Enregistrement sonore
L'enregistrement sonore est l'opération qui consiste à garder la trace d'un son de façon durable sur un système analogique, comme une bande magnétique ou un disque vinyle, ou numérique comme le disque compact, en vue de pouvoir le réécouter à l'identique et éventuellement le modifier (le traiter). Elle est effectuée grâce à un dispositif de capture des ondes sonores (microphone) et un dispositif d'écriture sur le support. On qualifie également d'enregistrement sonore le support enregistré.
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Supports de l'enregistrement
Supports analogiques
- Enregistrement magnétique
- Fil magnétique
- Bande Magnétique
- Cartouche 4 pistes
- Cassette audio compacte
- Enregistrement optique
- Enregistrement mécanique (phonographique)
- Cylindre
- Disque
- Disque 78 tours
- Disque microsillon
Supports numériques
- Enregistrement magnétique
- Digital Audio Tape (DAT)
- Digital Compact Cassette (DCC)
- Enregistrement mécanique
- Prototype disque numérique de Thomson
- Enregistrement optique
- Disque compact (CD)
- Minidisc (MD)
- Disque compacte super audio (SACD)
(liste à compléter)
Caractéristiques techniques de l'enregistrement
Dans le cas d'un enregistrement analogique comme dans celui d'un enregistrement numérique, transformer une onde sonore en variations magnétiques ou en données informatiques, introduit des limitations dues aux moyens d'enregistrement.
Caractéristiques des systèmes d'enregistrement analogiques et numériques
Dynamique
La « dynamique » d'un système d'enregistrement est le terme utilisé pour désigner la différence qui existe entre les amplitudes minimum et maximum que le dit système peut enregistrer. Cela commence généralement par le microphone, qui convertit le son en signal électrique, pour aller jusqu'au support de l'enregistrement, disque, bande magnétique ordinateur... Rappelez-vous que les décibels expriment un ratio. Dans le cas de la dynamique, la valeur donnée correspond au maximum pour un minimum qui vaut 0dB. Voici quelques exemples :
- Disque vinyle : 65 dB
- Bande magnétique : 55 dB
- Acquisition 16 bits (CD) : 96 dB
- Acquisition 8 bits : 48 dB
Un orchestre symphonique peut jouer des sons sur une gamme allant jusqu' à 110 dB. Pour cette raison, les fabricants de disques utilisent des systèmes qui compriment la dynamique, le compresseur audio afin d'éviter que les signaux forts ne soient écrêtés et les faibles inaudibles.
Bruit de fond
En plus d'être moins performants que l'oreille humaine, les systèmes d'enregistrement ont aussi le défaut d'émettre leur propre bruit. Cela peut être le frottement de la tête de lecture sur le disque vinyle ou le ronflement de l'amplificateur. Ce bruit, généralement assez faible limite la dynamique de l'appareil vers le bas. Il est perçu la plupart du temps comme un ronflement ou un souffle qui s'entend bien avec un casque de bonne qualité. Ce souffle ressemble à un bruit de chute d'eau car il a un spectre assez large composé de nombreuses fréquences.
Distorsion
Tous les appareils et systèmes qui concourent à enregistrer un signal se comportent comme des filtres et de fait introduisent une distorsion du signal. Bien entendu, la chaîne de restitution des enregistrements ne déroge pas à cette règle et amène elle aussi son lot de distorsions et bruits, depuis les têtes de lectures jusqu'aux haut-parleurs en passant par les câbles et connecteurs.
Les filtres ont un effet important sur la phase d'un spectre car ils introduisent très souvent un décalage des signaux qui dépend de la fréquence. Ceci conduit à une déformation appelée distorsion harmonique car elle affecte les harmoniques d'un signal.
Caractéristiques spécifiques aux systèmes d'enregistrement numérique
Bruit de quantification
La quantification nécessaire à l'enregistrement numérique introduit du bruit. Elle consiste à transformer chaque valeur instantanée du signal échantillonné en un nombre compris dans une échelle de valeurs espacées à intervalles réguliers. La plupart du temps, il s'agira d'une échelle entière, et une valeur correspondra à un niveau d'amplitude, ces niveaux étant linéairement répartis. Toute représentation d'une grandeur physique sous forme d'un nombre entier ne sera toujours qu'une approximation de celle-ci, et la différence entre la valeur quantifiée et la valeur réelle représente le bruit ajouté.
La quantité de bruit de fond ajouté est intimement liée à la profondeur de représentation choisie, ou encore la quantité d'information qu'on a choisi d'utiliser pour représenter un échantillon. Le calcul se fait selon un rapport signal/bruit, exprimé en dB, quand le signal utilise toute l'échelle d'amplitude dont il dispose. Les profondeurs d'enregistrement numérique sont souvent exprimées en bits, ce qui correspond au nombre de chiffres binaires qu'on utilisera pour représenter une valeur. Les plus courantes sont :
- 8 bits (enregistrement vocal, peu utilisé de nos jours, était l'apanage des premières cartes son)
- 16 bits (le plus universel : CD Audio)
- 24 bits (utilisé par les professionnels et audiophiles, car il autorise plus de souplesse de traitement sonore en limitant la perte de qualité, tout en offrant une grande dynamique)
- 32 bits (rarement utilisé)
Il est également courant d'enregistrer dans un format en virgule flottante, ce qui attribue plus de précision aux valeurs faibles et facilite les calculs.
