Numérisation d'un son
Numérisation d'un son
Numérisation d’un son
I. Numériser
Comment numérise-t-on ? Et pourquoi ?
La numérisation se fait car on utilise des appareils électroniques. Dans ces appareils toute l’information est codée en bits : ce sont des valeurs qui peuvent prendre seulement deux nombres possibles : 0 ou 1. Pour numériser un son, on doit convertir l’information contenue dans une onde sonore en un signal électrique puis en une suite de bits.
II. Étape 1 : son to signal électrique
La première étape consiste à transformer un signal sonore en signal électrique. Le signal sonore est l’intensité sonore (en W.cm−2) en fonction du temps. Pour transformer ce signal on utilise un microphone.
III. Étape 2 : échantillonnage
La deuxième étape consiste à réaliser l’échantillonnage du signal. L’échantillonnage consiste à mesurer le signal à intervalles de temps réguliers séparés de Te (en s). Tout le reste du signal est alors perdu.
IV. Étape 3 : quantification
Ensuite, pour chaque mesure (c’est-à-dire la mesure que l’on a prise à Te, 2Te, 3Te, etc.) on donne une valeur codée sur un certain nombre de bits. Par exemple, si l’on code sur 3 bits, on a en fait 23=8 valeurs possibles pour coder l’information.
On voit ici que le signal prend les valeurs :
010,
100,
110,
100,
011,
100,
101
011,
et 001.
Fidélité du signal et compression
Fidélité du signal et compression
I. Fidélité du signal
A. Taille d’un fichier numérique
Un fichier numérique est codé sur N bits avec une période d’échantillonnage Te (en s). C’est-à-dire à chaque période Te on réalise une mesure qui est codée sur N bits.
Exemple : sur 4 bits on a 4 mesures.
Te est le temps d’échantillonnage et t le temps total.
On essaie de calculer la taille totale du fichier que l’on note K.
On a :
K=NtimesdfractTetimes1 (Pour du son mono.)
ou bien K=NtimesdfractTetimes2 (Pour du son stéréo.)
Le facteur dfractTe représente le nombre de fois où l’intervalle à été divisé, donc le nombre de mesures.
Ici dfractTe=4.
B. Fidélité du signal
La fidélité du signal est le rendu que l’on obtient du signal après avoir numérisé le signal (lorsqu’on l’écoute). Elle dépend de deux critères : un critère lié à la fréquence d’échantillonnage et un autre lié au nombre de bits.
Pour la fréquence d’échantillonnage, il faut que celle-ci respecte le critère de Shannon :
fe=dfrac1Te>2timesfmax
où fmax est la fréquence maximale du signal que l’on veut transmettre.
La fréquence maximale audible pour l’homme est 20kHz par exemple.
Pour le second critère, il est évident qu’il faut un nombre suffisant de bits pour coder suffisamment finement les mesures. Typiquement les appareils classiques codent sur 16 ou 24 bits.
II. Compression numérique
Le but de la compression numérique est de réduire la taille d’un fichier numérique. Cette compression est intéressante car :
– le stockage est optimisé (on a besoin de moins de places),
– le téléchargement est plus rapide (transfert rapide).
Il existe différentes méthodes de compression. Chaque méthode possède son propre taux de compression qui vaut :
T=dfracKaprèsKavant, où K est la taille du fichier.
A priori ce nombre est toujours inférieur à 1.
Plus T est faible et plus le fichier compressé est peu volumineux et plus la fidélité est dégradée.
