Le Son, c'est quoi ?

Salut tout le monde,

Je me proposais de vous faire un petit résumé sur le son en général et les codecs et autres acronymes afférents, ainsi que les principaux formats audio-numériques.

MP3, THX, FLAC, APE, AC3, DTS, Dolby Digital, etc.

Mais aussi qualité, dynamique, distorsion, etc. Ainsi qu'un bref rappel des fondements du son en numérique et sur les transcriptions : analogique -> numérique -> analogique.

Je pourrais aussi vous toucher deux mots sur les cartes son en général et sur la connectique.

Petite base de connaissances sur le son, la musique et les formats audio-numériques.

Avant propos : La musique est un son, mais le son c'est quoi ?


Définition :

son n. m. Sensation auditive engendrée par une vibration acoustique; cette vibration elle-même. Son grave, aigu, rauque, flûté. Son pur, produit par une vibration acoustique sinusoïdale (par oppos. à son complexe). ­ Ingénieur du son, qui s’occupe de l’enregistrement du son et de sa reproduction. Spécial. Émission de voix utilisée pour communiquer, son du langage. Classement, étude des sons par la phonétique. ­ Un spectacle son et lumière ou un son et lumière: évocation de scènes historiques sur le lieu de leur déroulement au moyen de jeux de lumière et de la diffusion d’un texte dramatique. Son musical, d’une hauteur déterminée dans l’échelle tonale. voir article documentaire
son La vitesse de propagation du son varie suivant les milieux: 331 m/s dans l’air à 0 °C (vitesse, dite vitesse du son, qui sert de référence en aérodynamique); 1435 m/s dans l’eau à 8 °C; 5000 m/s dans l’acier. Un son, en tant que phénomène physiologique, est caractérisé par son intensité (exprimée en décibels), par sa hauteur (directement liée à sa fréquence) et par son timbre, qui dépend du nombre, de la hauteur et de l’intensité de ses harmoniques.


Introduction : Parlons du son

Ce qu'il faut savoir, c'est que le son peut-être sous forme analogique, ou sous forme numérique. Dans la nature et dans notre environnement le son est sous sa forme de base, c'est à dire, analogique, or l'ordinateur n'utilise le son que sous sa forme numérique. C'est aussi le lot de la plus part des médias actuels, baladeurs, TV, DVD, etc.

Image numérique, son numérique, mais que reste-t-il encore en analogique ? Pas grand chose ! A part la radio, la K7 audio a disparu ou presque, le magnétoscope VHS (et autres supports vidéo comme le BVU, betamax, betacam, V2000, etc.) pareil, le Vinyle ou 33Tours, réservé à des amateurs ainsi que le LaserVision, la cartouche 8 pistes, les bandes en bobines genre Revox, la TV et le son mono en analogique, le standard c'est du stéréo 12 bits /32 KHz sous le format de compression NICAM, donc, numérique. Par contre en son numérique, on est envahi : le CD-Audio, le DVD-Vidéo ou DVD-Audio, les baladeurs MP3, Le Laserdisc, le D.A.T. (Le DCC est mort né), la télé par satellite, par câble, par la TNT, par l'ADSL, le son sur ordinateur, etc. Bref, le son enregistré et diffusé autour de nous est numérique.

les formats audio-numériques : La conversion du son Analogique -> Numérique -> Analogique

Vu que nous ne comprenons que l'analogique, et que la musique à l'heure actuelle est stockée sous forme numérique il y a donc des convertisseurs : numérique / analogique (DAC) et analogique / numérique (ADC).

Ces composants, les DACs (Digital Analog Conveeerter) et ADCs (Analog Digital converter) sont essentiels pour la qualité du son ; histoire de donner quelques chiffres, la norme haute se situe autour de 120/123 db de dynamique de nos jours.

