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L'ÉCHANTILLONNAGE NUMÉRIQUE, PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT


LE COURRIER DES INTERNAUTES



Mathieu - Francfort

Bonjour,

J’ai 16 ans et suis débutant en musique, mais la musique sur ordinateur m’attire. Pouvez-vous m’expliquer en quelques mots ce qu’est l’échantillonnage numérique. Merci.


Piano Web

UN BREF RAPPEL HISTORIQUE


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Faisons un petit tour dans le temps et parlons tout d’abord du son… Pour ceux qui ont connu la révolution du numérique durant les années 80, le Compact Disc (CD) a été le premier produit audionumérique à être proposé au public en 1983 (bien que la conception de la conversion numérique soit plus ancienne, puisqu’elle a été mise au point à la fin des années 50).

Dès l’apparition du CD dans les grandes surfaces, plus rien ne va arrêter son essor. En quelques années le petit disque va détrôner son grand frère le disque vinyle, seul support fiable qui faisait référence dans le domaine de l’écoute audio grand public.

Dans un premier temps, les mélomanes vont reprocher au Compact Disc sa froideur sonore, tout en reconnaissant que la quasi-absence du bruit de fond et la dynamique accrue étaient incontestables. Malgré ces critiques, la majorité de nos oreilles ont depuis accepté ce grain sonore.

Côté studio d’enregistrement, c’était également l’effervescence. Les grosses bobines vivaient leurs derniers jours. Le son analogique basculait dans un monde numérique à base de bits et imposait un matériel tout nouveau et souvent complexe. De nouvelles habitudes prenaient places, aussi bien chez les ingénieurs du son que chez les adeptes de la musique assistée par ordinateur.

Un des tournants de cette révolution sera centré sur la manipulation sonore et son traitement. En d’autres termes, ce qui était impossible ou difficile à réaliser avec l’analogique est entré dans le domaine du possible grâce au numérique. Le fer de lance de cette révolution sonore sera l’échantillonnage.


LE PRINCIPE DE L’ÉCHANTILLONNAGE

L’un des points forts de l’échantillonnage est dans sa capacité à construire tout un univers musical en utilisant seulement des éléments sonores de courte durée. Ici, point de ciseau ou autres facéties comme en analogique. Les éléments sonores appelés « échantillons » sont comme des photographies sonores que l’on ensemble pour créer l’illusion d’un son qui, après certaines manipulations techniques, peut durer éternellement.

En échantillonnage, les informations sont gourmandes, ce qui a posé au début certains problèmes, notamment en ce qui concerne le stockage et le niveau de la qualité sonore restituée. Heureusement, les progrès ont été rapides. Ce sont surtout les disques durs et leur capacité qui ont tout changé.

Techniquement, les données d’échantillonnage reposent essentiellement sur la fréquence d’échantillonnage et la résolution.

On s’est aperçu que pour reproduire assez fidèlement un son, il était nécessaire de doubler sa fréquence. Comme nos oreilles sont théoriquement limitées à 20 kHz, une fréquence à 40 kHz a semblé dans un premier temps suffisante. C’est pourquoi, sur le CD, la fréquence d’échantillonnage atteint les 44,1 kHz. Une norme aujourd’hui dépassée puisqu’il est possible d’atteindre le double de cette fréquence de façon expérimentale.

Le second point important est la résolution. Elle s’exprime en bits. Le bit est l’unité de base utilisée en informatique. Pour faire simple, la résolution combiné à la fréquence d'échantillonnage exprime un niveau de qualité, c’est-à-dire de fidélité. Un codage à 16 bits utilise plus de 65 000 valeurs par échantillon, alors que le même codage divisé par deux fait chuter le résultat à 256. Une énorme différence qui a fait comprendre immédiatement que la résolution à 8 bits ne pouvait s’installer durablement comme support de référence. En plus de cette information capitale, c’est également le niveau de dynamique qui s’améliore : un bit supplémentaire entraînant 6 décibels en sus. Aujourd’hui, la tendance est de se conformer à 20 bits pour se rapprocher de nos possibilités auditives.

En résumé, la dynamique sonore est soumise au niveau de résolution (nombre de bits), tandis que la bande passante est directement influencée par la fréquence d’échantillonnage.


LA DIFFICULTÉ D’´ECHANTILLONNER

L’échantillonnage n’est plus aujourd’hui en période de rodage, mais il conserve toutefois ses faiblesses. Par exemple, l’échantillonnage d’un piano ne peut être réalisé en utilisant un seul échantillon, car l’enregistrement d’une seule note n’est pas en mesure de restituer toute l’étendue sonore de l’instrument sans le dénaturer de façon exagérée. Cela est dû à son timbre et à sa dynamique qui varie en fonction de la hauteur de la note jouée.

Pour contrer ce défaut qui, en fait, repose sur une vérité acoustique, naîtra un second enjeu technique dans le monde de l’échantillonnage... celui de réaliser du multi-échantillonnage de qualité en prélevant les sonorités des instruments à différentes hauteurs de leur tessiture. Cette opération ne va pas sans problèmes, car elle nous renvoie aussitôt à la quantité de stockage qui doit être plus importante, traduite généralement par le terme « capacité mémoire ». Et comme si cela ne suffisait pas, un autre élément entre aussi en scène : la vélocité, qui n’est jamais la même, et qui se traduit par un changement du timbre de la note suivant sa force d'attaque.


CONCLUSION

En fait, si l’échantillonnage peut faire rêver en étant théoriquement sans limite puisqu’il est possible de capturer n’importe quel son, de la poule de basse-cour au marteau-piqueur, dans les faits, l’amusement passé, réaliser un échantillonnage correct et exploitable musicalement est difficile à réaliser. C’est ce qui explique l’apparition pour les utilisateurs de MAO des expandeurs chargés à ras bord de sons divers prêt à l’emploi.

  par ELIAN JOUGLA


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