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Standard : La fréquence d'échantillonnage du son numérique

jeudi 17 octobre 2019. Chroniques › Standard

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Extrait de l'émission CPU release Ex0117 : À la source du son.

On passe à l'autre résolution du son numérique, la résolution temporelle : la fréquence d'échantillonnage. La plus connue et utilisée est celle du CD, fixée à 44.1 kHz. Une valeur qui semble étrange mais calculée pour utiliser des magnétoscopes modifiés dans la chaine de production (c'était moins cher).

Attention, cette fréquence d'échantillonnage ne permet pas de restituer des sons jusqu'à 44.1 kHz. En général, on divise environ par deux, ce qui nous fait une restitution jusqu'à 20 kHz sans trop de déformations. Pour les curieux, on parle du théorème d’échantillonnage de Nyquist-Shannon, du nom des ingénieurs de Bell Laboratories qui ont travaillé le problème.

Voici un exemple de voix qui n'est plus numérisé à 44.1 kHz mais à 24 kHz. Oui, il n'y a pas encore beaucoup de différences.
Voici un exemple de voix qui est numérisé à 8 kHz, une fréquence qui correspond à la fréquence d'échantillonnage qui a longtemps été utilisé en téléphonie. Donc oui, on reste audible à cette fréquence, mais oubliez toute musique.
Et rien que pour rire, cette phrase à été numérisée à 1 kHz. Cela reste audible parce que j'ai une voix de basse, mais quand même...

Pour différentes raisons dont celle de la fréquence de balayage horizontale des télés, les normes de transmission FM et télé analogiques limitent le son le plus aigu à 15 kHz. Du coup, les premiers équipements numériques destinées aux professionnels de la radio proposaient un taux d'échantillonnage à 32 kHz, notamment les cassettes DAT. Comme cela coutait moins cher et permettait des enregistrements plus longs, ce format fut utilisé jusqu'à la fin des années 1990s.

Un son en stéréo échantillonné sur 16 bits à 44.1 kHz en transmission brute sans compression, le format PCM le plus fréquent, demande un débit brut minimal de 1,41 Mbds, soit 176,4 kilo-octets par seconde. Ce format, celui du CD audio, est [Improprement] nommé AIFF. Votre CD audio a un débit légèrement supérieur car il ajoute des bits de contrôle et de correction d'erreur. C'est grâce à eux qu'un CD rayé peut rester lisible, sans perte.

À noter que si l'échantillonnage est important, par sa fréquence et sa résolution, la qualité des composants qui retransforment les valeurs numériques en signal analogique peuvent interpréter et restituer un son déformé à leur sauce.

Eh oui, bizarrement, il est très difficile de restituer du numérique vers l'analogique un signal carré parfait.

Texte : DaScritch
Son complémentaire : Noisear - Rendered Obsolete
Illustration : Zoom temporel sur le sonore de la chronique au-delà de l'échelle du sample, CC Da Scritch

Pièces jointes

  • 0117-CPU-Standard-FrequenceSon(17-10-19).mp3

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