Vous cherchez à plonger dans le monde de l’audiophilie et vous êtes instantanément bombardé de termes que vous ne connaissez pas. Hé, ça nous arrive à tous ! La meilleure chose à faire est de commencer lentement et de vous familiariser avec certaines bases. Au cours de votre parcours pour devenir audiophile, vous rencontrerez souvent ces termes : fréquence d'échantillonnage, profondeur de bits et débit binaire. Que signifient-ils et pourquoi devriez-vous les connaître ? Allons-y !
Avant de partir, la vie d’audiophile peut vider un portefeuille en un clin d’œil. Premièrement, une configuration audio simple peut comprendre un préampli, un ampli, un DAC, un streamer et parfois plus. Il semble que vous ayez besoin d’une tonne d’appareils, et ils peuvent être plutôt chers ! Cependant, ne vous laissez pas effrayer par cela. Être audiophile ne signifie pas payer 3 500 $ pour du matériel sophistiqué.
Nous avons un guide à lire avant de payer une tonne d’argent pour des appareils audio coûteux. Il vous informe sur certaines choses à savoir avant de glisser votre carte. Assurez-vous de le vérifier.
Qu’est-ce que le taux d’échantillonnage ?
Être audiophile signifie prêter davantage attention aux nombres apparemment aléatoires figurant sur les boîtiers d’équipement audio et les sites Web. Parmi ces chiffres, vous avez probablement remarqué des chiffres comme 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz et 192 kHz. Ceux-ci sont appelés Exemples de tarifs. Ce terme est assez simple à comprendre si vous considérez un fichier audio comme une image.
Lorsqu'un appareil photo numérique prend une photo, la lumière tombe sur le capteur de l'appareil photo pendant une fraction de seconde. Le capteur divise la lumière en petits paquets de données, et chaque paquet est différent. Ces petits paquets de données sont mieux connus sous le nom de pixels. Le nombre de pixels par pouce carré sur une image est appelé sa résolution.
Eh bien, considérez la fréquence d'échantillonnage comme la résolution d'un fichier audio. Les ondes sonores sont divisées en petits paquets possédant chacun leurs propres données. Seulement, ces paquets sont appelés Samples. Les règles des pixels et des échantillons sont similaires. Plus il y a de pixels entassés dans un pouce carré, plus la résolution est élevée et plus l’image est nette. Eh bien, plus il y a d’échantillons entassés en une seconde, plus la fréquence d’échantillonnage est élevée et l’audio est plus net.
Lorsque vous enregistrez de l'audio, votre microphone convertit les ondes sonores en signal électrique. Ce signal se déplace vers l'ADC (convertisseur analogique-numérique) de votre appareil, qui est l'opposé d'un DAC (convertisseur numérique-analogique). L'ADC prend des échantillons de ce signal électrique puis le convertit en une séquence de 1 et de 0. Ceux-ci deviennent alors votre fichier audio.
Taux d'échantillonnage standard
Il existe différentes fréquences d’échantillonnage standard et elles sont répertoriées ci-dessus. Vous avez souvent vu du 44,1 kHz, c'est ce qu'on utilise dans la « musique de qualité CD ». Cela signifie que chaque seconde d’audio a été divisée en 44 100 échantillons. 44,1 kHz est une fréquence d’échantillonnage assez standard dans l’industrie audio. Considérez-le comme l’équivalent audio du 1080p. C'est très net pour les auditeurs moyens, et une grande partie de la musique que vous entendez a la fréquence d'échantillonnage. Si vous écoutez des fichiers MP3, vous écoutez probablement de la musique avec cette fréquence d'échantillonnage.
Ensuite, il y a le 48 kHz légèrement plus élevé. Tout comme le 44,1 kHz, le 48 kHz est assez standard dans tous les domaines. Il s'agit d'une fréquence d'échantillonnage légèrement plus élevée, ce qui signifie que le son sera un peu plus clair. 48 kHz est une autre norme utilisée par la plupart des industries. Lorsque les compositeurs et les ingénieurs du son créent de la musique, ils veulent s'assurer de ne pas trop solliciter leurs ordinateurs. L'utilisation de fréquences d'échantillonnage plus élevées sollicite davantage le processeur de l'ordinateur, c'est pourquoi certaines personnes s'en tiennent à 44,1 kHz et 48 kHz.
