Audio numérique - Simulation des effets analogiques

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A la section sur les effets et processeurs de signal [Effets et processeurs de signal ] , ont été décrites les méthodes de manipulation du signal sonore les plus employées. Ces méthodes sont nées dans les périodes où la technologie numérique faisait ses premiers pas et étaient donc réalisées à l'aide de circuits électriques analogiques et certaines fois même avec des dispositifs physiques [Riverberi Fisici ] .

Pouvoir échantillonner un signal et le transformer par la suite en un ensemble fini de données a permis sa manipulation à l'aide d'opérations mathématiques plutôt qu'avec des transformations électriques. Pour mieux en comprendre l'esprit, prenons une simple opération sur le signal sonore et observons la, tant du point de vue analogique que numérique, pour comparer les deux méthodologies de travail.

Supposons que l'on veuille diminuer de moitié le volume d'un morceau musical entier. Si on opère comme on dit "en analogique" on ferait passer le signal à travers un circuit composé essentiellement d'un potentiomètre, autrement dit une résistance variable [Résistance ] qui, en produisant une chute de tension à ses bouts, provoquerait la diminution du volume. En revanche, en le faisant en numérique on devrait effectuer une manipulation mathématique sur les données. Si nous supposons d'avoir échantillonner le signal à 16 bit, notre calcul consisterait à prélever les blocs de 16 bit (chaque bloc correspond à un échantillon) et en réduire la valeur de 3 dB (une fois de plus, n'oublions pas que le volume réduit de moitié comporte une diminution de 3dB de la valeur originale[33 ] [Décibels ] ).

L'exécution du calcul offre l'occasion pour une observation intéressante. Dans le domaine numérique, on a affaire à des nombres entiers. Donc, quand sur ceux-ci on effectue des manipulations mathématiques complexes, on obtient des nombres décimaux qui doivent être approchés pour être représentés dans la même forme binaire des valeurs d'où ils ont dérivés. Ce qui signifie que toute manipulation mathématique introduit une approximation sur les données, et donc en fait, une distorsion du signal. Si par exemple, après avoir effectué une opération, on voulait revenir en arrière en exécutant l'opération inverse, on ne retrouverait pas la valeur de départ mais qu'une valeur approchée. En définitif, la très haute précision des calculs fait que les dégradations introduites sont minimes, bien qu'encore présentes, et donc à en tenir compte.

A partir de l'exemple précédent nous pouvons supposer des manipulations plus complexes comme par exemple la réalisation d'un algorithme qui simule la réverbération d'un environnement. Dans ce cas, chaque échantillon est répété avec des ampleurs décroissantes et des retards distribués au hasard pour simuler l'effet des réflexions sur les parois. Le plus grand soin sera porté sur le calcul des retards. S'ils étaient tous égaux, on obtiendrait un effet de réverbération monotone et peu intéressant du point de vue de la sonorité; si en revanche on utilisait un algorithme sophistiqué qui tienne compte également de la fréquence du signal pour calculer au fur et à mesure les retards, nous obtiendrions un effet plus crédible. Le prix à payer est une puissance supérieure de calcul nécessaire et par conséquent un coût plus élevé pour le dispositif en question. Voici la raison pour laquelle une unité de réverbération de 15000 Euros "a un son plus beau" qu'une à 100 Euros, même si celle-ci ne représente pas une règle absolue.

Toute la musique est aujourd'hui vendue sous forme de Compact Disc [Supports optiques ] , qui utilise une quantification à 16 bit. Une telle résolution est insuffisante en phase de production vu les massives manipulations introduites et c'est dans ce but que sont utilisées des résolutions majeures (20 bit, 24 bit).



[33 ] A ceux qui veulent s'aventurer dans ce calcul, nous expliquons ci-après le procédé à suivre:

Supposons que l'échantillon binaire soit: 1011101011010100 égal à la valeur décimale 47828 (les valeurs décimales possibles, ayant utilisé 16 bit, sont comprises entre 0 et 65535). Ceci équivaut à une dynamique [Dynamique ] de:

dB=20 log 10 (47828) = 93.59dB

La nouvelle dynamique sera: 93.59dB - 3dB = 90.59 dB

Pour calculer la nouvelle valeur pour l'échantillon en question on applique la formule suivante:

90.59 = 20 log 10 (nouvelle valeur) dont:

nouvelle valeur = 10 (90.59/20) = 104.53 = 33884.4156

En arrondissant la nouvelle valeur est: 33884 qui, en binaire est égale à: 1000010001011100








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