Ces convertisseurs se trouvent dans tous les appareils qui traitent le son en numérique. Platine CD, TV, lecteur DVD, mais aussi carte son, carte mère, ampli audio-vidéo, etc. Le convertisseur est un petit circuit intégré de cette forme là :



C'est petit, ça ne fait pas plus d'un centimètre de long. Ceci est la photo d'un des tout meilleur convertisseur disponible à l'heure actuelle sur le marché : le AKM 4396. Ici je l'ai photographié sur ma carte son E-MU 0404 USB 2.0. Il existe tout un tas d'autres modèles, d'autres références, d'autres marques, mais globalement ça se ressemble toujours à peu près. Cependant la qualité varie grandement d'une référence à l'autre. Le modèle présenté est un DAC donc un convertisseur numérique vers analogique.

Un son est à la base analogique. Comment le convertir en numérique ?

Pour un cd, comme pour toute source analogique lors de sa numérisation, on va mesurer la tension électrique d'un signal sonore analogique (généralement musical) à une fréquence donnée : tous les 44100 millièmes de seconde dans le cadre du format CD-Audio.

Cette mesure va être numérisé. Sous ce nom barbare se cache une opération bien simple, on va juste transformer la tension lue en volt, en algèbre booléenne, c'est à dire en base 2 : 0 ou 1 sur une précision de 16 bits, toujours dans le cadre du CD audio, c'est à dire qu'il pourra prendre 65536 valeurs (0 à 65535) 44100 fois par seconde. Cet profondeur d'échantillonnage de 16 bits et la fréquence étant variables suivant les formats choisis.

Ceci est l'exemple le plus courant, comme nous l'avons vu une numérisation peut se faire sous plusieurs fréquences d'échantillonnage et avec une résolution en bits variable. Le format 16 bits 44.1 KHz est la norme du CD-Audio, mais les fréquences d'échantillonnage varient de 32 KHz à 192 KHz et la résolution varie de 12 bits à 32 bits pour les valeurs les plus conventionnelles.

Donc, numériquement parlant, 65536 valeurs possibles toutes les 44100 millièmes de seconde pour un CD. Mais plus on augmente la résolution en bits et la fréquence d'échantillonnage en KHz, meilleures et biens plus étendues seront les caractéristiques sonores, permettant de vraiment parler de Haute Fidélité à l'original. Le standard actuel pro se situe à 192 KHz et 24 bits.

La norme de 16 bits / 44.1 KHz a été fixée lors de l'invention du CD audio en 1980. Ces caractéristiques étaient sensées couvrir l'ensemble des possibilités de l'audition humaine, ce que depuis, de nombreuses personnes contestent dont moi.

La numérisation d'un son analogique produit un fichier de données numériques qui peut être stocké sur divers matériels et transporté de moult façons.

Deux valeurs à retenir pour la qualité d'un fichier audio numérique non compressé : Fréquence d'échantillonnage et résolution en bits.

(plus tard on abordera la notion de débit allant de pair avec la compression).

16 bits 44 KHz C'est bon, c'est suffisant pour la musique ce format CD ? Non, bien sûr que non !

Comme en Image le Son aussi à sa Haute Définition. Il suffit de pousser... les chiffres... Je m'explique. 16 bits 44 KHz C'est le minimum pour parler Haute Fidélité. Heureusement, puisque la technologie progresse, Maintenant le standard haut de gamme c'est le 24 bits 192 KHz. Au lieu de 44100 échantillons avec 65536 valeurs possibles par seconde, on se retrouve avec 192000 échantillons avec 16777216 valeurs possibles par seconde. Ce qui fait une quantité d'information 1115 fois supérieure à ce qu'il y a sur un CD. Une précision bien au delà des possibilité d'audition de l'oreille humaine cette fois-ci.


Le son associé à l'image

Les formats sonores dédiés à l'image principalement pour les films et de plus en plus pour la musique et les concerts. C'est la partie son de l'image.

Ça a commencé avec une piste optique mono collée à la bande vidéo. pour évoluer à des pistes magnétiques multicanales, etc.

