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Le son numérique Note : Il nest pas possible de traiter de manière approfondie un sujet comme le son numérique. Cette courte présentation na comme seule.

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1 Le son numérique Note : Il nest pas possible de traiter de manière approfondie un sujet comme le son numérique. Cette courte présentation na comme seule prétention que de vous donner un aperçu du plaisir à jouer avec le son numérique et den comprendre les différentes phases dutilisation. Des manuels destinés au grand public sont en vente dans les grandes surfaces (Musique sur PC numérique pour les nuls qui, contrairement à sa destination contenue dans le titre, vous donnera toutes les informations sur le sujet). Consultez louvrage avant de lacheter.)

2 Programme : Informations sur le son Le son numérique et ses usages Conversion de CD audio en MP3 Conversion de disques vinyles en MP3

3 Explications sur le son : Le son est une énergie qui est, entre autre, captée par les oreilles P.ex.: la voix, la musique, … Le son consiste en vibrations ou ondes depuis un émetteur : p.ex.: les cordes vocales, un haut-parleur Ces vibrations se propagent dans les molécules dair et ont besoin de ce support car le son ne peut pas voyager dans le vide

4 Explications sur le son : Un microphone convertit le signal de son dans un signal électrique Plusieurs microphones peuvent être passés par une table de mixage qui mélange les signaux pour le transfert sur un câble Parfois on envoie plusieurs signaux de sons simultanément Chaque signal est envoyé à un haut- parleur différent Ce qui donne leffet stéréo Table de mixage

5 Explications sur le son : Un son peut être schématisé pour montrer lamplitude du déplacement des molécules vibrantes Le volume du son est déterminé par lamplitude la fréquence des vibrations La fréquence dun signal du son à un moment donné est le nombre moyen de vibrations par seconde à ce point Mesuré en Hertz (Hz) Un son aiguë est un son dune haute fréquence temps

6 Explications sur le son : Illustration : chute dune pierre dans leau Temps (s) amplitude 0 +A - A période Fréquence (= 3Hz) 1 s

7 Phénomènes sonores On considère généralement que la perception auditive humaine sétale (dans le meilleur des cas) entre 20 Hz et 20 kHz. La fréquence est un paramètre essentiel des phénomènes sonores car cest delle que dépend la hauteur du son perçue : Exemples : la fréquence de 20 kHz (= périodes/s) est considérée comme la limite de la perception humaine dans lextrême aigu, mais cette perception des fréquences élevées se dégrade avec lâge et la fatigue auditive La fréquence de 20 Hz (= 20 périodes/s) est quant à elle considérée comme la limite inférieure des la perception humaine dans lextrême grave Cette fourchette de fréquences définit donc la bande de fréquences ou bande passante utile dun système de reproduction sonore de haute qualité qui doit sefforcer de reproduire le plus linéairement possible Exemple : logiciel de synthèse vocale

8 Exemples : bandes passantes SystèmeBande passante (Hz) Téléphone300 – Radio AM50 – Radio FM50 – Magnétophone K740 – CD audio et matériel professionnel 20 –

9 Signal sonore On représente fréquemment, de manière simplifiée, un signal sonore par une courbe sinusoïdale. En fait, une telle sinusoïde ne représenterait quun son dit « pur » défini par une seule fréquence : or, les sons audibles ne sont pas purs, ils sont complexes et constitués dune combinaison de fréquences En effet, à la fréquence fondamentale qui définit la hauteur sonore viennent sajouter une série de signaux harmoniques Exemple : Appuyer la touche dun piano correspondant au La 3, nous obtenons un son complexe constitué par laddition à la fréquence fondamentale (440 Hz) et à des amplitudes variables de fréquences dites harmoniques à des valeurs multiples (x2, x3, …) La Conférence Internationale de Londres en 1953 a fixé la hauteur absolue du La 3 à 440 Hz, pour servir de base à laccord des instruments (musiques ou sonores). Signal original Les échantillons Valeur damplitude