Un enregistrement en 16 bits aura une gamme de valeurs large de 65 536 unités et un palier constant de 1. Le rapport signal/bruit peut être déduit : 
Bruit d'échantillonnage
Voir échantillonnage pour des informations plus détaillées sur les problèmes posés.
L'échantillonnage consiste à découper l'information sonore qui arrive sous forme électrique (donc analogique) à intervalles de temps réguliers. La vitesse à laquelle la carte son enregistre des points est la fréquence ou cadence d'échantillonnage. La norme des CD Audio fixe la fréquence d'échantillonnage à 44100 Hz, soit 44100 valeurs sont capturées chaque seconde. Si on ne prend pas de précaution avant l'échantillonnage, il se peut qu'on introduise un fort bruit de fond voire une dénaturation du signal, car les fréquences plus élevées que la moitié de la fréquence d'échantillonnage ne seront pas restituées mais, et c'est plus gênant, vont se répercuter sur les fréquences inférieures.
Il faut faire en sorte que toutes les fréquences supérieures à la moitié de la fréquence d'acquisition soient éliminées, faute de quoi la restitution du son sera polluée par des sons parasites (du bruit). Dans le cas de la cadence des CD-Audio de 44,1 kHz, il ne faut pas de sons de fréquence supérieure à 22 kHz.
Pour atténuer fortement les fréquences gênantes, on utilise des filtres. « Filtre » est un terme assez large qui dénomme un appareil capable de retenir ou de transformer une partie d'un son. On utilise par exemple un filtre passe-bas pour atténuer les hautes fréquences, inaudibles mais gênantes pour l'acquisition.
Compression
De plus en plus, des algorithmes de compression comme le MP3 ou bien Ogg Vorbis sont utilisés pour gagner une précieuse place sur nos supports d'enregistrement. Ces algorithmes sont dit « destructifs » car ils détruisent une partie du signal sonore pour réduire (autant que le débit choisi l'impose) la taille du fichier son final. Les programmes de compressions utilisent un modèle de l'oreille humaine afin d'éliminer les informations inutiles. Par exemple, si deux fréquences sont proches l'une de l'autre, la plus faible pourra être éliminée si elle est considérée comme masquée par la plus forte. Pour cette raison, on trouve sur internet un certain nombre de tests et de recommandations sur la manière d'utiliser ces logiciels pour éviter une dégradation audible des enregistrements. Il ressort de ceux que l'auteur a consulté que de nombreux encodeurs MP3 filtrent systématiquement les signaux supérieurs à 16 KHz et se limitent à un « bit rate » (traduit par « débit ») de 128Kps. Ces chiffres s'avèrent largement insuffisants dans de nombreux cas si l'on souhaite conserver une qualité d'écoute proche de celle obtenue avec les CD. A l'opposé les systèmes de compression de données comme gzip, bzip2, lha ou zip n'altèrent pas les données mais ont des taux de compression plus faibles. Il faut de plus, décompresser tout le fichier avant de l'écouter, ce qui s'accommode assez mal des baladeurs et autres lecteurs. Il existe tout de même des formats de compression audio non destructifs comme le format ape ou flac, qui peuvent s'écouter de la même manière que ceux au format MP3 ou ogg, mais les taux de compression sont bien sûr plus faibles (divisé par 2 au lieu de 10 en moyenne), et peu de lecteurs audio les supportent.
Alors que les supports de stockage deviennent de plus en plus abordables et offrent des espaces de stockage quasiment illimités, on peut légitimement se demander si les technologies de compression sonore ont encore de l'avenir. Pour les prochaines années, la réponse est clairement oui, et pour (au moins) deux raisons essentielles :
- La compression sonore a amené de nouveaux usages avec elle : plutôt que de stocker 200 albums sur un support, ce qui était énorme même compressé aux débuts de cette technologie, on peut maintenant en stocker 2 000, et il devient alors intéressant de les référencer dans une base de données pour faciliter la recherche de morceaux et les diffusions thématiques.
- la compression de données n'apporte pas uniquement un gain d'espace de stockage, elle permet aussi de réduire les flux de données, et ainsi contribuer à réduire les coûts des composants pour la lecture (dans les baladeurs numériques par exemple) et les temps de transfert quels qu'ils soient.
Voir aussi
- Son (physique)
- Technologies des musiques amplifiées
- Principes de classement des documents musicaux
- Studio d'enregistrement
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