Mesures

DCX 24/96 EVO1

Introduction:


Il s’agit d’effectuer des mesure sur la version EVO1 de mon DCX modifié. Malheureusement je ne dispose plus de la version d’origine pour faire des comparaisons. Nous allons voir ci après si les « tweak » à l’époque proposés par Thierry Martin ont vraiment une raison d’être réalisés !

Le DCX remplit il sa fonction ?


Avant de mesurer la qualité audio du DCX voyons tout d’abord si ce dernier rempli bien sa fonction. Les analyses sont effectués avec ARTA en utilisant une carte audio ASUS ESSENCE STX II. On envoie le signal en numérique et on reçoit la sortie du DCX en analogique sur l’entrée ligne.

Réponse en fréquence et en temps:


La bande passante des 6 canaux est identique aussi bien en amplitude qu’en fréquence avec une légère perte de gain en de dessous de 30Hz de -2dB à 10Hz. Le retard de groupe est très stable et linéaire sur toute la largeur de la bande passante.


Au-dessus de 10Khz on commence a perdre de l’amplitude pour atteindre -2dB à 20Khz. Rien de dramatique mais cela aurait pu être un peu mieux avec une réponse à 0dB de 20Hz à 20KHZ.

Niveaux d’entrée et de sortie:


Le réglage de niveaux des entrée et des sorties est très précis. Il n’influe pas sur la réponse en fréquence, en phase ou même sur le retard de groupe. 


On notera une saturation à partir de +10dB ce qui très certainement lié au dépassement du niveau d'entrée de la carte son. 


Si par exemple on réduit l'entrée et augmente la sortie le phénomène disparaît. C'est réciproque si l'on réduit la sortie et on augmente l'entrée donc il s'agit bien d'une saturation de la carte son.

Filtres :


Tous les filtres répondent de manières distinctes avec respect des pentes ainsi que des caractéristiques propre à chacun des modèles.

Égaliseur :


L’égaliseur répond de manière précise. Il faudrait vérifier le profil du facteur Q employé s’il est identique au modèle mathématique mais je ne vois pas de défaut majeur.


Différentes configurations ont été essayées et toutes répondent avec la même précision, aussi bien en amplitude que sur le respect des bande de fréquence.

Phase :


L'inversion de phase de phase est correcte. Par contre le déphasage de 0 à 180° fonctionne mais de manière étrange. Il ne semble pas que la valeur de la phase sélectionnée corresponde à la réalité.

Retard :


Les retards long ou court sont justes. Bien qu’ayant entendu que ces fonctions étaient souvent hasardeuses en réalité il n’en est rien.


Le retard court n’influe pas la phase ce qui n’est pas le cas des retards long. 

AES/EBU et du SPDIF Mythe ou réalité ?


L'entrée numérique du DCX est au standard AES/EBU, une norme pour les professionnels, alors que nos sources habituelle (domestiques) sont au standard SPDIF. Nous avons tout entendu à ce sujet et plus principalement qu'il fallait convertir le SPDIF en AES/EBU pour que le DCX fonctionne correctement. Et bien d'après les mesures ci dessous vous pourrez constater par vous même qu'il s'agit plus d'un mythe que d'une réalité. L'usage d'un convertisseur, SRC24/96 ou autre n'est pas d'une absolue nécessité. Si ce n'est pour d'autre fonctions pas celle de convertir le format. 

THD+N (dB) AES/EBU

THD+N (dB) SPDIF

THD+N (%) AES/EBU

THD+N (%) SPDIF

Le sur échantillonnage du DCX est il efficace?


Le DCX utilise un SRC (Sample Rate converter) interne qui permet de ramener le format de l'entrée numérique à 24 bits et 96KHz quelque soit sont format: 8,16 ou 24 bits et cela de 32KHz à 96KHz. Seul les format supérieur à 24 bits et 96KHz ne sont pas permis et dans ce cas le traitement sera en échec et DCX ne transmettre pas de son si ce n'est que du souffle ou des grésillement.


Comme vous pouvez le voir dans les mesures ci dessous, le sur échantillonnage fonctionne à perfection. On ne voit aucune trace de JITTER ou de décrochage sur la synchronisation des horloges internes et externes. Honnêtement c'est mieux que le SRC mais pourtant surprenant du fait que les deux appareil utilise le même SRC (CIRRUS LOGIC CS8420)

THD+N (%) 16bits 44KHz

THD+N (%) 24bits 96KHz

THD+N (dB) 16bits 44KHz

THD+N (dB) 24bits 96KHz

Le numérique ça distord ?


Voyons à présent l'effet des différente fonctions du DCX sur la distorsion.