De plus, si vous êtes un utilisateur Android, vous devriez être familier avec cette fréquence d'échantillonnage. Le système convertit automatiquement tout à une fréquence d'échantillonnage de 48 kHz, contrairement aux iPhones qui atteignent 192 kHz. Même si l'audio a une fréquence d'échantillonnage plus élevée, comme 96 kHz, le système le sous-échantillonnera à 48 kHz. Seules quelques applications contournent cette limitation, notamment Tidal et QOBUZ.
La prochaine norme est le 96 kHz. C'est deux fois la vitesse de 48 kHz, donc c'est deux fois plus net. Vous verrez que certains équipements audio de meilleure qualité peuvent pousser l’audio à cette fréquence d’échantillonnage. Si vous êtes audiophile, vous ferez probablement la différence entre 96 kHz et les autres fréquences d'échantillonnage.
Enfin, nous avons 192 kHz. Encore une fois, c'est le double de celui de 96 kHz, et vous ne trouverez pas vraiment de musique enregistrée avec une fréquence d'échantillonnage plus élevée. Ceci s'adresse aux personnes qui souhaitent bénéficier du taux d'échantillonnage le plus élevé que l'industrie puisse offrir.
Pourquoi 44,1 kHz est-il spécial ?
Parmi toutes les fréquences d’échantillonnage standard, 44,1 kHz semble se démarquer. Il n'est pas divisible par 48 et c'est le seul à avoir un point décimal. Alors, pourquoi est-ce la norme de qualité définitive en matière de CD ? Eh bien, tout cela a à voir avec le théorème de Nyquist-Shannon. Maintenant, creuser trop profondément dans ce sujet transformerait cela en un essai universitaire complet, nous allons donc le garder basique.
Le théorème de Nyquist-Shannon stipule que pour qu'un signal soit reconstruit avec précision, il doit être échantillonné à au moins deux fois sa fréquence la plus élevée. Le théorème ne s'applique pas uniquement à l'audio, mais n'allons pas trop loin dans les bois avec celui-ci.
L'oreille humaine peut entendre des sons allant jusqu'à 20 kHz (20 000 Hz). Selon le théorème de Nyquist-Shannon, afin de reconstruire correctement un son pour l'oreille humaine, ce son doit être échantillonné à une fréquence deux fois supérieure à celle de la fréquence la plus élevée qu'un humain peut entendre. Étant donné que l'oreille humaine peut entendre jusqu'à 20 000 Hz, le son doit être échantillonné à au moins 40 kHz (40 000 Hz).
Si la valeur est inférieure à cela, l'oreille humaine sera capable d'entendre une dégradation de la qualité. Il existe des fréquences d'échantillonnage inférieures à 44,1 kHz, comme 36 kHz, 24 Hz, etc. Évidemment, vous ne voudriez pas écouter de musique avec ces fréquences d’échantillonnage.
Quant à savoir pourquoi la norme est de 44,1 kHz et non de 40 kHz, plusieurs théories et explications circulent pour tenter de l'expliquer. Cependant, aucun d’entre eux ne semble trouver une explication solide.
Qu’est-ce que la profondeur de bits ?
La plupart du temps, lorsque vous voyez une fréquence d'échantillonnage, elle est accompagnée d'un autre numéro. Vous verrez généralement des nombres tels que 16 bits, 24 bits et 32 bits. Ce numéro est le Profondeur de bitset les gens confondent généralement ce nombre avec le débit binaire. Cependant, ces chiffres sont complètement différents.