10 Oreille et cerveau humain Le nombre et lamplitude des diverses fréquences harmoniques sont spécifiques à chaque source sonore et déterminent le timbre propre de cette source. Ce sont donc les harmoniques caractéristiques de chaque source qui permettent à loreille et au cerveau humains de distinguer et de reconnaître des sources sonores différentes : Le timbre dune voix émettant à une fréquence fondamentale de 400 Hz sera perçu comme différent dune autre voix émettant à la même fréquence. Le son dune guitare ne sera pas confondu avec celui dun piano, même si les deux instruments jouent la même séquence de notes musicales

11 De lanalogie au numérique Le son est une suite périodique de compressions et de dépressions du milieu dans lequel il se propage (lair) Les divers organes de loreille externe, moyenne et interne captent ces vibrations périodiques de pression et les transforment en signaux bio-électriques qui sont ensuite transmis au cortex pour y être traités et perçus en tant que son (musique, parole, …) La représentation analogique du son consiste à passer dune onde sonore à son image électrique. La représentation numérique du son nécessitera quant à elle la quantification des échantillons prélevés sur cette image.

12 Ondes simples & ondes complexes 1. Deux ondes d'amplitudes différentes 2. Deux ondes de fréquences différentes 3. Onde complexe = composition avec des ondes simples Exemple pris sur Internet

13 Onde sonore

14 Echantillonnage : Onde sonoreéchantillonnageQuantification amplitude temps

15 De lanalogique au numérique

16 Compression du son La numérisation du son transforme un signal fragile et caractérisé par une variation continue en un signal numérique très stable fait dune succession de 0 et 1 : copiable et transportable sans dégradation. Le signal numérique permet en fin de parcours de reconstituer et de restituer de manière propre londe sonore originale Tout irait donc pour le mieux si les suites de 0 et 1 dont sont constitués les documents sonores numériques nétaient pas de taille à poser très vite de problèmes de stockage, surtout lorsquil sagit denregistrements de haute qualité Exemple : une durée de 1 minute en qualité son stéréo sur CD-DA, échantillonnage à 44,1 kHz, quantification à 16 bits sur 2 voies, aura un volume : taux d échantillonnage x nbr. Bits codage x nbr. Secondes x nbr. voies = x 16 x 60 x 2 = bits/min = ~ 10 M /min

17 Loreille humaine détecte de sons jusquà 22 kHz Quelques instruments de musique génèrent ces fréquences Lenregistrement de musique nécessite donc échantillons par seconde P.ex.: Un CD-ROM code 2 sons différents (pour leffet stéréo), et utilise 16 bits par échantillon et une fréquence déchantillonnage de Hz, nécessitant par seconde 16 * 2 * bits = bits = 1.4 Mbps Donc, une heure de musique nécessite 630 Mo !!! La qualité de laudio

18 Principe de compression de son Il existe 2 types de compression La compression non destructive (exemple pour les fichiers de données). La compression destructive qui, après reconstitution donne une « image » approchante de loriginale. Vous connaissez la compression utilisée en photo numérique. En musique ces 2 types de compression existent sous des appellations telles que : MP3, WAV, RA, OGG, AC3, DTS, AAC, M4A, AU, AIFF... connues aussi sous le nom de Codec (Codeur/Décodeur). Les raisons de ces différents codecs vient que chaque constructeur veut imposer le sien (Philips, Sony,…) Comme avec les DVD –/+ R ou, encore, et le BlueRay. Nous allons utiliser le plus connu : le MP3

19 MP3 Le succès de MP3 aujourdhui vient des utilisateurs de lInternet : Une chanson de 3 minutes sur un CD nécessite 32 Mo MP3 arrive à comprimer cette chanson en 3 Mo !! Un taux de compression denviron 12:1 Des applications comme WinAmp décode le MP3 des lecteurs de MP3 sont également sur le marché voir Fnac-Mp3 Fnac-Mp3 Des logiciels de conversion de CD audio gratuits existent pour convertir presque tous les formats vers le MP3. Nous utiliserons CDEX et Audacity lors de la session pratique mais, dores et déjà nous allons en voir les principales fonctions.


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