Peak (pic d'échantillon)

Définition

Le pic d'échantillon (sample peak) est la valeur absolue maximale atteinte par les échantillons d'un signal numérique sur un intervalle de temps :

P = max |x[n]|

Il s'exprime en dBFS (décibels relatifs à la pleine échelle) : L_peak = 20 · log10(P / FS), où FS est la valeur de pleine échelle (1,0 en virgule flottante normalisée, 2^(N−1) − 1 en entiers sur N bits ; 32767 en 16 bits). En virgule fixe, 0 dBFS est le plus grand échantillon représentable et toute valeur au-delà est tronquée (clipping). En virgule flottante 32 bits, les échantillons peuvent dépasser 1,0, c'est-à-dire prendre des valeurs positives en dBFS, sans perte d'information tant que le signal reste dans le moteur de la DAW ; la limite redevient rigide lors de la conversion en virgule fixe, dans le convertisseur N/A et dans tous les plugins qui modélisent des circuits avec un seuil de saturation.

Le pic d'échantillon ne décrit que les valeurs des échantillons, pas la forme d'onde reconstruite : entre deux échantillons, le signal analogique peut dépasser les deux valeurs (pic inter-échantillons, voir le guide dédié). Pour cette raison, le pic d'échantillon est toujours inférieur ou égal au true peak. Un peak meter numérique a un temps d'intégration nul (chaque échantillon compte), un temps de retour de la barre de l'ordre de 10–20 dB/s et un indicateur de maximum (peak hold). Le PPM (Peak Programme Meter) analogique, en revanche, intègre sur 5 ou 10 ms et ne lit pas les pics plus brefs.

Paramètres et unités

• Unité : dBFS. En virgule fixe, les valeurs sont toujours ≤ 0 dBFS.
• Relations utiles : moitié de l'amplitude = −6,02 dB ; amplitude 0,891 = −1,0 dBFS ; amplitude 0,708 = −3,0 dBFS ; amplitude 0,5 = −6,02 dBFS ; 16384 en 16 bits = −6,02 dBFS.
• Peak hold : durée pendant laquelle l'indicateur reste sur la valeur maximale (2–3 s pendant le travail, infini en phase de contrôle).
• Over : de nombreux indicateurs signalent le clipping lorsqu'ils trouvent au moins 3 échantillons consécutifs à pleine échelle ; un seul échantillon à 0 dBFS n'est pas compté.
• Canaux : le pic se lit par canal ; le pic d'un fichier stéréo est le maximum entre les deux canaux.
• Grandeurs liées : true peak (dBTP), RMS, facteur de crête (pic − RMS), PLR (true peak − loudness intégrée).

Fonction musicale

Le pic d'échantillon indique la marge restante avant la limite numérique. Il sert au gain staging (niveau d'enregistrement, niveau des pistes et des bus), au contrôle des fichiers à livrer et au diagnostic des clippings. Il n'indique pas le volume perçu : deux masters avec le même pic de −0,3 dBFS peuvent différer de 8–10 LU de loudness, car la loudness dépend de l'énergie moyenne et du spectre, pas de la valeur instantanée maximale. Dans le mix, le pic est une contrainte technique ; les décisions de niveau entre les instruments se prennent en écoutant et en mesurant la loudness.

Exemple pratique

Valeurs de référence pour une production en 24 bits en virgule flottante :

Exemple de lecture : une grosse caisse avec un pic de −4,2 dBFS sur la piste seule a une marge de 4,2 dB ; additionnée à la basse, dont le pic est de −6,0 dBFS, elle peut produire sur le bus des pics allant jusqu'à 20 · log10(10^(−4,2/20) + 10^(−6/20)) = +1,0 dBFS si les deux pics coïncident en phase. Baisser les deux pistes de 8 dB ramène le bus à −7 dBFS dans le pire des cas et restitue la marge.

Erreurs courantes

• Utiliser le pic comme mesure du volume : normaliser deux morceaux à 0 dBFS de pic ne les rend pas aussi forts l'un que l'autre.
• Considérer comme sûr un master avec un pic d'échantillon de −0,1 dBFS : le true peak peut dépasser 0 dBTP et l'encodage avec perte ajoute d'autres pics.
• Considérer comme un clipping la valeur au-delà de 0 dBFS d'une piste interne à la DAW en virgule flottante, et négliger en revanche les plugins qui modélisent l'analogique, qui saturent déjà à des niveaux plus bas.
• Lire le meter post-fader sans voir qu'un plugin en insert, avant le fader, sature.
• Utiliser un VU ou un meter RMS pour contrôler les pics : ils intègrent sur des centaines de millisecondes et lisent 8–15 dB sous le pic réel.
• Normaliser le master en dernière étape sur le pic, après le dither : la normalisation change le niveau et annule l'effet du dither calculé auparavant.

Comment le vérifier

• Meter de la DAW : dans FL Studio, les meters du mixer affichent le pic par canal ; Wave Candy en mode Peak meter affiche la valeur numérique.
• Analyse de l'appli : la ligne Pic d'échantillon du panneau d'analyse est la valeur absolue maximale sur les deux canaux du fichier, en dBFS. La ligne Passages en clipping (≥3 échantillons à pleine échelle) compte les points où au moins 3 échantillons consécutifs dépassent ±0,999 de la pleine échelle.
• Comparaison avec le true peak : l'appli indique aussi True peak (×4, BS.1770) ; la différence entre le true peak et le pic d'échantillon est de 0–0,5 dB sur un matériau peu limité et atteint 1–3 dB sur les masters saturés et très brillants.
• Test pratique : exporte le mix en WAV 24 bits, analyse-le dans l'appli et vérifie que le pic se situe dans l'intervalle prévu pour la phase de travail.