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Comprendre la technologie audio numérique : guide de A à Z

Vous ne comprenez pas certains termes techniques utilisés pour décrire l'équipement audio ? Nous avons créé un guide rapide pour vous aider.


Les bases : fonctionnement d'un enregistrement audio

Un enregistrement numérique ne parvient jamais à capter toutes les nuances des sons qui nous entourent, car ceux-ci varient constamment. Cependant, les avancées technologiques en matière d'enregistrements numériques améliorent sans cesse l'étendue et la précision de ceux-ci.

Lorsqu'un enregistrement numérique est effectué à partir d'une source analogique (comme un concert ou des musiciens dans un studio d'enregistrement) le son est échantillonné à intervalles réguliers. L'amplitude du son est enregistrée en tant que nombre, ce qui crée un enregistrement numérique de la source audio analogique sous la forme d'une série de nombres discrets.

La quantité de son analogique original capturée par l'enregistrement numérique dépend principalement du taux d'échantillonnage (nombre d'échantillons pris à la seconde) et de la profondeur de bits (quantité d'informations contenue dans chaque échantillon).

Enregistrement et stockage audio numérique

Une fois un enregistrement numérique effectué, il peut être stocké sous différents formats. Chaque format correspond à un compromis entre la qualité audio et la taille du fichier numérique créé : ainsi, les enregistrements de très haute qualité ne sont pas adaptés aux lecteurs de musiques de petite capacité.

Mais comme le stockage numérique est facilité par l'apparition d'appareils portatifs disposant de plusieurs gigaoctets d'espace de stockage, la haute qualité audio numérique peut alors être appréciée par des millions de personnes.

Guide de A à Z des fonctions audio

5.1 can
7.1 can
Analogique
Profondeur de bits
Codec
Compression
Numérique
Dolby Digital
Dolby True HD
DSD
DSEE HX
DTS Digital Surround
DTS Master Audio
Hi-Res Audio
LDAC
LFE
Lossless
Lossy
LPCM
S-Master HX
SA-CD
Taux d'échantillonnage
SBC
Caisson de basses
Son Surround
Conversion ascendante

5.1 can

Abréviation de 5.1 canaux, il s'agit d'un système audio permettant d'obtenir un son surround pour bénéficier d'une qualité audio digne d'un cinéma. Cinq enceintes et un caisson de basses recevant tous un canal distinct sont positionnés autour de l'utilisateur, comme ceci :

  1. Deux canaux à l'avant
  2. Un canal central à l'avant
  3. Deux canaux « surround »
  4. Un canal LFE (pour Low Frequency Effects, ou Effets de basses fréquences)

Le caisson de basses, qui reçoit le canal LFE, peut être placé n'importe où dans la pièce. Ce système prend moins de place qu'un système audio surround sans caisson de basses : comme toutes les basses fréquences sont envoyées vers le caisson de basses, les autres enceintes peuvent être plus petites, car elles n'ont pas besoin de produire de basses. Voir également 7.1 can

7.1 can

Un système de son surround a 7.1 canaux repose sur 7 enceintes accompagnées d'un caisson de basses. La différence entre ce système et le système 5.1 can, c'est qu'il comprend deux canaux de « surround arrière » supplémentaires.

Analogique

Un enregistrement analogique stocke le son d'origine en altérant un support physique, comme une bande magnétique ou un disque vinyle. Ce type d'enregistrement ne fonctionne pas comme un enregistrement numérique.

Profondeur de bits

La profondeur de bits d'un enregistrement numérique correspond au nombre de chiffres utilisés pour stocker chaque échantillon du signal analogique. Par exemple, un CD audio a une profondeur de bits standard de 16 et d'un taux d'échantillonnage de 44,1 kHz, ce qui signifie que 44 100 échantillons sont enregistrés chaque seconde et que chaque échantillon stocke 16 bits d'informations. En règle générale, plus la profondeur de bits est élevée, plus la qualité audio et la taille du fichier augmentent.

Le format Hi-Res Audio (audio haute résolution) correspond à une profondeur d'au moins 24 bits, pour un taux d'échantillonnage de 96 kHz ou plus.

Codec

Lorsque le son est numérisé, il passe par un outil de codage/encodage, surnommé « codec ». Il s'agit d'une partie d'un logiciel ou d'un matériel récupérant le signal sonore analogique pour le « coder » en un format numérique pouvant être stocké électroniquement. Lors de la lecture d'un fichier audio, le codec « décode » le fichier numérique pour produire du son.

Chaque codec audio utilise sa propre méthode pour coder le signal analogique. C'est pourquoi chacun d'eux a ses avantages et ses inconvénients en termes de stockage et de qualité audio.

