Numérisation et Formats

Il est suggéré de lire la page Les principes avant celle-ci…

Les bases

La numérisation est le procédé inverse de celui du DAC: le DAC transforme un signal audio numérique en un signal audio analogique.

La numérisation transforme un signal audio analogique en signal audio numérique.

Un signal analogique est « continu »: à chaque instant, il a une valeur.

Numérisation et Formats signal-analogique

 

Un signal numérique ne peut prendre que des valeurs « discrètes ».

signal-numerique

La numérisation consiste à remplacer le signal analogique par « suffisamment » de signaux numériques, avec l’objectif de représenter le signal analogique le plus fidèlement possible.

La numérisation a d’énormes avantages, de manipulation, de traitements, de diffusion, etc…

Les techniques de numérisation sont basées sur des mathématiques pointues (représentation en séries de Fourier notamment).

Elles ont naturellement des limites et des défauts. Certains signaux analogiques sont plus difficiles que d’autres à numériser.

Si certains regrettent les disques Vinyle, ce n’est pas que le Vinyle était un support radicalement meilleur (et de très très loin), mais c’est  à mon avis pour quatre raisons principales:

  • La sortie du CD dans les années 80 a été accompagnée d’un cortège indécent de mensonges plus grossiers les uns que les autres (comme la perfection absolue du CD, la durée de vie infinie du support, …).
  • Les questions majeures de lecture de données sur un CD, de transformation en audio, le jitter, tout cela n’était pas vraiment priss en compte dans les premières platines CD, tout simplement parce que tout cela était nouveau, et que le marketing a précédé la maturité du produit.
  • Les premières numérisations étaient tout simplement « pourries ».
  • Les défauts non maitrisés des CD « agressent » plus l’oreille que les défauts des Vinyles.

Le format audio PCM

PCM: Pulse Code Modulation

Il s’agit du procédé de numérisation le plus courant. Google est votre ami pour plus de détails.

Le PCM est caractérisé par un couple:

  • Un échantillonnage
  • Une précision des données

L’échantillonnage, c’est une « découpe » du temps en petits morceaux. Cela se mesure en KHz:

1 Hz= 1/1 seconde

L’échantillonnage des CD est de 44,1KHz, c’est à dire 0,0000226757 seconde, un peu plus de 2 cent-millièmes de seconde.

On va donc prendre un « ‘point » sur le signal analogique tous les 2 cent millièmes de seconde.

Pour la musique dématérialisée « Haute Définition », l’échantillonnage est un multiple de 44.1 ou 48 KHz.

La seconde caractéristique du PCM est la « longueur des mots » qui donne la précision avec laquelle on représente la valeur à chaque point d’échantillonnage.

C’est 16 bits pour les CD, 24 bits pour la musique dématérialisée HD.

 

PCM-300x150

 

Il ne faut pas se laisser « distraire » par la simplicité de la courbe « théorique » ci-dessus… Un signal audio réel ressemble plus à ça:

S1-300x214

 

Ou à ça:

S2-213x300

Le choix initial pour les CD de 16/44.1 a été guidé à la fois par des considérations théoriques pour le 44,1 (suffisant pour beaucoup de types de signaux) mais aussi par la prise en compte du volume maximum de données que l’on peut mettre sur un CD!

Il n’y a là aucun « absolu », des limites existent et des progrès sont possibles! Même si l’on peut atteindre des performances absolument merveilleuses avec le format actuel de 16/44.1 et les CD!

Le format DSD (celui des SACD) a des bases théoriques différentes. En simplifiant à l’extrême, on pourrait presque dire (ce qui est erroné, mais compréhensible…) que le DSD est quelque chose comme un échantillonnage de 2822,4 KHz sur un bit de données… Je n’en dirai pas plus ici.

Les formats de stockage

Sur un ordinateur, on va enregistrer le PCM dans un « format de stockage ». Il en existe plusieurs, comme pour les traitements de texte.

Il y en a de deux sortes:

  • Sans perte de données: lossless en anglais
  • Avec perte de données, comme le Mp3

Dans n’importe quel format lossless, le signal audio est intégralement présent. Si un format lossless est « compressé », il ne s’agit que de compression de fichier (comme les zip) sans aucune perte de données.

Les 4 principaux formats lossless sont le Wave (Microsoft), AIFF (Apple), ALAC (Apple, compressé), FLAC (Libre, compressé).

Les conversions d’un format lossless en un autre sont totalement réversibles, il ne s’agit que d’une « mise en fichier » différente des mêmes données.

Le Mp3, quant à lui, perd des données audio « volontairement » pour diminuer a priori la taille du fichier produit. Si c’est un format popularisé par Apple et son iTunes Music Store, qu’il convient sans doute pour une écoute au baladeur, ou pour la bande son d’un film, si l’on s’intéresse à la HiFi, c’est en général un format peu cohérent avec la recherche du meilleur son.

Le choix d’un format lossless plutôt qu’un autre, dépend de considérations pratiques de place, de « tags » ou autre. Cela pourra faire l’objet d’articles du Blog.

 

 

Erick Yuber |
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