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Compensation loudness : mixer à bas volume sans perdre le grave
Baissez un mix de 20 dB et vous n'entendez pas le même mix en plus doux : vous en entendez un plus maigre. Voici pourquoi, ce que demandent vraiment les courbes d'isosonie ISO 226, et comment compenser sans aggraver les choses.
- L'oreille perd le grave plus vite que le médium quand le niveau baisse. C'est de la physiologie, mesurée depuis Fletcher et Munson en 1933 et normalisée par l'ISO 226.
- La bonne correction n'est pas la courbe d'isosonie elle-même, mais la différence entre deux courbes : celle de votre niveau de référence et celle du niveau où vous écoutez. À la référence, elle est nulle.
- Dans le grave, cette différence représente environ 0,6 dB d'accentuation pour chaque dB de baisse. Sa place est dans la chaîne d'écoute, jamais sur le bus master.
Pourquoi un mix écouté bas paraît maigre
Un micro a une seule réponse en fréquence. L'oreille en a une différente à chaque niveau. Dans la cochlée, l'amplification est très compressive du côté des aigus et beaucoup moins du côté des graves : la sonie perçue croît donc plus vite avec le niveau dans le grave que dans le médium. Baissez le volume, et le grave s'efface plus vite que le reste.
L'effet est important. Passer d'un très faible 20 phones à un fort 90 phones demande, par définition, 70 dB à 1 kHz. À 31,5 Hz, le même écart de sonie ne demande que 38,9 dB. Le grave a environ la moitié de la dynamique du médium : chaque décibel retiré lui coûte à peu près deux fois plus en niveau perçu.
C'est pour ça que les mix faits à bas volume se traduisent souvent mal. On pousse le grave pour l'entendre, et sur un système plus fort le mix devient lourd dans le bas.
De Fletcher-Munson à l'ISO 226
Fletcher et Munson ont publié les premières courbes d'isosonie aux Bell Labs en 1933. Robinson et Dadson les ont remesurées en 1956, et leurs courbes sont devenues l'ISO 226:1987, où l'on a ensuite trouvé de grosses erreurs sous 1 kHz. Un nouveau modèle de Suzuki et Takeshima, construit sur les mesures de plusieurs laboratoires, est devenu l'ISO 226:2003.
La norme a été révisée en ISO 226:2023. Ses auteurs chiffrent l'écart avec l'édition 2003 à 0,6 dB au plus et considèrent les deux comme équivalentes en pratique. Quand on parle aujourd'hui de « la courbe de Fletcher-Munson », la version moderne et mesurée, c'est l'ISO 226.
Le bouton loudness se trompe
Le bouton loudness d'un ampli hi-fi applique une courbe d'isosonie comme une accentuation, souvent fixe. C'est une erreur de principe. La courbe décrit votre propre oreille, et l'ingénieur qui a équilibré le mix l'écoutait avec cette même oreille, au niveau de référence : la courbe est déjà dans l'équilibre. L'appliquer à nouveau, c'est l'appliquer deux fois.
Les chiffres montrent l'ampleur de l'erreur. À 20 Hz, la courbe de 80 phones se situe 39 dB au-dessus de sa propre valeur à 1 kHz : un réglage qui applique la courbe accentue donc 20 Hz de 39 dB au niveau de référence lui-même, là où rien ne devrait changer. Pour une baisse de 30 dB, la bonne correction demande 15,8 dB. Holman et Kampmann l'ont montré devant l'Audio Engineering Society dès 1978 : la bonne base, c'est la différence entre les courbes.
La bonne correction : la différence de deux courbes
Appelons LR le niveau auquel le mix a été équilibré et Δ la baisse de volume. Toutes les fréquences baissent de Δ, mais l'oreille n'a pas besoin de la même baisse partout pour garder le même équilibre. La correction est la différence entre les deux courbes, normalisée à 1 kHz :
Elle est nulle à la référence par construction, devient une accentuation du grave qui grandit à mesure que vous baissez, et une atténuation du grave au-dessus de la référence. Fierro, Rämö et Välimäki aboutissent à la même expression dans leurs travaux de 2019 sur la compensation loudness adaptative.
Une dernière propriété la rend praticable : la courbe ne dépend presque que de la baisse de volume, pas du niveau absolu. Pour des références entre 75 et 90 phones, les courbes d'une même baisse concordent à 0,06 dB près à −10 dB, 0,16 dB à −20 et 0,34 dB à −30.
Combien de grave, en chiffres
Entre 20 Hz et 2 kHz, la différence de courbes est très proche d'un simple filtre en plateau dans le grave. Le tableau donne le gain de ce plateau qui conserve l'équilibre d'une référence à 83 dB SPL quand vous baissez.
| Volume | ≈ dB SPL | Plateau grave | À quoi correspond ce niveau |
|---|---|---|---|
| 0 dB | 83 | 0,0 dB | la référence du cinéma, du broadcast et du mastering |
| −5 dB | 78 | +3,0 dB | un niveau confortable et durable dans une pièce traitée |
| −10 dB | 73 | +6,0 dB | là où se fait beaucoup de travail en petite pièce |
| −15 dB | 68 | +8,9 dB | une écoute calme et attentive |
| −20 dB | 63 | +11,8 dB | à peu près une conversation à un mètre |
| −30 dB | 53 | +17,3 dB | une vérification tard le soir |
Tout le comportement tient en un chiffre : environ 0,6 dB de grave pour chaque dB de baisse.
À quel niveau mixer ?