Les formats multi voies sont nombreux, on a commencé par du matricé grâce au procédé dolby surroud, qui gère un canal arrière mono avec une bande passante limitée jusqu'aux derniers Dolby Digital 6.1. Il y a la norme THX qui est auss appliquée aux bandes son particulièrement soignées, et attribué par le consortium de Georges Lucas. On a aussi des concurants de Dolby, à Savoir, le plus populaire le DTS et ses 7.1 cannaux, etc. Il existe aussi Sony et son SDDS, etc.

Avant tout, si un connaisseur pointilleux tombe sur cet article, je précise que c'est de la vulgarisation et que je choisis de ne parler que des procédés, normes et acronymes les plus courants. Il y a d'autres façons de numériser comme la méthode Delta Sigma, One bit, ou comme sur le SACD par exemple. Mais là on parle des bases, juste des bases, si ce sujet prends de l'ampleur, je le compléterai.


La compression audio numérique

L'informatique présente de nombreux avantages : on peut effectuer des traitements savants à base de formules mathématiques complexes et d'algorithmes sophistiqués. La compression audio fait parte de ces traitements.

Lors de la compression du signal, deux voies, deux philosophies s'offrent à nous : nous devons choisir entre la compression avec perte de données et la compression sans perte de données.

La compression avec pertes de données est la plus courante c'est souvent le format MP3 qui est choisi, voire le WMA. La compression sans perte de données est la meilleure mais la plus gourmande en place, en général destinée aux audiophiles ou mélomanes ayant un matériel audio de grande qualité.

On devra choisir le format de compression en fonction de plusieurs critères ; En voici une liste non exhaustive :

Taille de stockage disponible,
Matériel compatible ou non avec le format choisi,
Qualité désirée (en fonction du matériel et de la sensibilité de l'oreille),
Choix politiques,
Facilité de transport,
etc.



En cours :

Avant propos : Le format standard, dit de qualité CD-Audio est sous forme non compressée. Il s'agit du conteneur .wav et du format de données PCM (Pulse Code Modulation)

Les formats principaux de compression :

a) Lossless (compression sans perte de qualité)
FLAC, APE, WavePAck, etc.

b) Lossy (compression avec perte de qualité)
MP3, MP4, Ogg Vorbis, Wma, etc.

Les Formats avancés :



Quelques définitions :

bel n. m. PHYS Unité sans dimension (symbole B) utilisée pour exprimer la comparaison de deux grandeurs, en général deux puissances, le nombre de bels étant égal au logarithme décimal de leur rapport. (On utilise surtout le décibel [dB], dixième partie du bel.) Si les grandeurs sont des tensions ou des courants électriques, le nombre de bels est égal au double du logarithme du rapport.

bit [bit] n. m. INFORM Unité de la numération binaire (0 ou 1).

hertz n. m. PHYS Unité de fréquence (symbole Hz). 1 Hz est la fréquence d’un phénomène dont la période est de 1 seconde.

Quel est la différence entre le son normal d'un album téléchargé et le son acoustique ?

Comme je l'ai dit, la question est mal posée.

On a trois notions abordées :

a) Le son normal d'un album téléchargé.
b) Le son acoustique.
c) la restitution.

a) Il n'y a pas de son normal pour un album téléchargé : il y a juste plusieurs possibilités, plusieurs qualités : .MP3, .WMA, .FLAC, .WAV. Le fait qu'il soit téléchargé ou non ne rentre pas en ligne de compte il s'agit d'un fichier informatique numérique contenant des informations servant à recréer un son analogique. Il s'agit avant tout d'un enregistrement, et donc de la qualité de cet enregistrement, de la qualité et de la quantité d'informations disponibles dans ce fichier numérique dépendra directement la qualité du son perçu.

Tous les formats numériques sont inclus dans un fichier numérique, il y a plusieurs qualités de fichiers numériques dédiés aux son. En ce qui concerne la qualité de l'enregistrement je vous propose de vous référer à ce que j'explique un peu plus en amont.

Cela revient donc à demander quelle est la différence entre un enregistrement et la source ?

