Technique de l’Information et de la Communication Production de documents audio

Technique de l’Information et de la Communication Production de documents audio-numériques 1. Technique ‰ Acoustique : --------------------------------------------------- 2 ƒ notions de base sur le son. ƒ Fréquence, intensité, timbre. ‰ La prise de son : ---------------------------------------------- 3 ƒ Les différents microphones ƒ Directivité ƒ Rapport signal/bruit ‰ Enregistrement : ---------------------------------------------- 4 ƒ Numérisation ƒ Reproduction ƒ Compression ‰ La chaîne du son : -------------------------------------------- 6 ƒ Analogique - Numérique 2. Pratique avec Audacity --------------------------------------- 8 ‰ Installation ‰ Enregistrement avec différentes sources : ƒ Microphone ƒ Transfert ƒ Fichier téléchargé (Internet, dictaphone) ‰ Enregistrement synchronisé ‰ Exemples d’effets numériques : ƒ Effets de volume (amplification, normalisation) ƒ Autres effets. 2 ACOUSTIQUE Quelques notions de base Le son est une onde produite par la vibration mécanique d’un support. Ce support peut être un fluide (air, eau, …) ou bien un solide (bois, métal, corde, sol, …). Voici les principales caractéristiques d’un son : La fréquence d’un son, exprimée en Hertz, caractérise sa hauteur. Infrasons Grave Médium Aigu Ultrasons Audacity permet de créer des sons purs de fréquence fixe. L’intensité d’un son, exprimée en décibels, caractérise son amplitude. L’oreille humaine perçoit les sons dont l’intensité varie de 0 dB (seuil d’audibilité) à 100 Db (seuil de la douleur). Le Décibel utilise une échelle logarithmique. Ainsi, ajouter 3 dB équivaut à doubler la puissance sonore. Deux sources sonores de 50 Db chacune sont équivalentes à une source unique de 53 dB. Le timbre est la seule caractéristique permettant d’identifier un son de façon unique. Deux sons peuvent avoir la même fréquence et la même intensité, mais jamais le même timbre. (exemple : deux instruments de musique jouant la même note, ou bien deux voix prononçant les mêmes mots). Cela est dû au fait qu’un son de fréquence fixe (note de musique, note chantée) n’est jamais pur. La fréquence principale (appelée fondamentale) est toujours accompagnée d’harmoniques qui sont des multiples de la fréquence de base. Le nombre et l’intensité de ses harmoniques constituent le timbre. 20 Hz 20 Kz Gamme de fréquences perçues par l’oreille humaine 10 Hz 20 Hz 1 dB 0,5 dB 3 LA PRISE DE SON Quel que soit l’appareil utilisé, le premier élément de la chaîne d’enregistrement sera un microphone. Celui-ci peut être externe, ou bien inclus dans l’enregistreur (ordinateur portable, webcam, dictaphone, …). Les microphones inclus son généralement de piètre qualité. Il existe principalement 3 types de microphones : • Microphone dynamique à bobine : ce microphone utilise une bobine en cuivre couplée à un aimant permanent pour traduire les sons en tension électrique. Il est très robuste et ne nécessite pas d’alimentation externe. Mais l’inertie de la bobine l'empêche de reproduire les hautes fréquences. (> 15 Khz). Il est donc déconseillé pour la Haute Fidélité. • Microphone électrostatique : Il utilise un condensateur, dont la capacité varie en fonction des mouvements de la membrane. Très sensible dans toute la gamme de des fréquences audibles, il reste cependant très fragile. Très cher, il nécessite une alimentation externe (préampli ou pile). • Microphones à électret : Ce type de micro utilise le même principe que le précédent, mais il est traité lors de sa fabrication pour conserver une charge électrique en permanence. Moins onéreux que le micro électrostatique, il produit plus de souffle et sa charge s’atténue dans le temps (quelques années). 1. Microphone dynamique. 2. Microphone électrostatique alimenté par une pile incorporée. 3. Microphone électrostatique nécessitant une alimentation par l’enregistreur. Un autre paramètre important du microphone est sa directivité. Ce paramètre définit la sensibilité du micro en fonction de la provenance du son. Omnidirectionnel Cardioïde Bi-directionnel Canon Particulièrement adapté à l’enregistrement des ambiances sonores Très utilisé sur scène car il capte peu les sons venant de l’arrière. Placé entre deux sources, il permet de les capter sans interférences du milieu. Pour capter les sources éloignées (animaux, espionnage, …) 1 2 3 4 Dernier paramètre important, le rapport signal / bruit ENREGISTREMENT Les enregistreurs modernes numérisent le son avant de le stocker. Cela permet de s’affranchir de tout support physique, et donc de ses défauts, comme le souffle de la bande magnétique ou bien la perte de qualité due à la dégradation de ce support dans le temps. La technique utilisée pour numériser un signal audio est l'échantillonnage numérique. On découpe le temps en toutes petites unités et on mesure l'intensité du signal pour chacune d'entre elles. Ainsi, la qualité "CD" (Compact Disk) correspond à un échantillonnage de 44100 valeurs par seconde. Ce taux est à multiplier par deux si le signal à numériser est en stéréo. Chacun de ses échantillons est mesuré sur une échelle de valeurs plus ou moins fine. On en distingue en général deux : • L’échelle à 8 bits : chaque échantillon nécessite un octet de mémoire. • L’échelle à 16 bits qui nécessite 2 octets par échantillon. C’est le format du CD Audio. Au bout du compte, cela fait beaucoup de nombres à mémoriser pour pouvoir reconstituer le signal le plus fidèlement possible. 