Conversion Numérique-Analogique (DAC) et Analogique-Numérique (ADC) expliquée
Le monde réel est analogique (continu). Les ordinateurs sont numériques (discrets). Les relier nécessite conversion dans les deux sens.
1. Conversion Numérique-Analogique (DAC)
But : Transformer nombres binaires en forme d'onde tension/courant continue.
Fonctionnement
- Entrée numérique : Flux d'échantillons (ex: 16-bit/44,1kHz = 44 100 nombres/sec, chacun 0–65 535).
- Filtre reconstruction (Zero-Order Hold) : Chaque échantillon devient palier tension maintenu 1/44 100 sec → forme d'onde escalier.
- Filtre passe-bas (Lissage) : Filtre analogique élimine marches >22,05 kHz (Nyquist), reconstruit courbe lisse.
- Sortie : Tension analogique continue → amplificateur → enceinte/casque.
Exemples quotidiens
- Jack casque téléphone/PC : DAC intégré (Cirrus Logic, Realtek, ESS, AKM).
- DAC USB externe : AudioQuest DragonFly, iFi, Schiit, Topping — meilleur SNR, gigue plus faible, support bit-depth supérieur.
- Ampli home-cinéma : DAC par canal pour décodage surround.
- Haut-parleur smartphone : Mini DAC + ampli Classe-D.
2. Conversion Analogique-Numérique (ADC)
But : Mesurer une forme d'onde continue à intervalles discrets, quantifier en binaire.
Paramètres clés
- Fréquence échantillonnage (fs) : Instantanés par seconde. CD=44,1kHz, Pro=48/96/192kHz. Doit être >2× fréquence max (Nyquist).
- Profondeur bits : Résolution chaque mesure. 16-bit = 65 536 niveaux (96 dB gamme dynamique). 24-bit = 16,7M niveaux (144 dB théorique).
- Quantification : Arrondi amplitude continue au pas numérique le plus proche. Erreur = bruit quantification.
- Dithering : Ajout bruit faible niveau avant quantification pour décorreler distorsion.
Exemples quotidiens
- Micro/Entrée ligne : ADC dans interface audio, carte son, micro USB.
- Capteur appareil photo numérique : Photons → électrons → tension → ADC → données RAW.
- Médical : ECG, EEG, capteurs SpO2 → ADC → moniteur numérique.
- Industriel : Capteurs pression, température, vibration → PLC/DAQ via ADC.
Métriques performance
| Métrique | DAC | ADC |
|---|---|---|
| SNR (Rapport Signal/Bruit) | >110 dB (bon) | >100 dB (bon) |
| THD+N (Distorsion+Bruit) | < -100 dB | < -95 dB |
| Gigue (DAC) / Gigue ouverture (ADC) | < 10 ps RMS | < 5 ps RMS |
| Linéarité (INL/DNL) | ±0,5 LSB | ±0,5 LSB |
La boucle complète
Micro → ADC → DSP/Stockage → DAC → Enceinte. Tout système audio numérique — studio enregistrement, appel téléphone, flux Spotify, aide auditive — repose sur cette chaîne. Qualité à chaque étape se compose.