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Comprendre le son numérique : quel est le débit d’un signal audio numérique ?

3 mai 2011


Après l’échantillonnage et la quantification, la suite de l’étude concerne le débit.

Nous sommes donc à présent en possession de deux valeurs précieuses, à savoir la fréquence d’échantillonnage de 44,1 kHz (44 100 Hz) et la hauteur de quantification sur 16 bits. Grâce à ces deux données, on peut calculer le débit binaire du CD-Audio, qui ne l’oublions pas est un support stéréophonique. Nous avons donc 2 fois (droite et gauche) 44 100 échantillons par seconde avec 16 bits par échantillon. La multiplication de ces trois éléments donne un débit binaire de 1 411 200 bits par seconde (bps).

Débit = 2 × 44 100 x 16 = 1 411 200 bps = 1 411,2 kbps = 1,411 Mbps

Comme ce résultat est élevé, on le convertit en mégabits par seconde (Mbps) et cela donne 1,411 Mbps. On parle à ce niveau d’un codage PCM Linéaire (Pulse Code Modulation) : modulation par impulsions codées. Ce codage est linéaire car le signal de sortie est proportionnel au signal analogique d’entrée. Il ne faut pas confondre ce codage avec les codages Dolby, dts ou le MP3 qui partant d’un signal numérique de type PCM vont s’appliquer à l’aide d’une suite de traitements complexes à réduire à en réduire le débit.

Quelle est la capacité d’un CD-Audio ?

Si on veut connaître le volume de données contenues dans un CD-Audio, il suffit de multiplier son débit par la durée en secondes du programme. La durée maximum normalisée d’un CD a été fixée à l’origine à 74 minutes et 33 secondes, soit au total 4 473 secondes. Si nous multiplions ce résultat par le débit utile, nous obtiendrons la capacité maximum d’un CD en milliards de bits. Cette unité n’est pas pratique, d’autant qu’en informatique on enregistre généralement les données sous forme d’octets, c’est-à-dire des mots de 8 bits. Mais même encore là on obtient une valeur élevée : 789 millions d’octets. Pour simplifier, on utilise des multiples. Le kilo-octet est égal à 1 024 octets, et le méga-octet est égal à (1 024)² octets. Au final on obtient 752 Mo (mégaoctet) que l’on arrondit généralement à 750 Mo.

Capacité : 4 473 sec x 1 411 200 bps = 6 312 207 600 bits = 789 037 200 octets
Capacité : 789 037 200 octets / (1024)² = 752,484 Mo

En jouant sur certains paramètres lors de la réalisation du glass-master qui servira à fabriquer la matrice du disque, on peut porter la durée maximum d’un CD-Audio à 80 minutes (79 mn 58 sec très exactement).

1-Comprendre le son numérique : du signal analogique au signal échantillonné
2-Comprendre le son numérique : la fréquence d’échantillonnage
3-Comprendre le son numérique : échantillonnage du CD audio
4-Comprendre le son numérique : quantification du CD audio

A suivre…



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