CPU ⬜ Carré Petit Utile

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

Le son numérique est comme une image numérique : imaginez qu'une seconde de son est représenté par une image carrée, que la dimension horizontale correspond à cette du temps, et la verticale, l'amplitude mesurée.

Une image qui fait 200 pixels de côté n'aura pas le même grain qu'une image qui fait 4 000 pixels de côté.

[enregistré en 4 bits à 8 kHz] Ben là aussi, si la résolution n'est pas assez fine, vous voyez de gros pixels, ou plutôt vous les entendrez.

Dans le son numérique, un échantillon est une mesure d'un potentiel électrique à un instant T. Et donc de la finesse à laquelle on va mesurer les élégantes courbes d'un son. Et gros, c'est le nombre de décimales qu'on peut distinguer sur une mesure de voltage.

Le standard actuel est celui du CD : un son d'une résolution d’échantillonnage de 16 bits, à une fréquence de 44,1 kHz (pour la fréquence, j'y viens tout à l'heure).

Une résolution de 1 bit est possible, le son est alors très très très spécial, n'ayant que deux valeurs possibles.
Une résolution de 2 bits est un peu… plus compréhensible mais bon… on a 4 valeurs possibles.
Une résolution de 4 bits correspond aux premières voix numérisées dans les jeux vidéos et les automates. 16 valeurs possibles, le rendu reste ignoble.
Une résolution de 8 bits, 256 valeurs possibles, est celle des premiers ordinateurs à restitution musicale en PCM, comme le (premier) Mac, l'Amiga, l'Atari STe ou les premières cartes sons SoundBlaster sur PC. Une résolution de 16 bits veut dire que le son peut prendre 2¹⁶ valeurs, 65 536 valeurs possibles. Comme les équipements grand-public travaillent le son analogique en interne entre -0.5 V et +0.5 V, le plus petit voltage mesurable dans une sortie ligne est d'à peu près 0,000 02 V. 2 cent-millièmes de volts.

Si je calcule, cela me fait… oh ? 95 dB ?
Attends, je me suis pas planté, là ?

Inutile de vous dire que le moindre néon, la mobylette qui passe à 5 mètres, peuvent induire un bruit radio électrique dans le câble de votre casque qui dépasse la précision minimale du CD. Ne parlons pas aussi du bruit induit sur une carte mère de PC ou de smartphone car les pistes sons ne sont pas blindés à l'intérieur des appareils, les vraies mises à la terre sont presque jamais faites, les appareils à carcasse purement métalliques deviennent rares, les différences de voltage dues à la consommation de la puce vidéo, du wifi ou de votre ventilateur USB de bureau impactent aussi le niveau de sortie de votre carte son, le 50 Hz de nos installations électriques, et même les appareils du voisinage qui font fluctuer le réseau électrique du quartier.
Ben oui, les câbles agissent comme des antennes, donc ils captent tout bruit électrique.

En général, sur les appareils hauts de gamme, seul le plus faible des 16 bits n'est pas significatif, puisqu'il ne renvoie qu'un bruit blanc.

Alors certes, il y a le S/PDIF, le TosLink aux usages assez marginaux (hélas).
Mais… en transmission électrique analogique, on a encore plus futé pour atténuer le bruit radioélectrique ambiant : On symétrise le signal. On aura trois fils de sons au lieu de deux : en plus d'un neutre censé rester à 0 V et du signal normal, positif, de votre son, on va ajouter un fil où l'on va inverser le son dans un signal dit négatif. En jouant avec ces deux signaux, on peut diminuer fortement le rapport signal/bruit dû au transport électrique. Une astuce très utile par exemple pour les concerts, la table de mixage filtrant à la prise les parasites dus aux câbles électriques des lumières ou le smartphone des groupies du premier rang. Mais le dispositif est encombrant et un poil plus cher.
J'ai jamais vu du matériel grand public proposer un signal symétrique et encore moins un casque avec un câble symétrique, même chez les pros.

Alors les cartes sons qui promettent du son sur une précision de 24 bits ou 32 bits, alors que la carte son n'est pas blindée à l'intérieur, et que la sortie n'est ni numérique, ni symétrique,…
Comment vous dire ? oui… une précision bien au-delà du possible pour l'oreille humaine dans une pièce absolument silencieuse… pour moi, on tient un peu de la magie marketing. Il faut vraiment être un pro, avoir une installation fixe et très rigoureuse pour en avoir l'utilité.

Texte : Da Scritch
Sons complémentaires : Rendered Obsolete, © Noisear, D.R. , Electromagnetic CPU sound CC-0 soundsofscienceupf, Old fridge (short recording) CC-By michieldb.nl, 50Hz Hum CC-By nicola_ariutti, Noise CC-0 schafferdavid.
Illustration : Zoom temporel sur le sonore de la chronique au-delà de l'échelle du sample, CC Da Scritch