le jitter logiciel

Posté par dematetcd le 24 novembre 2012

Dans le numéro de ce mois (Novembre 2012) de Stéréo Prestige, Musiq met le doigt sur une question, qui, à ma connaissance, n’a jamais été abordée nulle part: le jitter logiciel.

Cette forme de jitter concerne le décodage des pistes (transformation d’un fichier en flux audio) par logiciel au sein d’un Mac ou d’un PC.

Dans une platine CD, cette opération est menée à bien par un asservissement Électro-Mécanique de la lecture du CD. Cette technologie est très mature, et le flux audio en sortie d’un lecteur CD (vers son DAC interne ou un DAC externe) est très rigoureusement fabriqué.

Par la, ou plutôt, les façons dont fonctionnent les différents système d’exploitation (Windows, OSX, Linux), et les modes de développement des logiciels de décodage, il y a création d’un jitter, y compris de manière aléatoire, lors de la création d’un flux audio par logiciel à partir des pistes.

Ceci est sans doute l’une des raisons de la systématique infériorité d’un « drive Mac/PC » par rapport à un drive CD, toutes choses étant égales par ailleurs.

Cela explique sans doute, enfin!, les différences audibles constatées (contre tout logique) entre le décodage de fichiers WAVE, FLAC, AIF ou ALAC, qui théoriquement produisent strictement le même flux audio au décodage.

Il est possible (mais non encore annoncé par les concepteurs, ni démontré, ni écouté) que la programmation d’un logiciel de décodage dans la puce dédiée d’un lecteur réseau soit en mesure d’éviter totalement ce phénomène de jitter logiciel.

Toujours est-il qu’il semble que le décodage des pistes au sein d’un ordinateur soit a priori voué à se voir détérioré par la façon même dont les processeurs généralistes, les systèmes d’exploitation et les logiciels fonctionnent. A moins, peut-être, d’être en mesure de programmer de tels logiciels au plus près de l’architecture logique et physique des processeurs et en bypassant certaines couches logicielles ou d’abstraction des systèmes d’exploitation.

Merci à Musiq pour sa perspicacité, son article et pour corriger les éventuelles erreurs que j’aurais commises dans ce post.

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Principes des « lecteurs réseau »

Posté par dematetcd le 13 octobre 2012

La première chose à saisir, me semble-t-il, c’est la différence entre des flux audio et des fichiers audio. Ce point a été esquissé dans la page Les principes, il est nécessaire d’aller un peu plus loin pour comprendre la nature exacte d’un lecteur réseau.

Signal numérique audio, flux audio
C’est, pour le format PCM (celui des CD et d’une majorité d’albums HD), l’association cohérente dans le temps, de trois choses:

  • les données elles-mêmes (une valeur a un instant donné)
  • un signal d’horloge qui indique les temps auxquels les données sont sensées être « produites »
  • les données d’échantillonnage qui indiquent comment plus précisément faire le lien entre les deux précédents type de données.

Il s’agit d’un FLUX, c’est a dire, que sa « lecture » se fait « continûment ».
Cela peut se comparer avec l’écoulement d’une rivière. Les débits, les vitesses de l’eau qui coule caractérisent la rivière.

Fichier audio
La nature même d’un flux, ne permet pas de le « stocker ». Pour le stocker, on parle alors d’encodage. Encodage en WAVE, en AIF, an FLAC.

Ce sont des « formats de fichier » dont le décodage produit STRICTEMENT A l’IDENTIQUE le flux PCM original.

La transformation d’un format d’encodage en un autre (WAVE en AIF, AIF en FLAC, etc.) est totalement réversible. Si on fait dix fois de suite des transformations AIF-WAVE-AIF, on retrouve au bit près le même fichier.

Il demeure cependant la question de comment les différents logiciels décodent (reproduisent le flux initial) les différents formats de fichier et s’ils sont tous « égaux ».
« Normalement », il ne devrait y avoir aucune différence. La façon de coder chaque format étant parfaitement déterministe, le décodage de chaque format « devrait » conduire au même flux PCM.

S’il y a des différences a l’écoute d’un WAVE ou d’un FLAC, cela « devrait »provenir soit d’une malfaçon du logiciel de décodage, soit de malfaçons à l’encodage, soit du phénomène de jitter (voir Le jitter en bref), où là il est certain que les dégradations sont aléatoires.

