pour obtenir la meilleure amplification, tu devrais monter le niveau le plus haut possible à l'entrée (préampli).

Pour les microphones, tu choisis le bon gain sur le préamplificateur de microphone ; pour les appareils à niveau ligne, comme les instruments électroniques, tu ajustes la sortie de l'instrument de manière à atteindre le niveau maximal sans distorsion, puis tu ajustes le gain de la table de mixage en conséquence.

Studio de mastering Wood and Fire

Qu'en est-il de la réserve de puissance des amplis et des enceintes ?

Maintenant, les choses deviennent plus intéressantes. Tout d'abord, le bouton de gain d'un ampli ne règle pas la puissance. L'amplificateur peut fonctionner à plein gain tout le temps (les enceintes de monitoring dans ton studio fonctionnent probablement de la même manière). Le bouton d'entrée régule le niveau qui atteint l'amplificateur.

C'est bien, car tu as tout le temps le headroom complet et tes transitoires passent. Mais cela signifie aussi que tu dois faire attention à ne pas augmenter le niveau d'entrée au point de ne plus avoir assez de headroom.

Les haut-parleurs n'ont pas le même headroom que les amplificateurs de puissance, mais si tu injectes trop de signal, cela peut entraîner une distorsion ou même un éclatement des haut-parleurs. Étant donné que les haut-parleurs actifs modernes intègrent à la fois les pilotes des haut-parleurs et les amplificateurs qui les alimentent, ils disposent de mesures de protection (limiteurs) pour limiter les niveaux audio et protéger tes haut-parleurs.

Avec des haut-parleurs passifs et des amplificateurs de puissance séparés, il est plus probable que des problèmes surviennent avec ce type d'installation - les haut-parleurs et les amplificateurs de puissance ne "se parlent" pas. S'il y a des distorsions dans l'amplificateur de puissance qui entraînent des surcharges, le niveau moyen du signal est augmenté, ce qui entraîne une puissance plus élevée dans les fréquences plus élevées et donc une probabilité plus élevée de défaillance d'un tweeter.

Comment obtenir une bonne marge de manœuvre ?

Si tu ne laisses pas assez de headroom dans la DAW, tu dois vraiment réfléchir à la direction que tu veux prendre avec ton mix. Tu te heurteras tôt et souvent au proverbial (et littéral) plafond. Dans le monde analogique, nous avions un certain headroom en haut de l'indicateur de niveau, mais dans le monde numérique, ce n'est pas le cas.

La solution ? Libère autant de headroom que possible et ton mix sera plus vivant et aura plus d'air pour respirer. Voici les moyens les plus simples de redonner à ton mix un peu de ce précieux headroom.

Baissez le volume de vos pistes

C'est la solution la plus simple au problème du headroom. Mais peu de gens semblent suivre ce conseil. Si tu baisses simplement le volume de tes pistes dans ta DAW, tu envoies moins de signal sur le bus de mixage et tu obtiens immédiatement plus de headroom et de clarté. Si tu gardes cela à l'esprit dès le début, tu ne devrais plus avoir de surprises.

Je te garantis que tes mixages seront plus rapides et sonneront mieux si tu baisses simplement le volume de toutes les pistes avant le mixage. Avec la profondeur moderne de 24 bits que presque toutes les interfaces audio offrent aujourd'hui, tu as un bruit de fond très faible. Il n'est pas nécessaire que les pistes vraiment bruyantes fassent grimper l'indicateur de niveau. Si tu réduis le niveau et que tu augmentes le volume des haut-parleurs, tes pistes sonneront mieux.

Jetez un coup d'œil au plug-in de mesure sur la piste maître.

Normalement, le point de saturation d'un DAW se situe à 0 dBFS. C'est pourquoi il est préférable de régler le niveau de l'ensemble du mixage à environ -6 dBFS. Lorsque tu commences à mixer, la batterie doit donc être à -9dBFS (en supposant que tu commences le mixing par la batterie). Comme la basse, le piano, la guitare, la voix et d'autres instruments viendront plus tard, le mixage global se situera probablement aux alentours de -6 dBLFS.

Utilisez souvent votre filtre passe-haut

C'est une solution très simple mais efficace. En coupant les fréquences ultra basses (100 Hz et moins) de presque tous les instruments, à l'exception de la grosse caisse et de la basse, tu libères beaucoup de headroom et de volume pour permettre à ton mix de respirer. Pour la plupart des pistes du mix, la plage inférieure à 100 Hz n'a aucune utilité sonore, c'est donc de toute façon un gaspillage de volume.

Travaillez en 24 bits pour plus de marge de manœuvre

Autrefois, lorsque les systèmes d'enregistrement numériques n'existaient pas encore, il était très important d'enregistrer le plus fort et le plus clair possible afin d'obtenir le meilleur rapport signal/bruit possible. Même pour les cassettes, c'était important dans les années 90, car elles étaient basées sur 16 bits. Mais avec le 24-bit, ce n'est plus nécessaire. Le bruit de fond des systèmes 24 bits est si faible que l'on peut laisser beaucoup d'espace entre le pic de niveau et 0dBFS sans avoir de problèmes de bruit. Même en cas de compression ultérieure, il n'y a toujours pas de bruit indésirable.

La marge de sécurité en mastering : pourquoi est-elle importante ?

Vous pourriez même envoyer une piste mixée à -2 dBFS à un ingénieur de mastering et il serait toujours satisfait tant qu'il n'y a pas de surcharge. Parce qu'il ne s'agit en fait que de deux points importants :

  1. Ne pas autoriser les niveaux à 0 dBFS
  2. N'utilise pas de limiteur de crêtes ou de plug-ins similaires qui empêchent les niveaux naturels d'atteindre autrement 0 dBFS ou qui les écrêtent en créant une limite dure (brickwall limiting) à ou en dessous de 0 dBFS.

Car oui, un ingénieur de mastering peut baisser un mix bruyant et non masterisé à un niveau avec lequel il peut travailler, mais il ne peut pas annuler les dommages causés par le peak-limiting ou l'écrêtage, c'est pourquoi il est si important de respecter ces deux étapes.

Dès que l'on utilise un limiteur dans le bus de mixage, le "mal" est fait et ne peut plus être annulé. Cela signifie également que tout traitement analogique ou numérique supplémentaire ne fait que détériorer le son ou, au mieux, l'améliorer légèrement.

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