Didacticiel - I . Les Bases
Partie 1 -  Digital Audio  - Partie 1

Qu'est ce qu'un son?

Les sons sont des vagues d'air compressé. S'il n'y avait pas d'air, nous ne pourrions pas entendre de sons. Il n'y a pas de son dans l'espace.

Nous entendons les sons car nos oreilles sont sensibles à ces ondes comprimées. Illustrons ce qu'est une onde sonore : le son le plus simple est un court et soudain évènement tel qu'un claquement. Quand vous claquez des mains, l'air entre elles est repoussé vers l'extérieur. Ceci provoque une pression d'air dans l'espace prés de vos mains, car les molécules d'air sont temporairement compressées dans moins d'espace. La haute pression repousse les molécules d'air vers l'extérieur, dans toutes les directions, à la vitesse du son, qui est d'environ 340 mètres /seconde. Quand l'onde comprimée atteint votre oreille, elle pousse légèrement sur votre tympan et provoque le bruit du claquement.

Un claquement de mains est un évènement court qui génère une pression simple et qui s'arrête rapidement. L'image ci-dessus montre l'onde d'un claquement de mains typique. Pour cette onde, l'axe horizontal représente le temps et l'axe vertical la pression. La haute pression initiale est suivie d'une basse pression, mais l'oscillation diminue rapidement.

L'autre type d'onde habituelle est la vague périodique. Quand vous sonnez une cloche, après la sonnerie initiale (qui est courte comme un claquement de mains), le son vient de la vibration de la cloche. Quand la cloche re-sonne, elle vibre à une fréquence particulière, dépendant de la taille et de la forme de la cloche et qui provoque la vibration de l'air proche, à la même fréquence. Ceci génère des ondes de pression d'air qui se diffusent de la cloche vers l'extérieur, à la vitesse du son. Les ondes en vibration continue ressemblent plutôt à cela :

Comment le son est enregistré?

Un microphone est constitué d'une fine membrane libre de vibrer, alliée à un mécanisme qui traduit les mouvements de la membrane en signaux électriques. (Le mécanisme électrique exact varie en fonction du type de micro) Ensuite les ondes acoustiques sont transformées en signal électrique par le micro. Les hautes pressions correspondent à des voltages élevés et inversement.

Un magnétophone enregistreur traduit à nouveau ce signal - d'un signal électrique via un fil électrique, en un signal magnétique sur la bande. Quand vous écoutez une bande, le processus inverse est réalisé, transformant le signal magnétique en signal électrique entraînant la vibration d'un haut parleur, généralement en utilisant un électro-aimant.

Qu'est ce qu'un son numérisé?

Enregistrer sur une bande est un exemple d'enregistrement analogique. Audacity crée des enregistrements numériques - enregistrements qui sont échantillonnés pour être utilisés par un PC tel que vous en utilisez en ce moment. Les enregistrements numériques ont de nombreux avantages sur les enregistrement analogique .Ils peuvent être copiés quand vous le voulez, sans perte de qualité, sur un cd audio, ou partagés sur internet. Ils peuvent aussi être édités beaucoup plus facilement que les bandes analogiques.

Le principal système utilisé pour les enregistrements numériques est un convertisseur analogique vers numérique. (ADC Analog-to-Digital Converter). Il capture la photo du voltage sur une ligne sonore et l'interprète comme une information numérique qui peut être envoyée au PC. En capturant le voltage des milliers de fois par seconde, vous obtenez une très bonne approximation du signal sonore d'origine :

Chaque point du dessin ci-dessus  représente  un échantillon sonore. Il y a 2 facteurs qui déterminent la qualité d'un enregistrement numérique : 

• Le Taux d'échantillonnage : Le taux auquel les échantillons sont capturés ou joués, mesuré en Hertz (Hz), ou échantillon par seconde. Un CD audio a un taux d'échantillonnage de 44,100 Hz, souvent décrit a 44 KHz en abrégé . C'est aussi l'échantillonnage par défaut qu'Audacity utilise, car les CD audio sont répandus.