Transmission
La transmission d’un fichier audio est du domaine de l’informatique. On sait, et depuis longtemps, transmettre un fichier du point A au point B sans aucune perte de données, entre deux ordinateurs, entre un ordinateur et un disque dur, entre un ordinateur et une imprimante.

La transmission d’un FLUX Audio est de nature totalement différente.

Parce que c’est un processus CONTINU. Par exemple, si on a loupé la transmission pendant une demi-seconde du flux, c’est irrattrapable, on a un « blanc » d’une demi- seconde. Ce qui n’est pas le cas avec un fichier, pour lesquels, le « récepteur » peut « redemander » ce qu’il n’a pas reçu.

Et pire, bien pire. Tout champ magnétique provoque des DÉCALAGES entre les tops du signal d’horloge et les données.
On n’y peut rien . Ce sont les lois de la physique. Cela s’appelle le jitter en anglais, gigue en Français, voir  Le jitter en bref.
Cela se passe: 

  • DANS une platine CD, entre le décodage de la piste du CD et le traitement du DAC, pendant la phase de transport entre décodage et le traitement du DAC.
  • Lors de la transmission, par câble SPDIF ou Toslink ou AES/EBU, du flux audio entre un Drive CD et son DAC externe.
  • Lors de la transmission d’un flux audio par un PC/Mac vers une interface numérique (M2Tech, Audiophilleo,…) ou directement vers un DAC, par un câble USB.

Le jitter est le mal génétique de toute transmission d’un flux audio.

Les différences sont en fait ÉNORMES entre un fichier (de l’eau en bouteille et le mode d’emploi pour reproduire l’écoulement d’une rivière) et un flux (qui est la rivière elle-même).

Les NAS ou disques durs multimédia réseau
Les NAS (Network Attached Storage) sont des systèmes de stockage de données un peu plus « intelligents » qu’un disque dur. Ils sont capables de « mettre à disposition » certains « types de fichiers » et de les envoyer si on leur demande, quel que soit les systèmes d’exploitation ou les formats des fichiers. Un « disque dur multimédia réseau » est une version simplifiée à l’extrême d’un NAS.

Un NAS contient en fait un ordinateur capable de faire toutes les opérations décrites ci-dessus.
Parmi les FICHIERS  qu’un NAS est capable de « mettre à disposition », il y a les fichiers « multimédia », musique, vidéo, photo.
Mais un NAS est AUSSI capable de transmettre des FLUX Audio ou Vidéo.

Le « protocole » qui permet de dialoguer et de mettre à disposition des FICHIERS et des FLUX s’appelle UPNP.
C’est une sorte de langage entre le NAS et les périphériques capables de recevoir des FICHIERS et de les décoder, ou simplement capable de recevoir des FLUX et de les transmettre à un appareil de « restitution » (une télé pour la vidéo, un DAC pour l’audio).
Pour qu’un Lecteur Réseau soit capable de profiter des avantages d’un NAS UPNP, il faut naturellement que lui aussi comprenne le langage UPNP. 

Les lecteurs réseaux
Un lecteur réseau UPNP est  connecté par Ethernet (câble) ou Wifi (sans fil) à un réseau domestique. Il est capable de « trouver » les NAS UPNP sur le réseau, de se déclarer « Récepteur de Flux » et/ou « Récepteur de Fichiers », et de demander leur transmission au NAS qui s’exécute.

Après ce qui a été dit sur les différences majeures entre « transmission de fichiers » et « transmission de flux audio », il est clair que la transmission de fichiers, strictement insensible au jitter, est de très très très loin préférable.

Une fois que le fichier est « sur place », dans le lecteur réseau (c’est un poil moins simple que cela, le fichier arrive par « morceaux », qui sont stockés temporairement sur le lecteur, « bufferisés »), on se retrouve EXACTEMENT dans la même situation que celle d’une platine CD!!

Le « fichier » du lecteur réseau c’est le « CD » de la platine CD. Identique au bit prêt, si le fichier est le rip d’un CD, et il est SUR PLACE, comme l’est le CD sur une platine CD.

