Théorie autour du son.

Théorie autour du son.
CDDP 60/71
1.
Le son en question :
Le son est une vibration de l'air, c'est-à-dire une suite de surpression et de dépressions de l'air par rapport à une moyenne, qui est la pression
atmosphérique. La façon la plus simple de reproduire un son actuellement est de faire vibrer un objet. De cette façon un violon émet un son lorsque
l'archet fait vibrer ses cordes, un piano émet une note lorsque l'on frappe une touche, car un marteau vient frapper une corde et la faire vibrer.
2.
Reproduire :
Pour reproduire un son sur un support analogique : celui-ci doit d'abord être transformé en signal électrique :
Exemple : faisons vibrer (en parlant devant elle) une membrane métallique possédant une résistance
électrique en contact avec une surface conductrice parcourue par un courant continu. La pression acoustique
variable sur la membrane va produire une résistance de contact variable donc une tension électrique variable
que l'on peut amplifier et diffuser sur un haut parleur (transducteur disposant d'un électro-aimant et d'une
membrane souple) qui à l'inverse va transformer ce courant variable en pression acoustique audible.
3.
Numérisation :
Pour fixer ce son sous forme numérique : on doit procéder à l'échantillonnage du signal analogique c'est- à – dire sa conversion en une suite de 0 et de
1 qui seuls sont les informations de base utilisables par les outils numériques (ordinateurs, baladeurs, téléphones portables etc...
4.
Principe de l'échantillonnage :
On découpe en « tranches » un signal analogique à
l'aide d'un « peigne de période cadencé à une
fréquence f en kilohertz : chaque tranche est un
échantillon dont la valeur (l'amplitude) est codée sur
un
certain
nombre
d'échantillonnage
du
de
bits.
La
son
des
CD
fréquence
audio
du
commerce est de 44,1 Khz en 16 bits.
Taux d'échantillonnage
Qualité du son
44100 Hz
qualité CD
22000 Hz
qualité radio
8000 Hz
qualité téléphone
Les contraintes théoriques liées à la restitution d'un signal analogique de bonne qualité à partir d'un signal échantillonné ont imposé les normes
suivantes pour un CD audio :
-
Fréquence d'échantillonnage = 44,1 kHz
-
Données codées sur 16 bits
-
Son stéréo
5.
Les formats courants :
Le format WAV (ou WAVE), contraction de WAVEform audio format, a été élaboré conjointement par Microsoft et IBM. Il est devenu un « standard »
utilisé par l’ensemble des plateformes «Windows». Si l’enregistrement d’un fichier audio au format WAV est un gage de qualité, il n’en demeure pas
moins qu’il nécessite un espace de stockage important. Le très connu MP3 (MPEG audio layer 3), a été créé et breveté par Thomson MultiMedia. Il
prend 10 fois moins de place que le wav. Le son est de qualité CD. C'est un format de compression audio obtenue par suppression de données (les
trés hautes et trés basses fréquences). Avec un taux de 1:12, 1 Mo correspond à 1 minute de son en qualité CD ( 44,1 Khz, 16 bits, stéréo ). Un CD
correspond donc à environ 60 Mo. Le format imposé par Microsoft, le Windows Media Audio (WMA), ressemble au MP3. Il est réputé être légèrement
de meilleure qualité pour une même taille de fichier.
Mémoire requise pour stocker un son : Un son (en informatique) est donc représenté par plusieurs paramètres:
- la fréquence d'échantillonnage
- le nombre de bits d'un échantillon
- le nombre de voies (un seul correspond à du mono, deux à de la stéréo, et quatre à de la quadriphonie)
la taille d'un fichier en kilo-octets son se calcule avec la formule : K = F x P x Q x T
K : taille du fichier en kilo-octets
Q : nb d'octets utilisés pour coder le signal (16bits = 2 octets)
P : nb de pistes (1 piste = mono ; 2 pistes = stéréo)
T : temps d'enregistrement en secondes
Place occupée par une minute de musique au format WAV :
L’enregistrement délivre 44100 échantillons en 1 seconde (44,1 kHz).
Chaque échantillon est codé sur 16 bits soit 2 octets et le son est stéréo (encodage sur 2 canaux). ((44100x2)x2x60) octets pour une minute
Calcul de la taille d'un fichier audio de musique stéréo : ((44100x2)x2x60) octets pour une minute, soit 10 584 000 octets !
Il est donc nécessaire de disposer de 10 Mo pour stocker une minute de musique sur un CD. La compression numérique apporte une réponse
satisfaisante en permettant de convertir à quelques méga-octets, des fichiers audio d’une qualité plus qu’honorable...
Le seuil à partir duquel l'oreille humaine perçoit un son dépend énormément de la fréquence de celui-ci. En effet, nous percevons beaucoup plus
facilement un son faible à 4000Hz (aigu) qu'à 50H (grave). De plus, à partir de 25 KHz, quel que soit le niveau sonore, l'oreille humaine ne perçoit plus
aucun son.
Les procédés de compression du son utilisent une technique de masquage visant à ignorer les fréquences non perceptibles par l’oreille humaine.