Il y a notion d'enregistrement uniquement lorsque l'on parle de vrais instruments analogiques, acoustiques, par exemple : guitare (électrique ou acoustique - sèche), violon, batterie, orgue (électrique ou acoustique), saxo, piano, etc. Il y en a une quantité infinie ou presque. Tous ces instruments passent par un micro pour leur diffusion et donc font l'objet d'un enregistrement. Au début, les enregistrement étaient analogiques sur bande de 2" pour les meilleurs. Maintenant, ce type d'enregistrement est anecdotique, et souvent utilisé par des personnes allergiques au progrès ou voulant se démarquer de manière mercatique, certaines autres prétendant qu'il n'y a pas mieux, et ce n'est pas mon avis.

Certains instruments ne sont pas enregistrés, ils sont nativement en numérique. C'est le cas de la plus part des synthétiseurs, séquenceurs, expandeurs et autres, utilisés majoritairement dans les productions actuelles de musique commerciales. Le son (qui peut être issu d'une source analogique séquencée d'ailleurs) est utilisé en numérique et produit en numérique. L'analogique n'entrant plus en ligne de compte, il n'y a pas de notion d'enregistrement et donc pas de notion de qualité. Le son numérique orignal étant défini par le créateur de la musique lui même. Il n'y a donc aucune dégradation due à l'enregistrement puisque cette phase n'existe plus dans le cadre des instruments numériques.


b) le son acoustique est tout simplement le son issu d'un instrument en direct perçu par nos oreilles et notre corps (parce qu'il faut savoir que les oreilles ne sont pas seules à nous servir à entendre, le corps y participe aussi dans une certaine mesure, grâce à son plus grand organe... - au fait quel est le plus grand organe du corps humain ?). Le son acoustique est donc le son naturel.


c) La restitution : Elle commence par le choix du support de la source : CD-Audio, DVD-Audio, DVD-Vidéo, fichiers numériques, disque Vinyle, K7 vidéo HiFi stéréo, téléchargement légal ou illégal, etc. Quand on achète un album, on a de plus en plus le choix du support, choisir le meilleur format est se rapprocher le plus possible du son acoustique original (voir plus haut pour les différents formats disponibles).

Ensuite vient la notion de la qualité de la chaîne de reproduction sonore, allant de la platine de lecture, aux convertisseurs, ampli, câbles, enceintes et pièce d'écoute...

Il existe à l'heure actuelle des moyens de se croire en direct live chez soi, mais hélas, c'est très cher, le budget dépasse allègrement la somme que nous sommes enclins à allouer à ce type de divertissement, et il y a aussi souvent un autre paramètre très contraignant, c'est "les voisins" pour ceux qui n'ont pas la chance d'avoir une maison bien isolée.

Après, c'est un peu au petit bonheur la chance pour la qualité chez soi... Que choisir quand on n'y connaît rien ? Comment choisir ? On va voir un vendeur en règle générale. Mais les vendeurs sont à 99% de mauvais conseillers et souvent on n'achète pas le meilleur rapport qualité/prix, mais le meilleur rapport marge bénéficiaire/prix pour le vendeur.

Juste en passant très rapidement :

j'ai pas le temps de continuer en ce moment, je reprendrais ce week end je pense.

Rajout très rapide :

le son pour le cinéma :

Stéréo : 2 canaux -> gauches et droits -> Analogique ou numérique suivant support (K7 vidéo ou LaserVision c'est analogique, DVD, LaserDisc ou TV câblée/ADSL c'est numérique).

Dolby Surround : 3 canaux matricés en 2 canaux. Présents systématiquement sur toutes les bandes son cinéma. Cela permet d'avoir un son stéréo pour rester compatible avec tous les matériels HiFi ou avec un décodeur de ressortir un canal d'ambiance diffusé en mono sur des enceintes arrière. Même si à la prise de son le Surround reste toujours de la même verve, les décodeurs dolby surround ont beaucoup évolué. Au début ils étaient analogiques et ne sortaient qu'un canal pour le surround arrière, maintenant ils sont numériques et grâce à de savants calculs algorithmiques, ces décodeurs arrivent à fournir un canal central, les deux canaux stéréo, un canal pour les basses, et enfin deux canaux pseudo stéréo pour le son ambiophonique à l'arrière. D'un signal stéréo matricé en surround les décodeurs récents ressortent un super son bien enveloppant ! Vive les maths, vive l'informatique.