La suite des opérations est alors identique à celles d’une platine CD:

  • Décodage de la piste (CD) ou du fichier (lecteur réseau): transformation des données en flux audio
  • Transmission à un DAC (externe ou intégré) du flux audio
  • Transformation du flux audio numérique en signal analogique (électrique)
  • Transmission du signal analogique  à un amplificateur
  • Transmission du signal analogique amplifié à des enceintes
  • Transmission du son aux oreilles :D

Si c’est un flux audio qui arrive au lecteur réseau (et les lecteurs réseau sont aussi nombreux à savoir aussi recevoir le flux audio de radios internet), celui-ci, qui a nécessairement subi un jitter préalable, est simplement transmis au DAC.

Sur ce principe de fonctionnement, il est clair que les lecteurs réseau doivent pouvoir lire les pistes d’une clé ou d’un disque dur, en USB, parce que c’est l’interface la plus courante, la transmission des fichiers se faisant alors par « simple » lecture de la clé ou du disque dur USB.

Conseils et conclusions
Si vous craquez pour un lecteur réseau, essayez de comprendre comment il fonctionne. Est-ce qu’il est capable de recevoir des flux de données (fichiers), des flux audio? Est-ce qu’il a un DAC intégré? Quelles sont sinon ses connections de sortie vers un DAC?

Et sur votre NAS, ai-je bien un activé un « serveur multimédia »? et non un « serveur audio »?

La standardisation de ce type de lecteur et que j’appelle de mes vœux ici, me semble être la clé du succès de la dématérialisation.

  • Brancher deux fils sur l’amplificateur comme pour une platine CD (voir ne rien brancher du tout si l’ampli est intégré)
  • Brancher la prise de courant
  • Mettre une clé USB contenant des pistes, comme on met un CD, et appuyer sur « Play ».

Avec ces caractéristiques, le  grand public pourra être atteint. Atteint et convaincu.
On peut imaginer quelques « sophistications » comme un NAS (disques durs multimédia réseau en plus de la clé USB), et toute la gamme de lecteurs, de 50€ à 30000€.

Le « principe » de fonctionnement est celui d’une platine CD:

  • Lecture des données audio (fichier ou CD)
  • Décodage des données et création du flux audio
  • Transport vers le DAC (interne ou externe)
L’innovation là dedans ne provient pas de l’architecture d’ensemble qui reste la même. Mais elle provient:
  • du remplacement du CD par des supports variés, SANS création de jitter:
    • un NAS
    • un disque dur Multimédia réseau
    • un disque dur USB
    • une clé USB
  • de la possibilité alors offerte de lire des formats autres que celui du CD
  • de la possibilité de progresser côté Studios par la mise au point de nouveaux formats, numérisation, etc.
  • de la possibilité de progresser côté lecteurs, SANS changer de matériel ou de support physique, par les upgrades de firmwares et de logiciel interne de ces lecteurs

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Le DAC, interne, externe?

Posté par dematetcd le 9 octobre 2012

Le DAC (voir Les Principes) est un dispositif électronique qui transforme des données numériques audio en signal électrique apte à être amplifié.

Il y a naturellement eu des DAC dans les platines CD dès l’origine, puisqu’on y entre des données numériques par le CD lui-même, et qu’on « sort »un signal électrique à envoyer à l’amplificateur.

Il y en a aussi un dans un baladeur audio, puisqu’on y lit des pistes numériques et que c’est du courant électrique qui est transmis aux écouteurs.

Ces DAC ont été « invisibles » aux utilisateurs « grand public » pendant longtemps. Aucune raison, ni technique, ni fonctionnelle, de « mettre en avant » ce dispositif.

Côté Studios, ce n’est pas tout à fait la même histoire. La multiplicité des sources depuis la prise de son jusqu’au Master CD destiné à être pressé, puis vendu dans votre boutique préférée, a conduit à faire du DAC un produit autonome et à part entière.

Mais pour les utilisateurs finaux, quel est son intérêt?

A son apparition sur le marché, il était uniquement « couplable »  à la sortie d’un lecteur CD « seul », un drive, destiné à uniquement extraire les bits du CD, les transformer en signal audio, et transmettre ce signal par l’intermédiaire d’un câble coaxial, connecté sur des fiches « RCA » avec la norme SPDIF.

Mon opinion sur cette approche est très dubitative.

