Plan du cours

1. Plan du cours • Introduction • Le média Texte • Le média Son • Le média Image • Le média Vidéo

2. Introduction • Différents types : • Parole, • Bruits, • Musique,… • Les sons sont des informations analogiques. • Le son est une sensation provoquée par des vibrations. • Suite de surpressions et de dépressions de l'air par rapport à une moyenne (la pression atmosphérique) • Les ondes sonores nécessitent un support adéquat (air, métal,…). • Dans l'air calme, sous une pression atmosphérique normale et à 20° C, vitesse de propagation du son = 340 m/s

3. Caractéristiques • 3 caractéristiques : • Hauteur : sons graves/aigus. • Volume : intensité sonore. • Timbre : qualité de la sensation auditive qui différencie deux sons de même hauteur et de même volume.

4. Caractéristiques : Hauteur • Fréquence de vibration de l'air. • Sons graves : basses fréquences. • Sons aigus : hautes fréquences. • S'exprime en Hertz (Hz) : nombre de vibrations par seconde.

5. Caractéristiques : Hauteur Représentation fréquentielle : le spectre d’amplitude Représentation temporelle Amplitude Fréquence • Harmonique : onde sinusoïdale élémentaire. • Harmonique fondamentale : • - La plus grave. • - Celle que retient l'oreille. • Les harmoniques : • - Des fréquences plus élevées se superposent. • - Servent à l'habillage du son et à la personnalisation du timbre. Superposition de 2 fréquences : la fondamentale & une harmonique

6. Caractéristiques: Volume (intensité sonore) • Hauteur de l'amplitude du signal /Force avec laquelle l'air frappe le tympan. Cette pression s’exprime en Pascal (Pa) • Unité non adaptée à la mesure des variations des pressions audibles : rapport de 1/10 000 000 entre le seuil d’audibilité (0.00002 Pa) et le seuil de la douleur (200 Pa) • utilisation d’une échelle logarithmique s'exprimant en décibel (dB SL « Sound Pressure Level » ). Niveausonore(dB)=20log10(Pa/Pa0) Pa et Pa0 en pascal Le déciBel est un rapport de deux grandeurs Pa & Pa0. Le niveau d’une onde sonore est défini par rapport à une valeur de référence Pa0. Le déciBel n’a de signification physique que si l’on connait Pa0. Pa0 = 20.10-6 Pa=20 Pa

7. Caractéristiques : Intensité Sonore

8. Caractéristiques : Intensité Sonore Les pressions exprimées en dB ne s'additionnent pas • Exemples : • 2 sons de 90 dB émis en même temps ne donnent pas un son de 180 dB : N = 20 Log (Pa/Pa0 + Pa/Pa0) = 20 Log (2 x Pa/Pa0) = 20 Log 2 + 20Log ( Pa/Pa0 ) = 6 + 20LogPa/Pa0 = 96dB • Exercices • Addition en dB et en Pa d’un son de marteau pneumatique et d’un son douloureux. Est-ce cohérent?

9. Caractéristiques : Timbre • Constitué d'un ensemble fréquences appelé spectre : • Dépend du nombre de composantes (harmoniques), accompagnent la fréquence fondamentale, • De leurs intensités relatives • C'est ainsi que l'on reconnaît deux instruments de musique jouant une même note ou une personne qui parle. • La richesse du spectre indique si un son est riche, brillant, profond

10. Chaîne du son • Acquisition : numérisation du son. • Traitement : • Création et édition analogique et numérique. • Logiciels : voir et manipuler le son. • Stockage : • Codage et compression. • Stockage, format et qualité variables. • Perte d'information envisageable à la compression. • Restitution : • Haut Parleurs. • Diffusion : • Echange de musiques, d'extraits sonores. • Prolifération de formats, incompatibilités fréquentes. • Problème du coût de transmission. • Musique/Sons en direct.

