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Son

Objectifs​

Comment représenter le son ?

  • Différencier l'analogique du numérique
  • Connaître les étapes de la numérisation du son
  • Comprendre les notions de fréquence d'échantillonnage et de quantification
  • Calculer la taille d'un fichier audio

Cours​

Son

Représentation de l'information

Analogique vs Numérique

https://cdn.sparkfun.com/assets/4/a/e/6/f/51c9c988ce395fab0e000000.png

https://learn.sparkfun.com/tutorials/analog-vs-digital/overview

Analogique vs Numérique

  • Analogique

    • Continu (infinité de valeurs)

    • Valeurs réelles

  • Numérique

    • Discret (valeurs limitées)

    • Valeurs arrondies

    • Exemple : 8 bits = 256 valeurs possibles

Disque vinyle

CD (Compact Disc)

Numérisation

https://www.iptis.fr/sites/default/files/inline-images/echant.jpg

https://www.iptis.fr/blog/analogique-vs-numerique-quelles-differences

Numérisation

https://www.iptis.fr/sites/default/files/inline-images/echant.jpg

https://www.iptis.fr/blog/analogique-vs-numerique-quelles-differences

  • Transformer une information analogique en information numérique.

  • 3 étapes :

    • Échantillonnage (sampling) : découpage par intervalles de temps.

    • Quantification (quantization) : approximation des valeurs.

    • Encodage (encoding) : conversion des valeurs en binaire.

Échantillonnage (sampling)

  • Choix de la fréquence d'échantillonnage.

    • Unité : Hertz ([Hz] ou [1/s])

  • Par exemple : 44,1 kHz pour un CD audio.

    • 44 100 échantillons par seconde

Quantification (quantization) + Encodage (encoding)

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/70/Quantized.signal.svg

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Quantized.signal.svg

  • Choix des valeurs possibles (précision, min et max).

    • Unité : bits ([b])

  • Par exemple : 16 bits pour un CD audio.

    • 216 = 65 536 valeurs possibles

Échantillonnage vs Quantification

https://d2jdgazzki9vjm.cloudfront.net/tutorial/dip/images/analog-signals-to-digital-signals2.png

https://www.javatpoint.com/difference-between-analog-signals-and-digital-signals

Numérisation

Numérisation

  • Avantages :

    • Stockage standardisé en binaire.

    • Copie facilitée et sans perte supplémentaire.

    • Traitement numérique facilité.

  • Inconvénients :

    • Perte de qualité (approximation).

    • Choix des paramètres (fréquence, valeurs, etc.) : Taille vs qualité selon les besoins

Débit binaire + Taille

  • Débit binaire (bitrate) : quantité de données par unité de temps.

    • Unité : bits par seconde ([bps] ou [b/s])

    • Par exemple : une chanson de 8 [kHz] sur 16 [b]

      • 8 [kHz] × 16 [bits] = 128 [kb/s]

  • Taille d'un fichier audio.

    • Débit binaire × durée

    • Par exemple : une chanson de 3 minutes en 128 kbps

      • 128 [kb/s] × 180 [s] = 23'040 [kb] = 2'880 [ko] = 2.88 [Mo]

F pour passer en plein écran ou O pour afficher la vue d'ensemble.
Versions sans animation, plein écran, imprimable.

Exercices​

Son​

  1. Quelle est la taille en [Mo] d'un fichier audio de 3 minutes avec une fréquence d'échantillonnage de 44,1 kHz et une quantification de 16 bits ?
  2. Quelle est la taille en [Mo] d'un fichier audio de 5 minutes en 48 kHz sur 24 bits ?
  3. Quel est le débit binaire en [kb/s] d'un appel téléphonique en 8'000 Hz sur 8 bits ?
  4. Combien de minutes de musique de 44,1 kHz sur 32 bits peut-on stocker sur un CD de 700 Mo ?
  5. Combien de minutes de musique de 44,1 kHz sur 32 bits peut-on stocker sur un CD de 700 Mio ?
Solution avec détails
    • 3 minutes = 180 secondes
    • 44,1 [kHz] × 16 [b] = 705,6 [kb/s]
    • 705,6 [kb/s] × 180 [s] = 127'008 [kb]
    • 127'008 [kb] / 8 = 15'876 [ko]
    • 15'876 [ko] / 1'000 = 15,88 [Mo]
    • 5 minutes = 300 secondes
    • 48 [kHz] × 24 [b] = 1'152 [kb/s]
    • 1'152 [kb/s] × 300 [s] = 345'600 [kb]
    • 345'600 [kb] / 8 = 43'200 [ko]
    • 43'200 [ko] / 1'000 = 43,2 [Mo]
    • 8'000 [Hz] × 8 [b] = 64'000 [b/s]
    • 64'000 [b/s] / 1'000 = 64 [kb/s]
    • Débit binaire de la musique :
      • 44,1 [kHz] × 32 [b] = 1'411,2 [kb/s]
      • 1'411,2 [kb/s] / 8 = 176,4 [ko/s]
    • Espace de stockage en [ko] :
      • 700 [Mo] × 1'000 = 700'000 [ko]
    • Diviser l'espace de stockage par le débit binaire :
      • 700'000 [ko] / 176,4 [ko/s] = 3'968,25 [s]
    • Convertir les secondes en minutes :
      • 3'968,25 [s] / 60 = 66,14 minutes
    • Débit binaire de la musique (en [o/s] cette fois) :
      • 44,1 [kHz] × 32 [b] = 1'411,2 [kb/s]
      • 1'411,2 [kb/s] / 8 = 176,4 [ko/s]
      • 176,4 [ko/s] × 1'000 = 176'400 [o/s]
    • Espace de stockage en [o] :
      • 700 [Mio] × 1'024 × 1'024 = 734'003'200 [o]
    • Diviser l'espace de stockage par le débit binaire :
      • 734'003'200 [o] / 176'400 [o/s] = 4'161,02 [s]
    • Convertir les secondes en minutes :
      • 4'161,02 [s] / 60 = 69,35 minutes

Références​

Dernière mise à jour le