THD+N (%) BUT24

THD+N (%) BUT24

THD+N (dB) BUT24

THD+N (%) LR48

THD+N (dB) LR48

Filtre Butterworth 12dB/Octave:


On peut noter les distorsions infligées par le filtre après la fréquence de coupure et qui augmentent proportionnellement avec l'atténuation du filtre.


Le niveau de distorsion est d'autant plus haut que le gain du filtre est faible donc pas d'affolement. Cela ne devrait pas avoir d'incidence majeure sur la qualité audio.


Filtre L-R 48dB/Octave:

Le résultat est similaire avec un peu plus de distorsion mais rien d'inquiétant.

THD+N (%) EQ -10dB

THD+N (dB) EQ -10dB

THD+N (%) EQ +10dB

THD+N (dB) EQ+10dB

Égaliseur:


Le niveau de distorsion suit la courbe d'égalisation. En clair la THD diminue avec un gain négatif et augmente avec un gain positif.


Ainsi il serait conseiller d'utiliser des gain négatifs plutôt que positif


De plus vous verrez plus bas avec les mesures de niveau que les sorties du DCX sont rapidement à saturation. Il est ainsi d'autant plus important de ne pas augmenter le gain sur l'égaliseur, les entrées ou les sortie mais uniquement le diminuer. 

Si vous disposez d'un contrôle de volume analogique il faut alors augmenter le niveau globale de la sortie puis diminuer sur l'égaliseur (numérique) la zone qui vous intéresse.

Le DCX est-il bien alimenté ?


Mesurons les alimentations du DCX à l'oscilloscope afin d'évaluation leurs performances.


Alimentation 8V


Une alimentation linéaire assez efficace mais pas exceptionnel sur l'ondulation résiduelle. La régulation est tout de même très correcte.

Alimentation 5V


Le constat est un peut le même que sur le 5V avec une légère amélioration sur l'ondulation. On pouvait s'attendre à bien mieux compte tenu du prix de cette modification à l'époque chez SELECTRONIC

Les mesures du DAC avec l’oscilloscope:


Le DAC du DCX est un AKM modèle AK4393. Bien qu'il faisait parti des DAC de très bonne qualité à l'époque il est aujourd'hui un peu dépassé mais loin d'être obsolète.


D'autre part le DCX à subi une modification importante sur l'étage de sortie consistant à supprimer tous les AOP et appliquer un filtre passif. Voir la page du DCX pour les détails des modifications.

Le niveau de sortie:


Le niveau maximum des sorties du DCX est de +/- 1.2V soit 2.4V crête/Crête et 850mV Rms.


A 0dB ont est juste en dessous (+/-1160mV) et à +0.3dB on atteint le max soit +/-1200mV. 


Au delà on sature, on écrête et on distord à outrance. Il est donc absolument déconseillé d'utiliser les gain positif.

Le niveau de bruit:


Le niveau de bruit en sortie est  bon avec un bruit planché à -108db, le spectre très propre avec quelques perturbations à -95dB.


La faible présence du 50Hz (-98dB) et l’absence totale du 100Hz démontre un taux de réjection d'alimentation plutôt bon.

Mesure FFT:


Quelques mesures spectrales permettent de déterminer les courbes de distorsions, rapport signal sur bruit et dynamique. Les valeurs sont introduites manuellement dans un fichier EXCEL afin de tracer les courbes.





La distorsion:


L'entrée numérique est proche de la saturation à 0dB. Ça passe mais même si le niveau de distorsion est faible on aperçoit de nombreuse perturbation sur le spectre. Il est donc conseillé de travailler à niveau plus faible. A -3db par exemple mieux vaux perdre 1 bit en échelle et réduire la distorsion que de concerner l’échelle et saturer


La distorsion à -3dB est très acceptable de l'ordre de 0.006% à 1KHZ et 0.002 à 10KHZ ou 100HZ


A niveau plus faible elle a tendance à augmenter progressivement. Sans atteindre des niveau inacceptable elle reste tout de même élevé pour un DAC de cette qualité. On pourrait s'attendre à beaucoup mieux.



La Dynamique (SFDR):


Elle est très modeste avec environs 80dB. On devrait s'attendre à plutôt 100dB. Si on calcul le DNR (Dynamic Range) sans prendre en compte les harmonique nous sont tout de même à plein niveau à environs 120dB ce qui est très acceptable.



Le Rapport signal sur bruit:


Lui aussi très modeste compte tenu des composants en application. On obtient en moyenne -50dB. Plus rien d'étonnant vu les commentaires et résultats précédents. Par contre le niveau planché de bruit est quant a lui relativement bas entre -115dB voir -120dB

Les mesures avec AVERLAB:


Maintenant passons à l’analyseur audio et comparons les résultats avec ceux en provenance de l’oscilloscope ou de la carte son.