1 seconde de son en qualité CD nécessite 44100 x 2 x 2 = 176400 octets. Plus le nombre d’échantillons est important, meilleure sera la restitution. Cela se traduit par un fichier de grande taille, comme par exemple avec le cédérom audio qui utilise 700 Mo pour stocker 80 minutes de son. 50 dB = Excellent 40 dB = Très Bon 30 dB = Bon 20 dB = Moyen 10 dB = Inexploitable 255 0 65535 0 Nombre d’échantillons par seconde Échelle dB 16 bits 2 oct 8 bits 1 oct 16 0 4 bits ½ oct Qualité CD = 44100 échantillons, 16 bits, Stéréo 44100 x 2 x 2 = 176400 octets par seconde 5 REPRODUCTION D’UN SON NUMERISE En lecture, l’appareil utilisé doit effectuer la manipulation inverse, c’est à dire la conversion des données numériques en signal analogique (électrique). Pour lire une seconde de son en qualité CD, le périphérique utilisé devra convertir les données à un débit au moins égal à 176400 octets par seconde. Ce problème de débit est particulièrement important pour la diffusion en temps réel par Internet (streaming). Le débit de transfert des données doit être supérieur à celui utilisé pour la reproduction, sous peine d’obtenir un son haché. C’est pourquoi sons (et vidéos) diffusés en streaming sont compressés, afin de réduire le débit nécessaire à leur restitution. LA COMPRESSION NUMERIQUE Pour réduire la taille du fichier, on a recours à des algorithmes de calcul dont le plus célèbre est le MP3. Toutefois, le gain de place se paie par une perte de la qualité. On dit que la compression MP3 est « destructrice » car des informations numériques sont perdues et il est impossible de reconstituer le signal d’origine à partir d’un fichier au format mp3. Le taux de compression est en général réglable et il convient de l’adapter à l’utilisation de l’enregistrement • Compression forte (fichier de petite taille) pour le transfert sur le web ou sur un baladeur. • Compression faible (gros fichier) pour l’archivage, l’écoute locale ou la gravure de cédérom. Enregistrement musical (les extraits musicaux sont inclus dans la version numérique de ce document) pie.wav pie_160.wav pie_40.wav pie_16.wav Compression : nulle faible moyenne forte Débit maximum : 1400 Ko/s 160 Ko/s 40 Ko/s 16 Ko/s Taille du fichier : 4870 Ko 570 Ko 140 Ko 60 Ko Voix (les extraits musicaux sont inclus dans la version numérique de ce document) pere_noel.wav pere_noel_160.wav pere_noel_40.wav pere_noel_16.wav Compression : faible moyenne moyenne forte Débit maximum : 1400 Ko/s 32 Ko/s 20 Ko/s 16 Ko/s Taille du fichier : 2860 Ko 66 Ko 50 Ko 33 Ko Comparatif des formats WAV et MP3 WAVE (*.wav) MP3 (*.mp3) Gros fichier – Qualité maximale Qualité réglable. Taille en fonction. ‰ Ecoute depuis l’ordinateur ‰ Gravure sur cédérom ‰ Archivage des enregistrements en qualité maximum. ‰ Mise en ligne, téléchargement ‰ Envoi par courriel ‰ Transport sur clé USB ‰ Baladeurs MP3 6 LA CHAÎNE DU SON La chaîne du son est l’ensemble des éléments utilisés depuis l’enregistrement jusqu’à la reproduction. La qualité finale dépend de chacun de ces éléments et ne pourra jamais être supérieure à celle du maillon le plus faible de la chaîne. TRANSFERT SUR BALLADEUR ACQUISITION DIFFUSION TRAITEMENT MICROPHONE ELECTROPHONE MAGNETOPHONE MINI DISQUE TELEVISEUR MAGNETOSCOPE LECTEUR DE DVD TELE CHARGEMENT DIFFUSION DIRECTE CEDEROM AUDIO BALLADEUR DICTAPHONE MP3 MISE EN LIGNE POUR TELECHARGEMENT 7 ANALOGIQUE ou NUMERIQUE ? Au début de la chaîne du son se trouve forcément un microphone. Son rôle est de transformer les vibrations sonores en signal électrique, ou analogique. On stockait autrefois ce signal sur un support physique (cylindre en cire, disque vinyle, bande magnétique). Cette technique présentait deux inconvénients majeurs : ‰ la dégradation du signal. Le support physique interfére avec les données enregistrées (ex : bruit de souffle de la bande magnétique). ‰ La détérioration dans le temps. Le support se dégradant, on perd les données qu’il stocke. La conversion analogique-numérique consiste à échantillonner ce signal électrique pour le transformer en une suite de nombres, et de s’affranchir uploads/Industriel/ production-de-documents-audio-numeriques.pdf

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