Certes, cela permet de « jouer » à essayer d’optimiser le rapport qualité/prix/musicalité du drive d’un côté et du DAC de l’autre. Mais on connecte les deux appareils par l’intermédiaire d’un câble coaxial SPDIF d’au moins un mètre.
Or la nature même d’un câble coaxial, des connecteurs RCA et de la norme SPDIF conduit à la production de jitter, la maladie génétique des flux audio.

Les afficionados de cette approche prônent l’apport (réel) d’alimentations dédiées pour chacun des deux produits. Mais comment évaluer les apports de cette « séparation » par rapport au mètre de liaison entre drive et DAC?

D’autres normes de « transport » entre drive et DAC existent, comme AES/EBU, qui peuvent produire moins de jitter.

Je suis dubitatif sur cette approche parce qu’une intégration des deux composants, drive et DAC au sein d’un même « produit » utilisera des liaisons millimétriques, ou sub-millémétriques. Le chemin le plus court possible de tous les signaux, numériques et analogiques est le gage du moins de dégradation possible des signaux.

Quant à la gestion des alimentations, il a existé des systèmes d’alimentation sur batterie/alimentation externes, tout à fait capables d’optimiser cette question. Mais batteries et alimentations externes sont des produits un peu « ringards » en terme de marketing et d’image « high tech ». Et puis, il vaut mieux, d’un certain point de vue que je ne partage évidemment pas, encourager les audiophiles fortunés à acheter et tester deux produits au lieu d’un, et en fait trois, puisque le câble de liaison peut coûter aussi cher que chacun des deux éléments.

Il devient alors assez intéressant et un peu « fun » de voir que batteries et alimentations externes de qualité sont présentes sur les produits de « transport numérique » (interfaces entre un ordinateur et un DAC).

 

Comme souvent, il arrive qu’un « mal » se transforme en « bien ».

Les DAC autonomes permettent de tester la dématérialisation en y connectant un ordinateur, Mac ou PC.
Ces DAC ont enfin trouvé une nouvelle source à leur connecter!

Mais sur le chemin de la dématérialisation, ce n’est, à mon avis, qu’une étape, étape qui durera sans doutes plusieurs années.

Ordinateur + DAC (autonome ou intégré dans une platine CD et accessible de « l’extérieur ») est une excellente solution aujourd’hui.

A terme, je suis convaincu que ce chemin conduira à des produits intégrés, bien plus simples à mettre en oeuvre par le grand public, et permettant aussi de satisfaire les audiophiles les plus exigeants et les plus fortunés.

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Pourquoi le CD et la platine CD devraient disparaître

Posté par dematetcd le 9 octobre 2012

Les technologies et les produits associés constituent de véritables « eco-systèmes ».
Ils naissent, ils évoluent, certains sont des prédateurs, d’autres des cibles, certains déséquilibres en font apparaître de nouveaux, et disparaître d’autres.

On peut citer en vrac, parmi des milliers d’exemples:

  • Sulfamides/Antibiotiques
  • Centraux téléphoniques / Voix sur IP
  • Téléviseurs à tubes / LCD
  • Modem/ADSL/Fibre optique
  • Chèques-Liquide/Cartes de paiement
  • Main Frames/Ordinateurs personnels/Tablettes
  • Amputation/Chirurgie réparatrice

Une « race » de technologies ne disparait qu’à certaines conditions. De même que l’apparition de nouvelles technologies ne modifie pas nécessairement l’éco-système. Le premier iPhone utilisait des technologies mises au point bien longtemps avant lui, de même que le premier Macintosh. Les tri-thérapies ne modifient pas, hélas, l’hécatombe par le virus du Sida en Afrique.

Alors où en est-on avec le CD et les platines CD?

Le CD est un format « figé », qu’il est impossible de modifier (support de taille et caractéristiques figées, numérisation en format 16/44,1 ou 16/48, format audio PCM).

Les platines CD sont toutes conçues globalement de la même manière. On peut certes améliorer (et beaucoup d’ailleurs) ce qu’on obtient avec CD + Platine CD. Chaque élément constitutif d’une platine CD (alimentation, lecteur, parties mécaniques et électroniques, diminution du jitter, DAC, etc) peut faire l’objet d’améliorations importantes.

