Ens. scientifique · Première · Son et musique, porteurs d’informations
Le son, une information à coder
De l’onde continue aux nombres.
En bref
Un microphone transforme une onde sonore en signal analogique : une tension qui varie continûment.
Un microphone transforme une onde sonore en signal analogique : une tension qui varie continûment. Pour être stockée et transmise, cette variation doit devenir une suite de nombres.
Les deux opérations
| Opération | Ce qu’elle découpe | Le paramètre |
|---|---|---|
| Échantillonner | Le temps | La fréquence d’échantillonnage fe |
| Quantifier | L’amplitude | La résolution, en bits |
Échantillonner
Le critère de Shannon-Nyquist impose fe supérieure ou égale à 2 × fmax.
Pour reconstituer un son allant jusqu’à 20 kHz, il faut échantillonner à plus de 40 kHz : c’est exactement pourquoi le CD audio utilise 44,1 kHz.
Un échantillonnage trop lent produit un repliement de spectre : des fréquences inventées, absentes du son d’origine.
Quantifier
Avec n bits, on dispose de 2^n niveaux.
| Résolution | Nombre de niveaux |
|---|---|
| 8 bits | 256 |
| 16 bits | 65 536 |
Plus la résolution est fine, plus le bruit de quantification est faible.
Calculer une taille de fichier
taille = fe × n × durée × nombre de voies
| Une seconde de CD audio stéréo | Le calcul |
|---|---|
| 44 100 × 16 × 2 | 1 411 200 bits |
| Soit | environ 1,4 Mbit, ou 176 ko |
Une chanson de trois minutes pèse ainsi une trentaine de mégaoctets — d’où la nécessité de compresser.
Compresser
| Type | Ce qu’elle fait | Le gain | Le fichier d’origine |
|---|---|---|---|
| Sans perte — FLAC, ZIP | Code l’information plus efficacement | Modeste | Restitué à l’identique |
| Avec perte — MP3, AAC | Supprime ce que l’oreille ne perçoit pas : sons masqués, fréquences extrêmes | Divise par dix environ | Non récupérable |
C’est le prix du streaming.
Pourquoi le numérique
| L’analogique | Le numérique |
|---|---|
| Se dégrade à chaque copie et transmission | Se régénère exactement |
| Aucune correction possible | Se corrige — codes détecteurs d’erreurs |
| — | Se duplique sans perte et se traite par calcul |
C’est ce qui a fait basculer toute la chaîne du son.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Qu’impose le critère de Shannon-Nyquist ?
2.Combien de niveaux permet une quantification sur 16 bits ?
3.Quelle est la fréquence d’échantillonnage du CD audio ?
4.Que se passe-t-il si la fréquence d’échantillonnage est trop faible ?
5.Quelle est la taille d’une seconde de son stéréo au format CD non compressé ?
6.Que perd-on avec une compression MP3 ?
0 / 6 questions
Dans l’app, ce chapitre a son quiz complet, chronométré, et tes erreurs reviennent au bon moment pour ne plus les refaire.
La fiche de révision, sur une page
Tout « Coder le son » sur une seule page A4 illustrée : l’essentiel, les pièges et un mini-test. Elle se débloque dans l’app avec des gemmes — et ton compte gratuit en offre assez pour tes trois premières fiches.
