DIY - Réalisation d'un système Hifi (Haute Fidélité) et Multiroom

La qualité sonore des fichiers audio mp3 et des lecteurs audio qui inondent le marché (systèmes d'enceintes connectées en bluetooth) est plus que médiocre et ne permet plus aujourd'hui de prendre plaisir lors de l'écoute de morceaux de musique ... le son est très plat et neutre voir en mono et non plus en stéréo comme il se doit pour profiter au mieux de l'enregistrement. Cette démocratisation des systèmes d'écoute soit disant bon marché (ils sont souvent très cher par rapport à la qualité d'écoute proposée, ex: système SONOS survendu par les vendeurs de grille pain) ont conduit les maisons d'édition musicales à développer des fichiers audio de plus en plus mauvaise qualité pour être compatible avec ces systèmes qui présentent des caractéristiques techniques très faibles. Pour cette raison, de façon plutôt étrange, de nombreuses personnes retournent au vinyl qui a la réputation d'offrir un son plus riche. Néanmoins de tels systèmes sont très coûteux de nos jours pour atteindre un niveau d'écoute correct et n'offre pas la même qualité d'écoute que les fichiers numériques (craquement, usure, sensible aux poussières). L'objectif de cette page est de proposer un tuto pour construire un système HiFi de très haute qualité à prix réduit.

Etape 1 : L'importance de la source audio : 30% du rendu audio est lié à la source audio

Un très bon article (en anglais) explique ce phénomène de détérioration des fichiers audio au cours des 20 dernières années avec l'arrivée des fichiers compressés et permet de comprendre quels sont les critères de son à respecter pour reprendre plaisir en écoutant de la musique : https://volumio.org/understanding-sound-quality/.

Si vous voulez vérifier si vos fichiers son (.mp3, .wave) sont de bonne qualité ou pas vous pouvez utiliser ce petit logiciel : http://www.dynamicrange.de/es/es/download.

Utilisation de sources audio numériques stockées :

La meilleur méthode consiste donc à utiliser des fichiers FLAC (lossless) qui ont la particularité de ne pas perdre en qualité. De même une bonne approche consiste à faire passer sa bibliothèque CD en FLAC pour retrouver une qualité de son supérieure à celle des mp3 à l'aide du logiciel FOOBAR2000 (http://www.foobar2000.org/download). Attention certains CD et .mp3 très compréssés enregistrés récemment ont perdu énormément en dynamique (écart entre le silence et l'audio), la restitution par ce biais est très médiocre.

Depuis quelques années maintenant, un nouveau standard de fichiers numériques est apparu avec la norme High Resolution Audio. Cette norme assure une qualité d'enregistrement la plus élevée à ce jour.

Le logo certifiant de la norme est le suivant :

Le téléchargement légal de fichier audio de qualité studio d'enregistrement (format minimum : 24 bits/44,1 kHz) est possile sur des sites dédiés.

Pour des fichiers allant jusqu'à 64 bits / 384 kHz, en téléchargement gratuit vous pouvez consulter la page : http://www.findhdmusic.com/high-res-audio/free-music/ .

Pour acheter des albums en ligne de haute résolution il existe de nombreux sites, un album coûte de trois euros à une vingtaine d'euros :

High Res audio

HD Tracks (Attention des critiques récentes semblent dire que certains fichiers n'ont pas la qualité originale mais sont des fichiers ré-échantillonés à partir de sources de plus faible qualité vendus à prix d'or).

Qobuz (Tout fichier téléchargé est stocké en ligne et peut être re-téléchargé au besoin avec l'application de téléchargement Qobuz)

Le Streaming audio :

Le streaming audio s'est très répandu ces dernières années, les plus connus sont Spotify, Deezer, Napster. La qualité d'écoute fournie par ces différents fournisseur de streaming est au format .mp3 en 16 bits / 44,1 kHz / 320 kbps c'est à dire comme un CD audio classique compréssé. Il y a de la perte au niveau de l'information transmise même si cette approche est particulièrement attractive lorsque l'on ne s'intéresse pas à la qualité d'écoute. Il est possible via ces logiciels de paramétrer la qualité du flux audio. Lorsque l'on est connecté en wifi, il est préférable d'utiliser la qualité d'écoute maximale.

Le streaming haute résolution est aujourd'hui possible avec Qobuz (24 bits / 44,1 kHz au format FLAC) néanmoins les abonnements sont plus cher pour monter en qualité. L'abonnement minimal est équivalent à Spotify, Deezer et Napster pour passer en haute résolution il faut doubler son budget. Qobuz offre la possibilité de télécharger des fichiers audio en qualité haute résolution (jusqu'à 24 bits /192 kHz).

