La musique que tu écoutes sur ton téléphone n’est qu’une suite de nombres. Pour transformer un son en fichier, il faut le numériser ; pour l’entendre, ton oreille doit convertir une vibration de l’air en message nerveux interprété par le cerveau. Ce chapitre suit le son du micro jusqu’au cortex auditif.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Expliquer l’échantillonnage et la quantification d’un signal sonore
- Calculer un débit binaire et la taille d’un fichier audio
- Comprendre le principe et l’intérêt de la compression
- Décrire le trajet du son dans l’oreille et les risques liés aux sons intenses
1. Numériser un son
Un micro transforme le son en un signal électrique analogique, qui varie de façon continue. Pour le numériser, on le mesure à intervalles réguliers et on code chaque mesure par un nombre binaire.
Échantillonnage : Prélèvement de la valeur du signal à intervalles de temps réguliers Te. La fréquence d’échantillonnage vaut fe = .
Quantification : Chaque échantillon est arrondi à l’une des valeurs permises, codée sur n bits : il y a 2ⁿ valeurs possibles. Plus n est grand, plus la numérisation est fidèle.
| Nombre de bits n | Nombre de niveaux 2ⁿ |
|---|---|
| 8 | 256 |
| 16 (CD) | 65 536 |
| 24 (studio) | 16 777 216 |
2. Débit et taille d’un fichier
débit (bit/s) = fe × n × nombre de voies
Qualité CD
Stéréo (2 voies), fe = 44 100 Hz, n = 16 bits.
- Débit = 44 100 × 16 × 2 = 1 411 200 bit/s ≈ 1,4 Mbit/s
- Pour 1 minute : 1 411 200 × 60 = 84 672 000 bits
- En octets : 84 672 000 / 8 = 10 584 000 octets ≈ 10,6 Mo
Une minute de musique non compressée occupe environ 10 Mo.
Compression : Réduction de la taille d’un fichier. Elle est sans perte si on peut retrouver exactement le fichier d’origine, avec perte sinon. Les formats audio avec perte suppriment surtout des informations peu ou pas perceptibles par l’oreille.
taux de compression =
3. Entendre : de l’oreille au cerveau
- Oreille externe : le pavillon et le conduit auditif canalisent l’onde sonore jusqu’au tympan.
- Oreille moyenne : le tympan vibre ; la chaîne des osselets (marteau, enclume, étrier) transmet et amplifie la vibration jusqu’à la fenêtre ovale.
- Oreille interne : dans la cochlée, le liquide vibre et met en mouvement les cellules ciliées, qui transforment la vibration en message nerveux.
- Le nerf auditif transmet ce message au cortex auditif, où le son est interprété (reconnaissance d’une voix, d’une mélodie).
Le long de la cochlée, chaque zone est sensible à une gamme de fréquences : la base aux sons aigus, le sommet aux sons graves. L’audiogramme représente le seuil d’audition en fonction de la fréquence.
4. Protéger son audition
| Niveau sonore | Exemple | Risque |
|---|---|---|
| ≈ 30 dB | Chuchotement | Aucun |
| ≈ 60 dB | Conversation | Aucun |
| ≈ 85 dB | Rue très bruyante | Seuil de danger en cas d’exposition prolongée |
| ≈ 100 à 105 dB | Concert, écouteurs à fond | Dangereux en peu de temps |
| ≈ 120 dB | Avion au décollage à proximité | Seuil de douleur |
- Limiter le volume et la durée d’écoute au casque.
- Faire des pauses au calme lors d’un concert et s’éloigner des enceintes.
- Porter des protections auditives (bouchons) dans les environnements bruyants.
À retenir
- Numériser = échantillonner (fe) puis quantifier (n bits, 2ⁿ niveaux).
- Shannon : fe > 2 × fréquence maximale du signal (CD : 44,1 kHz).
- Débit = fe × n × nombre de voies ; taille = débit × durée.
- Oreille : tympan, osselets, cochlée ; les cellules ciliées produisent le message nerveux, interprété par le cortex auditif.
- Les cellules ciliées détruites ne se renouvellent pas : se protéger dès 85 dB en exposition prolongée.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.