11. Numérisation • Un signal audio sous forme analogique est une onde continue dans le temps. • La tâche d'un convertisseur analogique-numérique (CAN) est de traduire ce signal en une séquence binaire. • 3 étapes: • Echantillonnage : prise d'un échantillon du signal à intervalles réguliers • Discrétisation dans le temps. • Choix du nombre d'échantillons par seconde. • Quantification : regroupement des amplitudes dans des plages • Discrétisation de l'amplitude. • Choix de la précision de représentation d'un échantillon. • Codage : association d’une valeur à chaque plage

12. Numérisation : échantillonnage Amplitude Temps • Ex. : échantillonage à 11 KHz. • Le son est analysé 11.000 fois par seconde

13. Numérisation : fréquence d'échantillonnage • Nombre de mesures effectuées par seconde lors de la numérisation • Plus la fréquence est élevée, plus on se rapproche du signal analogique • Théorème de Shannon : Pas de perte d’information lors de la phase d’échantillonnage si l’on échantillonne à une fréquence deux fois supérieure à la largeur de bande du signal

14. Numérisation : quantification 70 60 50 40 30 20 10 Amplitude 0 -10 -20 -30 -40 -50 -60 -70 Temps

15. Numérisation : codage 70 ↔ 0111 60 ↔ 0110 50 ↔ 0101 40 ↔ 0100 30 ↔ 0011 20 ↔ 0010 10 ↔ 0001 Amplitude 0 ↔ 0000 -10 ↔ 1001 -20 ↔ 1010 -30 ↔ 1011 -40 ↔ 1100 -50 ↔ 1101 -60 ↔ 1110 -70 ↔ 1111 Temps

16. Numérisation : Exemple • Echantillonage : 10 Hz. • Quantification linéaire • Codage : 3 bits.

17. Numérisation : Qualité • Dépend de 3 paramètres : • Fréquence d'échantillonnage • - Qualité téléphonique : 8 kHz. • - Qualité CD : 44,1 kHz. • Le nombre de bits par échantillon : • - 8 bits (qualité médiocre). • - 16 bits (qualité CD). • Le nombre de canaux : • 1 canal : son mono. • 2 canaux : son stéréophonique. • 4 canaux : son quadriphonique.

18. Numérisation : taille des données • Taille d'une voie = Taille d’une seconde de musique sur la voie = Féchantillonnage x Nbbits • Taille d’une musique sur une voie= Féchantillonnage x Nbbits x Nbsec • Taille finale de la musique = Féchantillonnage x Nbbits x Nbsec x Nbvoies • Exemple

19. Format • 2 types de formats pour stocker des sons ou de la musique : • Les formats numériques: WAV, AIFF, MP3, … • Les formats musicaux :MIDI , … • Formats numériques : • Stocker une approximation du son analogique. • Constitué d'une suite d'échantillons. • Formats musicaux : • Stockent essentiellement des informations sur quand et comment jouer tel ou tel instrument.

20. Format numérique WAV • Respecte la norme R.I.F.F. (Resource Interchange File Format) : formé de blocs (CHUNK) hiérarchisée : • Un CHUNK RIFF d'en-tête (44 octets) indiquant la taille du fichier et son type (WAV). • Un CHUNK FMT indiquant descripteur le type de format WAV utilisé (PCMWAVEFORMAT de Microsoft,…)et les paramètres de compression (nombre d’écnatillon/sec; nombre de voies,...) • Un CHUNK DATA: contenant les échantillons ceux-ci sont alignés les uns après les autres dans l’ordre où ils arrivent dans le temps.

21. Format numérique AIFF • AIFF (Audio Interchange File Format). • Respecte la norme I.F.F. (Interchange File Format)ancêtre du R.I.F.F. • Apple 1988 : • Fichiers son de haute qualité. • Initialement développé pour les ordinateurs Macintosh. • Jusqu'à 44,1 kHz en 16 bits. • Équivalent Macintosh du format WAV.

22. Format numérique MP3 • MPEG-1 : Norme ISO/CEI 11172: Technologie de l'information – Codage de l'image animée et du son associé pour les supports de stockage numérique jusqu'à 1.5 Mbit/s MPEG-1 Systems Video Audio (+ :qualité, temps d'encodage/décodage) Layer 1 384 Kb/s en stéréo … (+ :qualité, temps d'encodage/décodage) Layer 2 256 Kb/s en stéréo … (+ :taille) Layer 3 128 Kb/s en stéréo • MP3 (MPEG Audio layer 3) : format de compression de données audio avec perte • Compresse à un taux de 1:12 le format WAV