Le vinyl :

Le vinyl revient à la mode, une discothèque de vinyl est élégante, néanmoins une platine vinyle de bonne qualité coûte cher (environ 300€). Le rendu audio (si on oublie les craquements) est un des plus dynamique (jusqu'à 60 dB) et permet une réponse en phase linéaire jusqu'à plus de 30 kHz. On entend généralement mieux l'acoustique du lieu de prise de son comparativement à un CD (qui ne craque pas). Aujourd'hui, on trouve un grand nombre de vinyl qui ont été retranscrits en haute résolution (24 bits) qui permet de relever le niveau de dynamique de l'enregistrement.

Les fichiers haute résolution (minimum 24 bits / 96 kHz ou DSD 64) sont le meilleur compromis entre CD et Vinyls car ils ont les avantage des deux (pas de craquement et dynamique élevée).

Une critique majeure des fichiers haute résolution repose sur la gamme de fréquences utilisée car l'oreille humaine ne perçoit pas l'ensemble de ces fréquences hautes. Et ceci est tout à fait juste. Néanmoins les fichiers enregistrés de cette manière lorsqu'ils sont utilisés avec un système d'écoute approprié permettent une restitution la plus aboutie avec des dynamiques riches sans perte au niveau du flux audio. La qualité CD (16 bits/44.1 kHz) reste néanmoins un excellent compromis en terme d'espace de stockage et a encore de beaux jours devant elle.

Etape 2 : Le système d'amplification : 30% du rendu audio est lié à l'ampli utilisé et au système de traitement de l'information numérique

Les audiophiles sont capables de dépenser des sommes surréalistes (jusqu'à 20000€) pour s’équiper d'un système d'amplification qui leur permettra de restituer une dynamique, une puissance et une gamme de fréquence élevée, néanmoins grâce à ce tuto vous verrez qu'aujourd'hui des amplificateurs de nouvelle génération commencent à concurrencer les amplis les plus exigeants en se limitant à l'essentiel. La partie la plus importante de ces systèmes repose finalement sur le passage du numérique à l'analogique et l'adaptation du système audio à la pièce d'écoute.

Depuis quelques années sont apparus des amplis appelés FDA pour Full Digital Amplifier qui amplifient directement le signal numérique sans perte (et non pas le signal analogique) et qui présente avant la restitution sonore au niveau des enceintes un DAC (Digital Analog Converter) haute résolution (jusqu'à 32 bits / 384 kHz). Le rendu sonore de ces petits amplis est un des meilleurs du marché et le prix est ridicule (79 à 120 €).

La qualité de ces petits amplificateurs repose sur un son très détaillé, une puissance et un très bon rendu dans toutes les gammes de fréquence, il faut les avoir entendu une fois pour comprendre leur différence avec des ampli traditionnel même si certains amplis traditionnel récents plus coûteux présentant la norme High Res Audio permettent d'atteindre un tel niveau d'écoute. Et encore la question est ouverte tellement le son de ces petits ampli est qualitatif.

Etape 3 : Le système de restitution sonore : 30% du rendu audio est lié aux enceintes utilisées

Les enceintes constituent la pièce maîtresse de tout système audio. C'est probablement l'élément sur lequel il faut passer le plus de temps pour finaliser l'achat et il faut les écouter pour se décider. Les caractéristiques techniques sont très importantes et surtout très variées. Une excellente introduction permettant de bien choisir ses enceintes est proposée sur le site de son-vidéo.com.

Une excellente paire d'enceintes pour débuter sont les ELTAX Monitor III qui offrent une restitution sonore très linéaire, pour une réponse en fréquence de 50 Hz à 22 kHz, une sensibilité allant jusqu'à 89 dB et une très belle esthétique (finitions bois) à un prix très abordable (149€).

Etape 4 : Le système de lecture : 10% du rendu audio.

Rien ne sert de mettre une somme élevée dans un lecteur audio, un simple ordinateur suffit. Des solutions peu onéreuses permettent aujourd'hui de composer un système audio Hifi multiroom à un prix dérisoire comme un lecteur numérique à base de Raspberry pi qui se branche sur une télévision et qui permettent la lecture de tous les fichiers audio existant (KODI, Volumio, Moode Audio, ...). L'ensemble de ces interfaces permettent également de streamer la musique en WIFI depuis un smartphone en Airplay ou DLNA et permet ainsi de rendre le système multiroom. Mon préféré est KODI car il n'a pas de limite au niveau de la médiatèque, on peut lui adjoindre un lecteur de CD USB, il lit également la video et les images.

En résumé pour un budget total de 420 € on peut se constituer un système Hifi de très haute gamme, pilotable par son smatphone et redonner vie à ses oreilles. Voici ci-dessous une liste de matériels pour atteindre le plus haut niveau d'écoute à budget très compréssé :

1: télécharger l'album de Daft Punk Random Access Memories (enregistrement de qualité studio style années 70) - 15,39 €

2 : acheter un raspberry pi - 52,99€

3 : acheter un cable USB - 5,18€

4 : acheter un ampli FDA - 119€

5 : acheter une paire d'enceintes Hifi Eltax Monitor III - 149€

6 : acheter du cable d'enceintes - 12,99€

7 : acheter des fiches banane - 13,69€

8 : acheter un disque dur externe 1 To - 51,20€

Ensuite il suffit de relier le raspberry à la télé en HDMI et à l'ampli/DAC XMOS en USB, de stocker sa musique sur le disque dur. On coupe le fil d'enceinte on y place à chaque extrémité les fiches banane et on relie les enceintes à l'ampli.

