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Enseignement scientifique 1re

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Cours




Unités-clés

1 octet = 8 bits
1 ko == 103 octets
1 Mo == 106 octets
Mais traditionnellement en informatique :
1 kio == 1 024 octets
1 Mio == 1 048 576 octets

1
Numériser un son

A
Signal numérique

Le signal sonore est un signal analogique : il varie de façon continue au cours du temps. Sur ordinateur, le signal est numérique. Il varie alors de façon discontinue dans le temps, c’est-à-dire par paliers.


B
Échantillonnage et quantification

Le procédé de numérisation nécessite deux étapes : l’échantillonnage et la quantification. L’échantillonnage consiste à prélever, à intervalles de temps réguliers, l’information portée par le signal. La fréquence d’échantillonnage fef_{\mathrm{e}} est le nombre de prélèvements effectués par seconde. La quantification consiste à donner une valeur à l’échantillon prélevé, cette valeur étant quantifiée, c’est-à-dire ne pouvant prendre que des valeurs permises.


2
Fidélité du signal et taille des fichiers

A
Évaluation de la taille des fichiers numériques (en hertz)

La taille du fichier numérique dépend des caractéristiques de la numérisation :
taille du fichier (en nombre de bit) == fréquence d’échantillonnage ×\times quantification (en bit) ×\times durée (en seconde) ×\times nombre de voies (2 voies si l’enregistrement est en stéréo).


B
Fidélité du signal

Pour que le fichier soit lisible, la fréquence d’échantillonnage doit être au moins deux fois supérieure à la plus grande fréquence du signal, sinon la perte d’information est trop importante : cette condition porte le nom de critère de Shannon.

La qualité de la numérisation sera d’autant plus grande que la fréquence d’échantillonnage sera grande, et que la quantification sera sur un grand nombre de bits. Le fichier aura alors une plus grande taille.

3
La compression

A
Technique de compression

La compression des fichiers numériques permet d’améliorer la transmission et le stockage en réduisant la taille des fichiers. La compression avec perte supprime certaines données pour réduire la taille des fichiers.


B
Le taux de compression

Le taux de compression s’exprime sous la forme T=\text{T} = 1 : Q\text{Q} et se lit : « le taux de compression est de 1 pour Q\text{Q} », avec Q\text{Q} le quotient de compression égal au rapport de la taille initiale du fichier sur sa taille finale. La qualité du fichier audio compressé dépend du taux de compression, mais également du format du fichier (MP3, WMA, etc.).

La compression


La compression avec perte consiste à réduire la quantité de données stockées à partir d’un modèle psychoacoustique : les données non perceptibles par notre oreille seront supprimées.

Format Qualité Taux de compression
MP3 128 kbit/s * 1 : 12
MP3 320 kbit/s *** 1 : 5
AAC 320 kbit/s **** 1 : 5

Pas de malentendu

Le terme « digital » est souvent employé pour qualifier les technologies numériques. Il s’agit en fait d’un anglicisme utilisé à tort : il vient de la francisation du mot digit anglais qui signifie « chiffre ».
En français, le terme digital se rapporte aux doigts, c’est le cas des empreintes digitales par exemple.

➜ Un exemple concret

Le format MP3 est un format de compression avec perte. Certaines informations audio sont supprimées lors de l’encodage MP3, comme les fréquences peu audibles ou les sons de faible intensité par rapport aux autres.

Numériser un son


Numériser un son

Mots-clés



Signal analogique

Signal numérique

Échantillonnage

Quantification



Signal analogique : signal qui varie de façon continue au cours du temps.

Signal numérique : signal qui varie de façon discontinue dans le temps, c’est-à-dire par paliers.

Échantillonnage : nombre de mesures effectuées par seconde.

Quantification : procédé permettant d’approcher un signal continu par un certains nombres de valeurs définies (application : conversion analogique-numérique).

Fidélité du signal et taille des fichiers numériques


Fidélité du signal et taille des fichiers numériques
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