Les gens confondent également la profondeur de bits et la fréquence d’échantillonnage, affirmant qu’une profondeur de bits plus élevée conduit à un son de plus haute résolution. Bien que ce ne soit pas techniquement vrai, une profondeur de bits plus élevée conduit à un son de meilleure qualité. Pourquoi donc?
Jetons un coup d'œil à l'ADC (Analog to Digital Converter). Comme vous pouvez l'imaginer, l'ADC prend des échantillons d'une onde audio et convertit chacun d'eux en signal numérique. Chaque échantillon représente une partie de l'onde sonore et est distinct des autres échantillons. Le fait est que la qualité de l'ADC dicte la précision de chaque échantillon.
Exemple simplifié
Ainsi, une bonne façon d’aborder la profondeur de bits est de regarder un exemple simplifié. Nous utiliserons une simple onde sonore, une fréquence d'échantillonnage de seulement 16 Hz, un ACD avec seulement quatre broches (deux de chaque côté, il s'agit donc d'un ADC 2 bits) et un ADC avec huit broches (quatre de chaque côté) .
En remarque, le nombre de broches de chaque côté ne dicte pas toujours la profondeur de bits. Différents fabricants ont développé différents types d'ADC avec différents nombres de broches à mesure que la profondeur de bits augmente. Cependant, pour les besoins de cet article, nous garderons les choses simples et ferons correspondre le nombre de bits aux broches.
En regardant le graphique ci-dessous, l'axe X est la fréquence d'échantillonnage et l'axe Y est le bit. Nous voyons la vague simple représentée sur le graphique. Vous remarquerez que ce signal 2 bits comporte quatre lignes sur l'axe X. Nous expliquerons pourquoi dans un instant.
Regardez le graphique n°2 et remarquez qu'il y a des points qui tracent la forme approximative de la vague. Chaque point se trouve à l'endroit où l'onde croise les axes X et Y. Si la vague n'atteint pas exactement une intersection, le point sera placé sur l'intersection la plus proche de la vague.
Les graphiques n°3 et n°4 traceront une ligne entre les points. Avez-vous remarqué que, parce que l'espace entre les bits est si énorme, il est difficile de représenter correctement l'onde ? Nous ne voyons pas une représentation correcte de la vague. Pourquoi est-ce comme ça ?
Eh bien, jetons un coup d'œil à un graphique de notre ADC. On voit que la puce n’a que deux broches. Comme indiqué précédemment, le microphone convertit les ondes audio en un signal électrique, et ce signal se déplace vers l'ADC pour être divisé en échantillons. Chaque échantillon sera une séquence pouvant contenir jusqu'à deux chiffres binaires (1 et 0) car il n'y a que deux volets.
Disons, par exemple, que le premier échantillon sera 10, le second sera 01, et ainsi de suite. Il existe quatre séquences différentes possibles qu'un CAN 2 bits peut produire (11, 00, 10 et 01). C'est pourquoi il y a quatre lignes sur l'axe X.
À mesure que la profondeur de bits augmente, le nombre de chiffres binaires possibles augmente également. Un 4-ADC pourrait produire 16 combinaisons différentes car chaque séquence peut comporter jusqu'à quatre chiffres (0000, 0001, 0011…). Un ADC 8 bits peut produire 256 combinaisons. Pour trouver le nombre de combinaisons possibles, il suffit de prendre 2 et de l'augmenter à la puissance de la profondeur de bits. Donc 2² = 4, 2⁴ = 16, 2⁸ = 256, et ainsi de suite.
Maintenant, regardons un ADC 4 bits.
L'axe X sera plus dense. Cela signifie que les points pourront tracer plus fidèlement la vague. Un ACD 4 bits a encore du mal à tracer l'onde, mais vous pouvez voir que le graphique est un peu plus fidèle.
Personne n’enregistrerait de manière réaliste une chanson avec un ACD 4 bits ou même 8 bits. Le minimum de l'industrie est l'audio 16 bits. Un CAN 16 bits peut produire jusqu'à 65 536 combinaisons, ce qui serait assez difficile à représenter sur un graphique. Cependant, un graphique comme celui-ci serait capable de représenter correctement la vague. Nous devons également tenir compte du fait que le taux d’échantillonnage serait beaucoup plus élevé dans un ADC professionnel.