Les fabricants, à court d’idées, ont essayé de nous faire croire que séparer le lecteur (drive) et le DAC en deux produits allait être une révolution, mais ce n’est, à mon avis, qu’une opération de Marketing destinée à essayer de nous faire dépenser un peu plus d’argent en « essayant » autre chose, et en recyclant le concept de DAC autonome, indispensable en Studio d’Enregistrement.
Cette affirmation un peu provocante, voire polémique, fera l’objet d’un article, n’ayez crainte.

Alors, pourquoi le titre de cet Editorial: « Pourquoi le CD et la platine CD devraient disparaître »?

Le CD et la platine CD sont tout à fait capables de produire des restitutions sonores absolument époustouflantes. Ne me faites pas dire ce que je n’ai pas dit. Il est évidemment nécessaire pour cela d’avoir à la base, une excellente prise de son. C’est un point que nous oublions tous trop souvent. Et ensuite une « chaine » d’éléments, platine, amplificateur, enceintes et câbles, plus ou moins à même de produire une « expérience sonore » bouleversante.

Ce n’est pas du côté de la « qualité » qu’il faut chercher, mais du côté de l’impossibilité d’évolution majeure.

Le SACD et le DVD audio s’y sont risqués. Ils semblent s’être plantés pour les mêmes raisons que le CD finira par disparaitre: l’incapacité à évoluer, dont Darwin nous a expliqué que c’était l’unique façon de survivre dans des eco-systèmes par nature en mouvement permanent. Essayer de détrôner un produit figé par un autre produit figé, cela n’a pas marché. Cela marche rarement.

Les téléviseurs LCD ont remplacé les tubes cathodiques parce qu’il apportait « bêtement », non pas des apports de qualité, mais un encombrement infiniment plus faible! Contrairement aux idées reçues, ce n’est pas la « belle image » des téléviseurs LCD qui a tué les tubes cathodiques, c’est l’épaisseur des téléviseurs et la possibilité d’avoir des « grands écrans », presque comme au cinéma, et de jouer à j’en ai une plus grosse que toi, télé naturellement. 20-36-44-55-65 pouces, où s’arrêteront-ils? A la taille de nos appartements…

Mais pour qu’un produit figé disparaisse, il faut quelque chose pour le remplacer. Sinon il perdure.

Alors quoi pour remplacer le CD/platine CD et cela a-t-il une chance de marcher?

Pour qu’un nouveau produit, dont la gamme actuelle va de 50€ à 30000€, il me semble y avoir des conditions nécessaires et inévitables:

  • Le CD étant un produit « grand public », il doit être remplacé par un produit « grand public ». Imaginer des produits uniquement dédiés aux audiophiles (très) fortunés n’a aucune chance d’aboutir. Quelle entreprise va risquer de faire des dépenses importantes de Recherche et Développement pour une minuscule clientèle, alors que l’immense majorité du marché est ailleurs? Et demander des « formats spéciaux » aux Studios est tout simplement inconcevable.
  • Un produit grand public s’appuie nécessairement sur des « standards » (une machine à laver c’est un truc qui tourne avec une pompe à eau, un bac à lessive et un peu d’électronique pour piloter tout ça, le reste c’est de la sophistication et du marketing).
  • Le CD et la platine CD étant un couple, les produits grand public qui les remplaceront seront nécessairement un couple aussi. Il faut donc des choses grand public et standards pour remplacer le CD, et des lecteurs grand public et standards pour prendre la place des platines CD

Quel couple pourrait alors prendre la place du CD/Platine CD?

D’un côté la dématérialisation (mot étonnant pour désigner l’achat d’albums par téléchargement en ligne), permet une diffusion large grand public.

Mais les albums disponibles ne sont pas encore en nombre suffisant. Il faudrait que cela se développe. Mais pour se développer il faudrait des lecteurs grands public standards.

Côté lecteurs, les fabricants « attendent » (attendaient?) que les albums en ligne disponibles soient en nombre suffisant.

C’est comme souvent un problème de poule et d’oeuf, chacun attendant que l’autre démarre pour y aller.

Grâce à quelques entreprises (courageuses), le nombre d’albums en ligne disponibles augmente régulièrement.

Apple, maintenant devenu le grand méchant loup à la place de Microsoft, négocie depuis deux ans avec les Majors du disque la vente en ligne d’albums dans un format allant du CD à la Haute Définition.