• Le Format d'échantillonnage ou taille: C'est le nombre de bits utilisés pour représenter chaque échantillon. Imaginez que le taux est la précision horizontale du son numérique, et que le format est la précision verticale. Un CD audio a une précision de 16 bits, qui correspond à un nombre à 5 décimales environ.

Les taux plus élevés permettent un enregistrement numérique plus précis des fréquences du son. Le taux devrait être, au moins, le double de la plus haute fréquence que vous voulez représenter. Les humains ne peuvent entendre les fréquences au delà de 20,000 Hz environ, aussi 44,100 Hz a été choisi comme taux des CD audio pour intégrer l'ensemble des fréquences humainement audibles. Les taux de 96 et 192 KHz deviennent plus fréquentes, particulièrement pour les  DVD - Audio mais beaucoup de gens ne perçoivent pas la différence .

Les tailles d'échantillon élevées autorisent des tessitures plus dynamiques - des résonances plus fortes et des fondus plus doux. Si vous êtes familier de l'échelle des décibels (dB), la tessiture dynamique d'un CD audio est théoriquement d'environ 90 dB, mais en réalité les signaux de 24 dB ou plus en volume baissent fortement en qualité. Audacity supporte deux tailles d'échantillon supplémentaires : 24-bit, couramment utilisée pour les enregistrements numériques, et le 32-bit à virgule flottante, qui a une tessiture dynamique illimitée, pour un espace de stockage d'à peine le double des échantillons de 16-bit.

Rejouer des sons numérique utilise un convertisseur analogique vers numérique. (ADC Analog-to-Digital Converter). Il lit l'échantillon et procure un certain voltage sur les sorties analogiques pour recréer le signal. Le DAC (Digital-to-Analog Converter) le fait aussi fidèlement que possible et les premiers lecteurs CD faisaient seulement cela, ce qui ne donnait pas toujours un son de qualité. Maintenant, les DAC utilisent un "sur échantillonnage" pour lisser le signal sonore. La qualité des filtres dans le DAC contribue aussi à la qualité du signal analogique restitué. Le filtre est une des nombreuses possibilités que procure le DAC.

Comment les sons sont numérisés sur votre PC?

Votre PC a une carte son  - qui peut être une carte indépendante telle que la SoundBlaster, ou bien le son peut être généré par votre PC. Dans les deux cas votre carte son traduit avec un convertisseur d'analogique à numérique (ADC) pour enregistrer et convertisseur de numérique à analogique (DAC) pour jouer. Votre système d'exploitation (Windows, Mac OS X, Linux, etc.) échange avec la carte son pour charger l'enregistrement et le jouer . Audacity échange aussi avec votre système d'exploitation quand vous voulez capturer les sons vers un fichier, les éditer et mixer des pistes multiples pour les jouer.

Formats standard de fichiers pour PCM audio

Sur un ordinateur, il existe deux principaux types de fichiers audio.

• PCM signifie "Pulse Code Modulation" . C'est juste un nom courant pour la technique décrite ci-dessus, où chaque octet du fichier audio représente exactement un échantillon de sons. Les exemples courants de fichiers PCM sont les fichiers WAV et  AIFF, et les fichiers Sound Designer II . Audacity admet  WAV, AIFF, et de nombreux autres fichiers PCM.

• L'autre format de fichier sont les fichiers compressés. Les premiers formats utilisent un encodage logarithmique pour compresser plus de tessitures dynamiques dans moins d'espace, tel que l'encodage u-law ou a-law au format Sun AU. Les fichiers compressés modernes utilisent des algorithmes psycho-acoustiques  sophistiqués pour représenter les fréquences essentielles pour le signal audio dans encore moins d'espace disque. Ces exemples comprennent MP3 (MPEG I, layer 3), Ogg Vorbis, et WMA (Windows Media Audio). Audacity supporte le MP3 et Ogg Vorbis, mais pas le format propriétaire WMA.

Pour plus de détails sur les formats qu'Audacity peut importer et exporter, reportez vous à la page Formats de Fichiers de cette documentation. Souvenez vous que le MP3 ne peut être stocké décompressé. Quand vous créez un fichier MP3, vous perdez volontairement une partie de la qualité audio pour gagner en espace disque.