FFT:


Sur la FFT 1KHz à 0db on peut voir que l’on capte un  peu de 50Hhz et que le 100Hz est inexistant ce qui est du à l’alimentation à découpage.


Le taux d’harmonique est très faible avec seulement la H3, H5 et H7 qui sont plus élevées que H2.

On note la présence du bruit à partir de 15KHz.

THD+N:


Concernant la distorsion on note qu’en dessous de -80dB elle est très élevé mais linéaire jusqu’à 0dB avec -80dB de distorsion soit environ 0.01% ce qui est relativement faible mais pas non plus extraordinaire.


En fonction de la fréquence la distorsion est stable mais augment dès que l’on réduit le gain. En augmentation de gain elle s’envole.

SNR:


Le rapport signal sur bruit est assez chaotique avec dans un premier temps un belle courbe linéaire quelle que soit l’échantillonnage puis un premier fléchissement à -15dB et ensuite à -5dB. Cela peu s’expliquer par une saturation du DAC en courant avec un filtrage passif. 


Je n’ai pas d’autre explication.

Sampling:


Un essai de THD+N avec différents échantillonnages. On voit que la différence entre un échantillonnage faible 16/44 et 24/96 ne présente peu d’interêt. Cela est du aux limites du DAC.

Les mesures thermiques:


Le DCX ne chauffe pas tant que cela à l’exception de l'alimentation linéaire SELECTRONIC qui nécessite une aération sur le dessus du capot. Pour le reste tout est normal.

Conclusion :


Tout d'abord il est important de souligner que le DCX rempli parfaitement son rôle. Toutes les fonctions répondent avec grande précision, de manière fidèle et aucune dérive n'a été notée à l’exception du réglage de la phase. Si l'inversion est conforme le réglage par incrément l'est beaucoup moins.


Les fonctions numériques du DCX telles que les filtres, retards, égaliseur et autres introduisent des distorsions certes mais d’un niveau tout à fait acceptable. Le réglage des gains est à manipuler avec grande précaution en évitant les gains positifs. Le niveau de saturation des sorties analogiques étant à +0.3dB cela ne nous laisse que très peu de marge. Cependant les gains négatifs évitent toutes saturation mais au détriment de la pleine échelle du signal. 


En ce qui concerne les alimentations et d’après la coûteuse modification de SELECTRONIC on serait en droit d’attendre un bien meilleur filtrage. Heureusement que les DAC disposent d’un bon taux de réjection d’alimentation. Cela se vérifie sur les mesures de bruit en sortie.


Les mesures électriques démontrent un niveau de performance raisonnable mais pas non plus exceptionnel. A gain maximum la distorsion est très bonne mais à gain plus faible elle se dégrade rapidement. A noter également une introduction de fortes perturbations dans les hautes fréquences. Peut être que l’étage passif en sortie des DAC en est la raison. Il est évident qu’un très bon AOP en sortie permettrait un bien meilleur résultat. Si un simple filtre actif pouvait faire l’affaire cela se saurait. Malheureusement aucun constructeur sérieux n’a jamais utilisé cette solution et pour cause !


Sur la question si le DCX est-il audiophile ou pas la réponse est oui avec tout de même un petit bémol. Cela l’est sous réserve d’un niveau d’écoute relativement élevé car le rapport signal sur bruit du DCX est faible tout comme la dynamique. A fort niveau pas de problème particulier excepté pour les plus exigeants. Bien que je me sois contenté d’un DCX durant toutes ces années il m’a fallu passer au MINISHARC avec le contrôle de volume V3 pour mieux apprécier ce qu’est vraiment une haute qualité audio.


En clair, le DCX a fait son temps et bien qu’il reste encore à ce jour un produit de rapport qualité prix imbattable il est devenu obsolète par rapport à ce que l’on peut trouver actuellement sur le marché si l’on souhaite une excellente qualité audio.


La partie numérique du DCX avec son interface n’est pas à remettre en question. Si l’on souhaite le faire évoluer au plus haut niveau je préconiserais :


     Le remplacement du bloc d’alimentation à découpage par une alimentation linéaire

     Une alimentation linaire qui reprendrait l’ensemble des sources d’alimentation du DCX

     Remplacer l’étage de sortie des DAC avec l’utilisation AOP audiophile et composants de qualité

     Remplacer les DAC par une version plus performante 


Cela dit, compte tenu du cout et de la complexité de ces modifications il sera bien plus raisonnable de changer de système. Soit avec DSP prêt à l’emploi en provenance d’un autre fabricant sinon opter pour un assemblage sur mesure avec les solutions proposées par MiniDSP ou similaires.



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