La qualité du signal audio est étroitement liée à celle du support.
Le signal analogique supporte mal les copies et les manipulations : il se dégrade progressivement, par perte d’information.

Le procédé PCM (Pulse Coded Modulation) a été inventé dans les années 1920 par la société Bell Telephon (USA), afin d’augmenter le débit des lignes téléphoniques.
Les premières applications à grande échelle n’ont vu le jour qu’à partir des années 1960 pour la téléphonie et les années 70-80 pour l’audio.

Le signal numérique est discontinu : il n’est pas défini à tout instant, ni pour toutes les amplitudes. Il se présente sous la forme d’une liste de nombres, codée en binaire (0 et 1).

Échantillonnage et quantification

signal_numerique

Échantillonnage

Les vibrations sonores sont transformées en liste de nombres grâce à un convertisseur Analogique/
Numérique (A/D).

Le convertisseur prélève des valeurs du signal à des intervalles de temps réguliers et les transforme en nombre binaire. Il ne lit pas toute la courbe, mais seulement quelques échantillons.

Le nombre d’évènements lus par seconde nous donne la fréquence d’échantillonnage.
Cette fréquence doit être suffisamment grande, afin de préserver la forme originale du signal.

Le théorème de Nyquist-Shannon dit que la fréquence d’échantillonnage doit être égale ou supérieure à 2 fois la fréquence maximale contenue dans ce signal.

Notre oreille perçoit les sons jusqu’environ 20 000 Hz. La fréquence d’échantillonnage doit être au moins de l’ordre de 40 000 Hz.

Fréquences d’échantillonnage normalisées :

32 kHz pour la radio FM en numérique (la bande passante est alors réduite à 15 kHz)
44.1 kHz, 96 kHz pour l’audio professionnel et les CD
48 kHz pour les enregistreurs numériques professionnels et l’enregistrement grand public DAT, Mini disc…

Quantification

En analogique, toutes les valeurs d’amplitude sont possibles ; ce n’est pas le cas en numérique où il y a quantification. Après