A) Convertir un son au format MP3
Avant que la musique puisse être enregistrée dans le lecteur MP3, il faut qu'elle soit convertie au format MP3. La musique est tout d'abord un son, donc une vibration de couches d'air. Pour enregistrer le son, il suffit d'utiliser un micro qui le transformera en signal électrique analogique. A partir de là, il faut découper le signal sonore en échantillons minuscules qui se suivent dans le temps, puis le compresser pour qu'il puisse être stocké dans un ordinateur et ensuite envoyer jusqu'au lecteur MP3.
Pourquoi découper le signal sonore en échantillons minuscules ?
Il est indispensable pour enregistrer un son de le découper en échantillons minuscules qui se suivent dans le temps. En effet, le morceau sera découpé tous les 1/44100 secondes grâce à une horloge précise. Ainsi fractionné, chaque échantillon sera modélisé par une courbe qui représentera l'intensité (notes plus ou moins fortes) en fonction des fréquences (différentes notes). Ainsi la compression du signal ainsi enregistré peut commencer.
Qu'est ce qu'un signal analogique ?
Le signal analogique est la première forme que prend le signal sonore. C'est un signal qui varie de façon continue dans le temps et qui peut prendre une infinité de valeurs. Pour le lecteur MP3, ce signal varie en fonction de la tention, donc de l'intensité du son qui a été enregistrer. C'est le même principe qu'une montre à aiguilles avec une trotteuse qui avance sans s'arrêter ; ou qu'un compteur à vitesse de voiture où l'angle de l'aiguille est proportionnel à la vitesse du véhicule.
Graphique représentant les variations de tension d'un signal analogique au cours
du temps :
Qu'est ce qu'un signal numérique ?
Le signal analogique n'est pas facile d'utilisation puisqu'il est composé d'une infinité de valeurs et qu'il est sensible à toutes les perturbations magnétiques. Il est alors nécessaire de changer la nature du signal pour rendre son utilisation beaucoup plus facile. Le signal numérique est le signal le plus adapté car il est insensibles aux perturbations magnétiques, peut être reproduit très facilement grâce à l'informatique et contient seulement deux sortes de valeurs : 0 ou 1 appelés bits. Ce signal varie de façon discontinue dans le temps et sert au transport, au stockage et au traitement des données. C'est le même signal qui est utilisé pour les montres analogiques.
Graphique représentant le débit binaire d'un signal numérique au cours du temps :
Comment passer du signal analogique au signal numérique ?
Pour passer de l'analogique au numérique, il est nécessaire d'avoir un convertiseur (analogique au numérique : CAN ou numérique à analogique : CNA chacun utilisé à des moments différents). Ce changement de signal appelé numérisation, dans le sens analogique vers numérique, permet de simplifier le signal contenant une quantité d'amplitudes infinies à un signal codé seulement de valeurs 1 ou 0.
L'échantillonage et la quantification sont les deux étapes à réaliser lors de la numérisation.
- L'échantillonage : Pour numériser le signal, il faut premièrement prélever son intensité à intervalle de temps réguliers. Cette étape s'explique beaucoup plus facilement en image :
Pour que cette étape soit la plus précise possible par rapport au signal original, il faut que les fréquences d'échantillonages soient les plus grandes possibles. Auparavent, nous avons vu que le signal sonore est découpé en échantillon minuscules ; si ces échantillon ne sont pas assez morcelés, le signal enregistré risque d'être très différent par rapport au signal original. Ci-dessous vous pouvez vous en rendre compte sur l'image :
2. La quantification :
Le signal est à présent stocké sur l'ordinateur, il faut maintenant le compresser. On va alors donner à chaque échantillons une valeurs numérique. Ainsi, seules les valeurs 0 et 1 seront présentes. Plus il y aura de valeurs binaires ( 0 ; 1 ) plus la qualité de la compresion sera meilleure. En effet, si l'on code le signal avec un seul bit, il y aura une grande différence entre les intensité et la precision sera très faible. Si l'on code les échantillons avec deux bits, la précision augmentera. Ce seront toujours le 0 et le 1 qui sont utilisé mais au il pourra y avoir un assemblage de chiffres comme par exemple 01, 00, ou 11.
Dans cet exemple, le signal a une amplitude de 10 volts :
- 0 à 2,5 V, le code sera « 00 »
- 2,5 V à 5 V, le code sera « 01 »
- 5 V à 7,5 V, le code sera « 10 »
- 7,5 V à 10 V, le code sera « 11 »
Plus le nombre de bits sera important et meilleure sera la précision, mais plus le signal occupera de mémoire !
Mais attention, comme le spécifie l'image, plus le codage utilise de bits plus la précision est forte mais plus le signal prend de place.
Comment compresser un son au format MP3 ?
Jusqu'ici nous avons vu comment de la musique pouvait être enregistrée sur un lecteur MP3. Les logiciels, pour compresser encore plus le signal, utilisent de petites astuces. Premièrement, notre oreille ne perçoit pas tous les sons. Elle perçoit seulement les sons entre 20 hertz (au plus grave) et 20 000 hertz (au plus aigüe). Tous les sons non compris dans cet intervalle seront supprimé car de toute façon, ils sont inaudibles. Ensuite, un signal musical contient des zones d'ombres. Ce sont des notes qui sont masquées par d'autres. En effet, notre cerveau selctionne seulement le son le plus puissant et laisse de côtés les autres. Les zones d'ombre, inutiles, seront donc supprimées. Puis comme nous l'avons vu précédement, on invente des abréviations : c'est l'échantillonnage car des nombres binaires prendrons peut de place.
Notre signal va donc facilement pouvoir être stockés sur un lecteur MP3 et prendra peut de place. Nous pourrons transporter notre musique partout et l'écouter discrètement grâce aux écouteurs.
Mais comment est constitué un lecteur MP3 ? Quel élément stockera l'information ?