Les références de monitoring publiées se situent entre 82 et 85 dB SPL. L'ITU-R BS.1116-3 aligne chaque enceinte sur 85 − 10 log n dB(A), soit 82 dB(A) par enceinte pour une paire stéréo. La SMPTE RP 200 utilise un bruit rose à −20 dBFS pour 85 dB(C) par canal. Les K-20 et K-14 de Bob Katz utilisent 83 dB(C).
Ce sont les niveaux où l'audition est la plus linéaire, et ils sont forts pour une longue session dans une petite pièce. Beaucoup d'ingénieurs travaillent plus bas. La compensation permet justement de le faire sans que vos décisions dans le grave dérivent.
Faut-il calibrer ?
Non. Comme la correction dépend de la baisse de volume et non du niveau absolu, elle a seulement besoin d'un zéro honnête : la position de volume à laquelle vous prenez réellement vos décisions d'équilibre. Laissez le volume là où vous travaillez d'habitude et faites-en votre référence.
Se tromper sur le niveau absolu coûte peu : entre une référence à 75 et à 90 phones, la courbe bouge de 0,34 dB au plus. La calibration garde tout son intérêt : une lecture en dB SPL, des niveaux comparables aux normes, et la certitude que votre niveau « normal » n'est pas à 95 dB. La procédure est détaillée dans notre guide de calibration des écoutes.
Ce que la compensation ne peut pas faire
- Les courbes viennent de sons purs, écoutés en champ libre par de jeunes auditeurs à l'audition normale. La musique est large bande et vos oreilles ne sont pas la moyenne de la norme : d'où l'intérêt d'un réglage de dosage. 100 % est un point de départ, pas un objectif.
- Un plateau grave ignore l'octave du haut. À −30 dB, l'ISO 226 demande aussi environ +2 dB à 10 kHz et +5 dB à 12,5 kHz. Les données y sont rares et l'audition des aigus varie beaucoup avec l'âge, si bien que la plupart des compensateurs n'y touchent pas. C'est un choix, pas une absence d'erreur.
- Elle rétablit l'équilibre tonal, pas le reste. La distorsion, l'apport de la pièce, l'image spatiale et les effets de masquage changent toujours avec le niveau.
- Un morceau de référence du commerce a été équilibré par quelqu'un d'autre, à un niveau inconnu : aucun compensateur ne peut connaître sa vraie référence. Réglez son dosage à l'oreille, face à votre propre mix.
Compensation n'est pas normalisation
La normalisation loudness aligne le niveau de lecture de programmes différents : un service de streaming le fait sur tout son catalogue. La compensation loudness corrige la façon dont votre audition perçoit l'équilibre fréquentiel à un niveau donné. Ce sont deux problèmes différents, et vous pouvez avoir besoin des deux : des niveaux alignés pour une comparaison juste, expliqués dans notre guide de l'A/B à niveau égal avec une référence, et la compensation pour travailler bas.
Dans la chaîne d'écoute, pas sur le bus master
Un plug-in de compensation sur le bus master modifie ce que vous entendez, mais aussi ce que vous exportez si vous oubliez de le bypasser. Il ne connaît pas non plus votre niveau d'écoute : il faut changer son réglage chaque fois que vous touchez au volume. Il en existe, comme LSP Loudness Compensator, qui propose les courbes 2003 et 2023, ou APU Loudness Contour.
Sa place naturelle est après tout ce qui est imprimé : la chaîne d'écoute, pilotée par le volume d'écoute lui-même. Un contrôleur de monitoring peut le faire ; un plug-in dans la session, non.
Comment PHON le fait
PHON est notre contrôleur de monitoring logiciel pour Mac. Sa compensation loudness suit la méthode ci-dessus :
- un plateau grave par sortie à 90 Hz, à 0,75 dB près de la différence ISO 226 exacte de 20 Hz à 2 kHz à −20 dB, et à 1,24 dB près à −30 ;
- son gain lu sur le volume : rien n'est appliqué à 0 dB, et elle s'efface quand vous remontez ;
- rien au-dessus de la référence par défaut, rien au-dessus de 2 kHz ;
- un dosage en pourcentage, mémorisé séparément pour votre mix et pour la source de référence.
Le détail de l'implémentation dans PHON est au chapitre 6 du manuel utilisateur (PDF, en anglais).
Références
- H. Fletcher et W. A. Munson, « Loudness, its definition, measurement and calculation », J. Acoust. Soc. Am. 5(2):82–108, 1933.
- D. W. Robinson et R. S. Dadson, « A re-determination of the equal-loudness relations for pure tones », Br. J. Appl. Phys. 7:166–181, 1956.
- Y. Suzuki et H. Takeshima, « Equal-loudness-level contours for pure tones », J. Acoust. Soc. Am. 116(2):918–933, 2004.
- Y. Suzuki, H. Takeshima et K. Kurakata, « Revision of ISO 226 from the 2003 to the 2023 edition: the background and results », Acoust. Sci. & Tech. 45(1), 2024.
- T. Holman et F. Kampmann, « Loudness compensation: use and abuse », J. Audio Eng. Soc. 26(7/8):526–536, 1978.
- L. Fierro, J. Rämö et V. Välimäki, « Adaptive loudness compensation in music listening », Proc. 16th Sound and Music Computing Conference, Málaga, 2019.
- B. Katz, Mastering Audio: The Art and the Science, 2e éd., Focal Press, 2014.
- ITU-R BS.1116-3, Methods for the subjective assessment of small impairments in audio systems, 2015.