Compression

Un enregistrement audio numérique peut générer des fichiers très volumineux, ce qui limite l'utilisation de cette technologie (dans le cas, par exemple, d'un lecteur de musique numérique ne pouvant contenir qu'un certain nombre de morceaux). C'est pour cela que la plupart des formats de fichiers audio appliquent une forme de compression en éliminant certaines informations du son pour réduire la taille du fichier stocké.

La méthode utilisée pour la compression et la décompression du son lors de sa lecture affecte sa qualité à l'audition. Les formats de fichiers où des informations sont supprimées sont nommés lossy. Les formats de fichiers conservant toutes les informations sur le son ou permettant leur reconstitution lors de la lecture sont nommés lossless.

Numérique

Contrairement à un enregistrement analogique, un enregistrement numérique transforme le son en une série de nombres pouvant être stockée électroniquement (par exemple, sur un CD ou un disque dur), puis reconvertie en son lors de la lecture. Le MP3 est un format de fichier numérique répandu.

Dolby Digital

Il s'agit d'un format audio lossy standard utilisé pour les DVD, mais aussi en tant que format de base pour les Blu-ray. Bien qu'il s'agisse d'un format lossy, sa qualité est suffisante pour une utilisation au cinéma. La qualité audio est inférieure à celle du format DTS Digital Surround, mais le taux de compression supérieur permet de générer des fichiers moins volumineux. C'est pourquoi le format Dolby Digital est utilisé plus fréquemment.

Dolby True HD

Ce format de compression audio lossless est semblable au format DTS Master Audio. Les deux sont utilisés en tant que formats audio en option pour les disques Blu-ray.

DSD (pour Direct Stream Digital, ou Flux numérique direct)

Le DSD est une méthode d'enregistrement numérique dont le taux d'échantillonnage est très élevé, dépassant la qualité Hi-Res Audio et 64 à 128 fois plus élevé que celui d'un CD audio. Certains ingénieur du son considèrent que cette méthode permet de se rapprocher au plus près de la qualité de la source analogique d'origine. Certains modèles Sony Hi-Res Audio peuvent également lire le format audio DSD.

DSEE HX

La fonction DSEE (ou Digital Sound Enhancement Engine, pour Moteur d'amélioration audio numérique) HX est une technologie de conversion ascendante propre à Sony. Lors de la lecture d'une piste audio numérique au format compressé, la fonction DSEE HX remplace les fréquences perdues en temps réel, délivrant une qualité audio proche de la haute résolution. Toutes les pistes audio lues sur un équipement doté de la fonction DSEE HX sont améliorées, vous offrant la sensation d'être présent dans un studio d'enregistrement ou une salle de concert.

DTS Digital Surround

Il s'agit d'un format audio lossy standard utilisé pour les DVD, mais aussi en tant que format de base pour les Blu-ray. La qualité audio du format DTS Digital Surround est supérieure à celle du Dolby Digital, mais il est moins utilisé, car il génère des fichiers plus volumineux.

DTS Master Audio

Ce format de compression audio lossless est semblable au format Dolby True HD. Les deux sont utilisés en tant que formats audio en option pour les disques Blu-ray.

Hi-Res Audio (ou Audio haute résolution)

Un enregistrement numérique audio en haute résolution est doté d'un taux d'échantillonnage de 96 kHz/24 bits ou plus. Sa qualité audio est nettement supérieure à celle d'un CD ou d'enregistrements MP3 : le format audio standard d'un CD étant échantillonné à 44,1 kHz/16 bits.

Lorsque le logo Hi-Res Audio est apposé sur un produit Sony, cela signifie que ce produit a été conçu pour maximiser les performances sonores de la lecture audio en haute résolution. Des lecteurs de musique portables aux casques et écouteurs, des enceintes aux systèmes Home Cinema, la gamme de produits Hi-Res de Sony vous permet de vous constituer un système haute résolution complet.

Complément d'informations sur la technologie audio en haute résolution

LDAC

LDAC est un codec audio de Sony vous permettant de profiter d'un audio haute qualité sans fil via une connexion Bluetooth.

Lorsqu'une piste audio est transmise via Bluetooth, le codec généralement utilisé est le Bluetooth SBC, ce qui peut réduire la qualité. Le codec LDAC transmet 3 fois plus de données que le codec SBC, permettant ainsi de bénéficier d'une haute qualité audio lors de l'écoute sans fil de votre musique via Bluetooth.

LFE

Un canal LFE (pour Low-Frequency Effects ou Effets de basses fréquences) est une piste audio distincte utilisée pour les sons de tonalité grave, situés entre 3 et 120 Hz, tels que les effets de grondements utilisés dans les plages audio de certains films. Dans un système audio surround, ce canal est généralement envoyé au caisson de basses.