Dolby Digital : Anciennement nommé AC3, il s'agit d'un vrai format multicanal 5.1 avec une compression avec perte (lossy) sur 20 bits @ 48 KHz. 5.1. On peut presque commencer à parler de HiFi en multicanal. Le bitrate est variable et définit la taille et la qualité de la banse son Dolby digital. le bitrate peut varier de 384 kbits/s à 448kb/s pour les supports HD DVD, DVD-video & DVD-Audio (640kb/s pour le blue ray). la base du Dolby digital est de 6 canaux : Un centre, deux stéréos frontaux, deux stéréos arrière et un canal de basse. Il existe d'autres variations du Dolby digital, j'y reviendrais plus tard (2.0, 6.1, etc.)


DTS : Second format multicanal de haute qualité. Il permet un bitrate plus important de 768 kb/s sur nos supports classiques. Il offre le 5.1 et a d'autres évolutions dont je parlerais plus tard comme le 7.1 etc. C'est aussi un format lossy. La piste DTS présente sur nos DVD permet généralement d'avoir un son d'une qualité extraordinaire. Un des meilleurs exemple est certainement la bande son de la guerre des mondes avec Tom Cruise. la différence entre le Dolby Digital et le DTS devient plus que flagrante. Donc, pour résumer, on peut dire que généralement, de part ses spécifications techniques, le DTS offre une grande qualité d'écoute, à réserver aux passionnés qui ont un beau matériel derrière et qui peuvent se faire plaisir avec des pointes à 120db chez eux et des basses à faire tomber le plafond !


Attention pour les sorties numériques, il y a forcément une conversion numérique/analogique, à vous de savoir où et par quel maillon de votre chaine / PC elle s'effectue. Elle doit être normalement effectuée juste avant l'amplification en fin de chaine.


Voila, juste une ébauche sur ces sujets, que je terminerai plus tard, n'hésitez pas à poser des questions ou à me reprendre si d'aventure je m'étais gourré

Cordialement @ Tous




Hop un oubli :

le THX : En fait ce n'est qu'un label de qualité accordé ou non par les laboratoires de Georges Lucas.

Le label THX signifie en général une qualité optimale de tous les éléments de la chaine de restitution de la prise de son ou la prise d'image jusqu'aux enceintes dans votre salon.

Malheureusement si ça part d'un bon principe, ce n'est pas toujours la panacée. Il existe de nombreux films qui n'ont pas le label THX et qui sont supérieurs en tout point à d'autres labelisés THX.

Donc, le THX, ça veut dire que le son et l'image ont été particulièrement soignés, mais ce n'est pas forcément une assurance de qualité hors norme !

Et pour finir le THX n'inclut rien comme spécifications spéciales comme le nombre de canaux ou la résolution de la source.

On peut remarquer qu'il est très rare de voir l'association sur un même DVD du sigle DTS et du sigle THX, tout simplement parce que Lucas est plus ou moins associé au procédé Dolby et que le DTS offre de meilleures performances dans le cadre d'un encodage de qualité. Pour résumer je préfère voir le label DTS tout seul que le label THX associé au label Dolby Digital sur un DVD...


Ces petits textes sont mis là le temps que je puisse rédiger quelque chose de plus consistant, tout en vous donnant quelques bases sur le son.

Il faudra que je vous glisse un petit chapitre aussi sur la numérisation des sources analogiques (Vinyle, K7, Vidéo, etc.) : C'est prévu

On m'a demandé aussi de répondre à la question : "Quel est la différence entre le son normal d'un album téléchargé et le son acoustique ?"
Je m'y attellerai bientôt bien que la question soit très mal posée en l'état. J'expliquerai pourquoi elle est mal posée et ce qu'elle sous entend, et j'essaierai d'y répondre le plus clairement possible !!!

Bien amicalement