Le son numérique : échantillonnage et numérisation d'un signal sonore

En 30 secondes

• Un son est un signal analogique qu'il faut numériser, en deux étapes : l'échantillonnage (mesurer l'amplitude à intervalles réguliers) puis la quantification (coder chaque mesure sur un nombre fini de bits).
• Le théorème de Nyquist-Shannon impose une fréquence d'échantillonnage au moins égale au double de la fréquence maximale du signal, pour éviter toute perte d'information.
• Le CD audio utilise 44,1 kHz et 16 bits, un choix qui respecte ce théorème avec une marge au-delà de la limite haute de l'audition humaine (20 kHz). Une numérisation plus fine améliore la fidélité, mais augmente la taille du fichier.

Ce que tu sauras faire

• Expliquer pourquoi un signal sonore analogique doit être numérisé pour être stocké ou traité par un ordinateur.
• Décrire les deux étapes de la numérisation d'un son : l'échantillonnage et la quantification.
• Énoncer le théorème de Nyquist-Shannon et l'appliquer au choix de la fréquence d'échantillonnage du CD audio.
• Expliquer le compromis entre la fidélité d'une numérisation et la taille du fichier obtenu.

Les mots à connaître

Signal analogique

une grandeur, ici la pression de l'air captée par un microphone, qui varie de façon continue au cours du temps, sans mesure ni valeur imposées.

Amplitude (d'un signal)

la valeur du signal sonore à un instant donné ; c'est cette valeur que l'échantillonnage mesure à intervalles de temps réguliers.

Numérisation

la conversion d'un signal analogique en une suite de nombres, afin de le stocker ou de le traiter avec un ordinateur ; elle comporte deux étapes, l'échantillonnage puis la quantification.

Le piège classique

Confondre échantillonnage et quantification : l'échantillonnage fixe le nombre de mesures par seconde, la quantification fixe la précision de chaque mesure (nombre de bits).

L'astuce

Retiens l'ordre : numérisation = échantillonnage PUIS quantification, jamais l'inverse.