Résumé — Le son, une information à coder

Ce résumé condense l’exigible du chapitre. L’idée directrice : numériser un son, c’est remplacer un signal continu par une suite de nombres — et tout est affaire de compromis entre fidélité et taille de fichier.

Numériser : échantillonner puis quantifier

Pour numériser un son, on procède à la discrétisation du signal analogique en deux opérations :
Échantillonnage : on mesure la valeur du signal à intervalles de temps réguliers. La fréquence d’échantillonnage (en Hz) est le nombre de mesures par seconde — 44 100 Hz pour le CD.
Quantification : chaque mesure est arrondie puis codée sur un nombre fixé de bits (16 bits pour le CD). Plus il y a de bits, plus les paliers sont fins.
Le compromis exigible : plus la fréquence d’échantillonnage est élevée et la quantification fine, plus la numérisation est fidèle… mais plus la taille du fichier est grande.

Taille d’un fichier audio non compressé

$\text{taille} = f_e \times q \times \Delta t \times n$

fₑ la fréquence d’échantillonnage (Hz), q la quantification (bits par échantillon), Δt la durée (s), n le nombre de voies (2 en stéréo). Le résultat est en bits : diviser par 8 pour des octets. Une minute de CD stéréo ≈ 10 Mo.

Compresser : plus léger, parfois avec perte

La compression consiste à diminuer la taille d’un fichier pour faciliter son stockage et sa transmission.
Les techniques spécifiques au son, dites « avec perte d’information » (comme le MP3), éliminent les informations sonores auxquelles l’oreille est peu sensible : sons trop aigus, sons masqués par un son plus fort. Le fichier décompressé n’est plus identique à l’original.

Taux de compression

$\tau = \frac{\text{taille initiale}}{\text{taille finale}}$

Un taux de 10 signifie un fichier dix fois plus léger. Le MP3 atteint couramment un taux de l’ordre de 10 avec une perte peu audible.

L’enjeu de société : le déluge de données

Une quantité énorme d’informations audio et vidéo est échangée chaque jour, ce qui entraîne un développement massif des capacités de stockage (data centers).
Ce stockage et ces échanges ont un coût énergétique réel : c’est l’angle « esprit critique » du chapitre, souvent proposé en question ouverte.

Les pièges classiques

Trois confusions à éviter

Ne pas confondre fréquence d’échantillonnage (combien de mesures par seconde) et quantification (avec combien de bits on code chaque mesure). Attention aux unités : la formule de taille donne des bits, pas des octets — 1 octet = 8 bits. Enfin, une compression avec perte est irréversible : décompresser ne restitue jamais le signal d’origine.