J’avale certes un peu ma salive douloureusement face à Apple qui a (dé)formé toute une génération d’oreilles avec du MP3 qui est au CD ce que le Coca est au Margaux.

Mais tout le monde peut se tromper… et faire amende honorable en mettant en ligne dans un futur que j’espère proche des milliers d’albums en qualité décente.

Il faut juste espérer que ce raz de marée laissera indemne les petites entreprises qui ont eu le courage d’ouvrir la voie.

Côté lecteur à présent, je vous laisse chercher sur le net les produits ayant les caractérisques suivantes:

  • Brancher deux fils sur l’amplificateur comme pour une platine CD (voir ne rien brancher du tout si l’ampli est intégré)
  • Brancher la prise de courant
  • Mettre une clé USB contenant des pistes, comme on met un CD, et appuyer sur « play ».

Avec ces caractéristiques, le  grand public pourra être atteint. Atteint et convaincu.
On peut imaginer quelques « sophistications » comme un NAS (disques durs multimédia réseau en plus de la clé USB), et toute la gamme de lecteurs, de 50€ à 30000€.

Mais que gagne-t-on? Albums achetés sur le net par téléchargement, et lecteur d’une clé USB, c’est ça la révolution?

Et bien oui. Parce que ceci constitue un système capable d’évolutions.

Un progrès fait en Studio, en numérisation, en format audio? Il peut être intégré aux albums que l’on télécharge. Et côté lecteur? J’ai omis de dire, qu’évidemment ces lecteurs étaient connectés à internet, comme tous les produits aujourd’hui (même les frigos…), et une mise à jour du firmware et du logiciel interne, et le lecteur réseau est prêt à lire les « progrès » des albums.

La « révolution » de la dématérialisation, je crois qu’on l’a tous vue comme une révolution (ou une petite incartade pour les tenants mordicus du CD) uniquement du côté des Albums. Mais cela ne fonctionnerait pas. C’est la capacité AUSSI des lecteurs à se mettre à jour qui peut amener une vraie révolution.

En fait, nos lecteurs Bluray fonctionnent déjà comme ça, non? La norme Bluray a évolué, et nos lecteurs se sont mis à jour.

En attendant que ces lecteurs « simples » voient le jour en masse (j’en ai trouvé 60 modèles sur un seul site web en France) et dans toutes les gammes de prix, continuer à utiliser ses CD sur une platine CD avec un DAC interne accessible et un ordinateur, Mac ou PC constitue une excellente solution d’attente du lecteur qui vous fera craquer, dans votre budget. Avec ce genre de solution, en attendant « votre lecteur », vous ne prenez pas trop de risques, CD si je me trompe dans cette analyse, et possibilité de commencer à tester et écouter des albums dans un autre format que celui des CD.

Est-ce que je suis du genre ‘faites ce que je dis, faites pas ce que je fais »?

J’ai une platine CD avec DAC interne accessible et un Mac Mini pour lire des albums achetés en ligne. Je suis sur le point d’acheter un de ces lecteurs. Pour un budget conséquent. Très conséquent. Minimum 6000€ et j’attends d’en écouter un qui coûte plus du double.

Si je me trompe, je serai le premier pigeon de mes analyses.

Mais ne préparez pas trop vite les petits pois!!!

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Platine CD avec DAC accessible

Posté par dematetcd le 25 septembre 2012

En cas d’achat d’une platine CD, choisir une modèle dont le DAC est « accessible » constitue une solution d’attente plus que convenable « pour voir venir » les évolutions technologiques et produits et découverte de la musique dématérialisée.

Dans les caractéristiques, il suffit de regarder les « inputs »: USB, Spdif, Toslink,..

Et le débit max des inputs.

Si l’on veut découvrir la musique HD, il faut que le débit soit d’entrée soit au moins égal à 24/96, sinon on reste limité à la « qualité CD ». 24/192 est loin d’être indispensable aujourd’hui!

Avec un DAC accessible en USB, on peut y connecter assez simplement un PC ou un Mac, et voir un peu ce que cela donne…

Si la seule façon de se connecter au DAC de la platine CD est du spdif ou du toslink, c’est un peu plus compliqué. Sur un PC, il faut alors une carte son avec une sortie en général SPDIF (coaxiale), tous les Mac récents ont une sortie numérique optique Toslink.

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