Comment la profondeur de bits affecte-t-elle l’audio ?
Comme vous pouvez l'imaginer, un CAN 2 bits ne peut pas reproduire correctement le signal car il doit constamment l'arrondir à la hausse ou à la baisse. C'est ce qu'on appelle la quantification. Plus la quantification est extrême, plus le signal contient de bruit. L'amplitude du signal continue d'atterrir légèrement au-dessus et en dessous de la vague réelle. Cela provoque des bits de bruit aléatoires. Pendant la lecture de l'audio, vous entendez ces morceaux aléatoires d'audio s'accumuler et devenir du bruit blanc.
Il ne s’agit peut-être pas d’une comparaison 1:1, mais pensez au bruit numérique dans une vidéo. Vous voyez de petits morceaux de couleur apparaître et disparaître tout au long de la vidéo. Cela peut être similaire au bruit blanc dans un fichier audio.
Qu’est-ce que le débit binaire ?
Comme indiqué précédemment, les gens confondent généralement la profondeur de bits et le débit binaire. Le débit binaire est en fait un peu plus facile à expliquer ; cela ne nécessite pas autant de graphiques ; c'est en fait juste une équation.
Pour obtenir le débit binaire, vous prenez la fréquence d’échantillonnage et la multipliez par la profondeur de bits. Vous prenez ensuite ce produit et le multipliez par le nombre de canaux audio (généralement 2). Enfin, prenez ce grand nombre et divisez-le par 1 000.
Prenons donc un exemple typique : 16 bits/44,1 kHz. Premièrement, ne multipliez pas 16 par 44,1. Puisque 44,1 kHz correspond à 44 100 échantillons par seconde, vous devez multiplier 16 par 44 100. (44 100 × 16 = 705 600).
Prenez ce nombre et multipliez-le par 2 puisque votre audio a deux canaux. (705 600 × 2 = 1 411 200).
Le grand nombre que vous obtenez est le nombre de bits par seconde. Afin d'obtenir un nombre plus clair, divisez-le par 1 000 et vous obtiendrez le nombre de kilobits par seconde. (1 411 200 ÷ 1 000 = 1 411,2). Le débit binaire est donc de 1 411,2 kbps. Vous constaterez peut-être cela lorsque vous examinez les spécifications audio d’un CD ou d’une chanson de qualité CD.
Les autres débits binaires typiques que vous verrez sont 128 kbps, 196 kbps et 320 kbps. Avec une profondeur de bits et des taux d'échantillonnage plus élevés, vous obtiendrez des débits binaires plus élevés.
Gardez un œil ouvert sur ces termes
La meilleure chose que vous puissiez faire est de vous familiariser avec le jargon. Devenir audiophile peut être un processus assez coûteux et compliqué. Cependant, connaître ces termes peut être d’une grande aide ! Par exemple, si vous recherchez une paire d’écouteurs/écouteurs Bluetooth, vous voudrez savoir avec quels codecs ils sont compatibles. Les codecs comme aptX HD de Qualcomm atteignent une résolution de 24 bits/48 kHz. Si vous souhaitez une expérience d'écoute de meilleure qualité, vous souhaiterez obtenir une paire compatible avec ce codec, par opposition à un codec limité à 16 bits/44,1 kHz.
De plus, saviez-vous qu'Android a une limite qui empêche la qualité audio de dépasser 48 kHz ? Il est important de savoir si vous êtes un utilisateur Android. Enfin, souhaitez-vous mettre en place une configuration audio ? Eh bien, vous voudrez connaître les spécifications de votre DAC, ampli, préampli et autres appareils, et la fréquence d'échantillonnage, la profondeur de bits et le débit binaire font partie de ces spécifications.
En savoir plus sur le son qui arrive dans vos oreilles est la première étape de votre parcours pour devenir audiophile.
