Coder le son signifie convertir des ondes sonores analogiques, comme celles que nous entendons, en un format numérique que les ordinateurs peuvent traiter et stocker. Il s'agit d'une étape essentielle pour l'enregistrement et la diffusion de musique, de voix et de tout autre son. La numérisation est un processus clé qui repose sur deux étapes principales : l'échantillonnage et la quantification.
Définition
Son
Le son est une vibration qui se propage sous forme d'ondes mécaniques à travers un milieu, généralement l'air. Ces vibrations sont ensuite perçues par l'oreille humaine et interprétées par le cerveau.
Fréquence
La fréquence d'un son est le nombre d'oscillations de l'onde sonore par seconde, mesurée en hertz (Hz). Elle détermine la hauteur du son; plus la fréquence est élevée, plus le son est aigu.
Amplitude
L'amplitude d'un son correspond à la hauteur (ou intensité) maximale de l'onde sonore. Elle détermine le volume du son; plus l'amplitude est grande, plus le son est fort.
Échantillonnage
L'échantillonnage consiste à convertir un signal sonore analogique en une suite de valeurs numériques, en capturant des échantillons du signal à intervalles réguliers.
Quantification
La quantification est le processus d'association de chaque échantillon à une valeur numérique distincte à l'aide de bits. Cela permet de représenter l'amplitude de chaque échantillon sonore.
Le son en tant qu'information à coder
Le processus d'échantillonnage
L'échantillonnage d'un signal sonore implique de capturer des échantillons à intervalles uniformément espacés. La fréquence d'échantillonnage est un paramètre crucial qui affecte la qualité du son numérique. Une fréquence d'échantillonnage élevée fournit une meilleure représentation du signal original, mais elle entraîne une augmentation de la taille des fichiers. L'échantillonnage selon le théorème de Shannon-Nyquist stipule qu'une fréquence au moins deux fois supérieure à la fréquence la plus élevée du signal d'origine est nécessaire pour une reproduction fidèle.
Le rôle de la quantification
La quantification intervient après l'échantillonnage et consiste à arrondir chaque valeur de l'échantillon capturé au niveau de valeur le plus proche qui peut être représenté numériquement. Le nombre de bits utilisés pour représenter chaque échantillon détermine la précision de la quantification. Plus le nombre de bits est élevé, plus la représentation est précise, mais ceci augmente également la taille du fichier de données numériques résultant. Par exemple, un son quantifié sur 16 bits offre une grande fidélité par rapport à un son de 8 bits.
Formats de fichiers audio
Les données audio numériques peuvent être stockées dans divers formats, chacun ayant ses propres avantages et inconvénients en termes de compression et de fidélité sonore. Les formats sans perte, comme le FLAC ou WAV, conservent toute l'information sonore initiale et permettent une qualité optimale, mais ils produisent des fichiers volumineux. Les formats avec perte, comme MP3 ou AAC, utilisent des algorithmes de compression pour réduire la taille du fichier, au détriment de la qualité sonore, qui peut être moins transparente pour l'oreille humaine à des taux de compression élevés.
Implications sur la taille des fichiers
Le processus de conversion du son en fichiers numériques influence directement la taille des fichiers. La fréquence d'échantillonnage, le nombre de bits utilisés pour la quantification, et le choix du format de fichier sont tous des facteurs déterminants. Par exemple, une fréquence d'échantillonnage élevée et un codage sur plus de bits augmenteront la taille du fichier, bien qu'ils améliorent la qualité sonore perçue. Inversement, l'utilisation de formats à perte réduit la taille des fichiers en éliminant certaines informations sonores redondantes et moins perceptibles.
Taille théorique d'un fichier:
Taille du fichier(octets) x Fréquence d'échantillonnage(Hz) x Nombre de bits utiliser/8 x Nombre de voies x Durée de l'enregistrement(s) :
Fe x Q/8 x n x s
A retenir :
En résumé, le codage du son en format numérique nécessite de s'engager dans des processus d'échantillonnage et de quantification, qui affectent directement la fidélité et la taille des fichiers audio. Des choix équilibrés doivent être faits entre la qualité sonore et l'efficacité de stockage, en tenant compte des applications prévues et des capacités de stockage disponibles. Les différents formats de fichiers offrent des options variées qui équilibrent ces considérations en fonction des besoins de l'utilisateur.