Lossless

Un format audio lossless stocke l'enregistrement audio numérique en conservant toutes les informations numériques d'origine ou en permettant leur reconstitution lors de la lecture. Voici différents exemples de formats audio lossless :

  1. DSD (DFF)
  2. DSD (DSF)
  3. WAV
  4. AIFF
  5. FLAC
  6. ALAC

Lossy

Un format audio lossy supprime certaines informations de l'enregistrement numérique d'origine pour économiser de l'espace, tout en essayant de préserver au mieux la qualité audio d'origine lors de la lecture de l'enregistrement. Chaque format établi un compromis entre la compression, pour économiser de l'espace et la conservation d'informations, pour préserver la qualité audio.

Voici différents exemples de formats audio lossy :

LPCM

La LPCM (ou Linear Pulse Code Modulation, pour Modulation de code de pulsation linéaire) constitue la base de l'enregistrement audio numérique. Un signal analogique est échantillonné a intervalles réguliers et son amplitude est enregistrée sous la forme d'un point sur une échelle numérique. À ce stade, les données ne sont ni traitées ni compressées, la qualité audio peut donc correspondre aux standards professionnels tels que ceux des studios d'enregistrement. Cependant, cela génère des fichiers très volumineux, ce qui fait que la LPCM n'est pas adaptée à un usage quotidien.

Le taux d'échantillonnage détermine la précision du flux numérique d'origine.

S-Master HX

La technologie d'amplificateur numérique de Sony, développée de manière exclusive pour la lecture audio haute résolution, permet de réduire les distorsions et autres bruits propres aux larges gamme de fréquences. Comme la technologie S-Master amplifie directement les signaux numériques (au lieu de les convertir d'abord en signaux analogiques), elle permet de conserver la pureté du signal d'origine pour une reproduction plus fidèle.

SA-CD

Super Audio CD est un format d'enregistrement développé par Sony pour l'enregistrement audio au format DSD dépassant la gamme dynamique d'un CD. Tandis que la gamme dynamique d'un CD audio standard est de 96 dB, celle d'un SA-CD est de 120 dB. Le taux d'échantillonnage d'un SA-CD est de 2,8 MHz, soit 64 fois supérieur à celui d'un CD standard.

Contrairement à un CD audio standard, un SA-CD peut restituer un son surround 5.1 can ainsi qu'un son à 2 canaux (stéréo). Un SA-CD audio est chiffré à des fins de protection contre la copie, il peut donc être lu via des câbles de sortie analogiques, HDMI® ou i-Link, mais pas via des câbles optiques ou coaxiaux.

Taux d’échantillonnage

Lorsqu'un enregistrement numérique est effectué à partir d'une source analogique, le taux d'échantillonnage correspond à l'intervalle de temps entre la prise de chaque échantillon. Plus il sera élevé, moins il y aura de perte. Par exemple, un CD audio a un taux d'échantillonnage de 44,1 kHz, ce qui veut dire que 44 100 échantillons sont pris à chaque seconde.

En règle générale, la fréquence d’échantillonnage va de pair avec la qualité de l'enregistrement : plus l'une est élevée, plus l'autre l'est. Le format Hi-Res Audio (audio haute résolution) correspond à une profondeur de bits d'au moins 24 bits, pour un taux d'échantillonnage de 96 kHz ou plus.

SBC

Il s'agit du codec audio standard pour la transmission audio numérique via Bluetooth. Comme le codec SBC est conçu pour privilégier une utilisation efficace de la bande passante par rapport à la qualité audio, il n'est pas idéal pour la transmission audio en haute qualité. Le codec LDAC de Sony permet de transmettre trois fois plus de données que le codec SBC, permettant de une transmission audio en haute qualité via Bluetooth efficace.

Caisson de basses

Dans un système de son surround à 5.1 ou 7.1 canaux, un caisson de basses correspond à une enceinte reproduisant uniquement les sons de basses fréquences ou le canal LFE dédié. Comme notre ouïe ne peut pas identifier précisément la source des basses fréquences, un caisson de basses peut être placé n'importe où dans la pièce.

Comme toutes les basses fréquences sont envoyées vers le caisson de basses, les autres enceintes peuvent être plus petites : l'ensemble du système prend donc moins de place.

Son surround

Les systèmes de son surround à 5.1 et 7.1 canaux permettent de transmettre des canaux audio distincts à des enceintes placées autour de l'utilisateur, afin d'améliorer la qualité de l'écoute. Le chiffre « .1 » correspond au caisson de basses, une enceinte supplémentaire dédiée aux basses fréquences.

Conversion ascendante

Lors de la lecture d'un enregistrement audio numérique au format lossy, il est possible de combler certaines « lacunes » du son d'origine en déterminant par calcul les informations manquantes. Ce procédé est nommé « conversion ascendante », car il permet d'améliorer le son d'un enregistrement en basse qualité jusqu'à atteindre une qualité audio approchant la haute qualité.

L'algorithme DSEE HX exclusif de Sony améliore les sources audio existantes jusqu'à atteindre une qualité audio proche de la haute résolution.