Si on a un budget plus conséquent, l'acquisition d'enceintes plus haut de gamme est à privilégier. Ensuite, une interface tactile peut être intéressante pour permettre de sélectionner sa musique sans le téléphone. On trouve aujourd'hui des mini PC fonctionnant sur windows 10, a prix compréssés (il faut éviter Android qui downscale les fichiers audio) et avec une interface tactile, qui possèdent toutes les caractéristiques requises pour en faire d'excellents lecteur Hifi (ex : Mini PC pipo). Des solutions sous linux sont aussi très intéressantes pour la restitution sonore, c'est ce que j'utilise actuellement sur un raspberry pi tournant sur KODI (OSMC) présentant un ecran tactile officiel relié en USB à un FDA Alientek D8 présentant une interface USB XMOS qui monte jusqu'à 24 bits/192 kHz. Le résultat est le plus qualitatif qu'il m'a été permis d'utiliser pour un budget limité. Le système est relié à un NAS ou est stocké toute la musique, en réseau filaire et surtout pas WIFI pour éviter des phénomènes de lag et de Jitter (latence et flutuation du signal).

Mise à jour Mai 2020 - Réalisation d'un MOODE PLAYER Haute résolution au look rétro en impression 3D :

Pour un budget mis à jour et limité il est possible à l'aide d'un imrpimante 3D de réaliser une coque permettant d'y integrer un ecran tactile 7 pouces, un raspberry et un ampli FDA au look rétro et plutôt classe. Le système fonctionne sous MOODE AUDIO qui gère très bien les écrans tactile ainsi que les médiathèque audio de plus de 1000 albums.

Coté matériel voici ce que nous avons besoin (hors imprimante 3D - compter environ 150-200€ et carte SD 32 Go):

L'idée est de faire rentrer tout ce matériel dans une boite afin d'obtenir un résultat particulièrement estétique et à la qualité sonore asse incoryable.

Dans ce montage, Moode audio est installé sur une carte SD de 32 Go puis intégré dans le raspberry pi. Le Raspberry pi est connecté à l'écran 7 pouces et au réseau avec un cordon RJ45 (nécessaire pour une bonne installation automatique de MOODE AUDIO). Tout se démarre tout seul, à la première connection, il faut utiliser les mots de passe suivant et les rentrer au clavier branché en usb (attention par défaut le clavier est en QWERTY).

Login : Pi

Password : ,oodequdio (en AZERTY).

Une fois le système installé, il suffit dès lors de se connecter à l'aide d'un PC en tapant dans le navigateur l'adresse IP du MOODE PLAYER sur le réseau. On accède ainsi à l'interface. La première chose à faire sera de retourner l'écran de 180° dans la configuration. Moode player pourra être controlé en tactile à partir de l'écran 7 pouce et aussi de visualiser les morceaux à l'écoute.

Une fois le système paramétré, il suffit d'imprimer la coque du MOODE PLAYER en 3D (compter environ 30h pour toutes les pièces en basse qualité et haute vitesse). Pour celà vous trouverez les fichiers .stl en bas de page si vous souhaitez réaliser votre propre système. Les facades sont imprimées sur le verre pour un rendu lisse et brillant.

Au niveau de l'impression, les paramètres sont les suivants :

Epaisseur de couche : 0,3 mm

Vitesse : 80 mm.s-1

Remplissage : 5%

Pas de supports et pas de bordure.

Les fichiers peuvent être imprimés sur la plupart des imprimantes FDM d'entrée de gamme et n'excèdent pas 22 x 22 cm.

L'ensemble des pièces imprimées s'emboitent de force les une dans les autres. Les différentes connectiques s'emboitent ou se vissent sur la façade arrière et se raccordent au raspberry pi.

L'ampli FDA doit être connecté en USB au raspberry pi, la connection XMOS assure une restituion parfaite (sans souffle) au niveau de l'ampli en 24 bits 192 kHz max.

L'ampli possède un très bon DAC intégré et ce système évite l'utilisation d'un DAC I2S branché sur le raspberry pi.

Une particularité de ces amplis repose sur le silence complet (non bruité) et donc permet une écoute des plus fines.

Moode doit être paramétré dans MPD Option en sortie USB et le système ne requiert aucun driver.

Voici une image du résultat une fois l'ensemble des connections réalisées - le look rétro est top :

Il est possible de stocker les albums sur une clefs USB connectée à l'arrière ou comme moi d'utiliser un NAS qui centralise les fichiers audio sur le réseau pour pouvoir les écouter dans toute la maison. La connection filaire est à privilégier pour assurer une écoute parfaite.