Compression - Échantillonnage de l'information

Durée approximative de l'activité pratique (2h) :

Cette conversion est forcément nécessaire car la vie et quasiment tous les signaux issus de la nature sont de type analogiques. Or, aujourd'hui les principaux modes de mesure, de stockage et de traitement des informations sont de type numérique (ordinateur, téléphones, serveurs, ...).

L'exemple utilisé dans ce TP sera la musique. En effet, celle-ci est majoritairement issue du monde analogique (sons = vibration de l'air). Même s'il existe des instruments numériques (claviers, ordinateurs, samplers, ...) ceux-ci restent minoritaires.

 Si l'on prend l'exemple du chant. Celui-ci est issu de la vibration des cordes vocales, qui entraînent une vibration de l'air (très exactement une variation de la pression atmosphérique). Ensuite cette vibration de l'air sera transformée en signal électrique (à l'aide d'un micro). Et enfin ce signal électrique sera numérisé grâce à un convertisseur analogique → numérique (CAN).

Si l'on veut écouter ce son numérisé il faut alors faire l'inverse, c'est à dire le reconvertir en analogique (en général sous forme d'un signal électrique à l'aide d'un convertisseur Numérique → analogique) pour ensuite le faire passer dans une enceinte ou un écouteur qui vont alors faire vibrer l'air et "recréer" le son. La chaîne de traitement est la suivante:

Mais comme une numérisation est toujours une approximation du signal réel (analogique), nous allons découvrir les caractéristiques des CAN pour comprendre leur qualités ou imperfections.

L’utilisation d’une conversion A/N : analyse de l’impact de la fréquence d’échantillonnage.

On va travailler à partir de fichiers sons disponibles ici: ressources_audio.zip

1. Ouvrir avec le logiciel Audacity, le fichier “ RHCP.wav” (FICHIER, IMPORTER, AUDIO). Déterminer la fréquence d’échantillonnage de notre fichier?

2. A partir du cours sur la compression, déterminer le spectre de fréquence audible par l’oreille humaine.

 On va changer la fréquence d’échantillonnage afin de vérifier son impact sur la qualité du son. Pour changer cette fréquence d’échantillonnage, il faut aller dans PISTE et choisir REECHANTILLONNER. PArtir du fichier d'origine et changer la fréquence d'échantillonnage en ré échantillonnant.
 
3. Faire des essais pour les fréquences suivantes 32000 Hz, 22050Hz, 16000Hz et 11025Hz 

Pour chaque essai: 

• récupérer le spectre du son (ANALYSE puis TRACER LE SPECTRE).
• Écouter, commenter le son et comparer les spectres. Faire ensuite une « impression d'écran » que vous récupérerez dans Paint ou Gimp .
• Compléter le tableau ci-dessous

 4.     Maintenant on compare différents types de fichiers musicaux: qualités de conversion différentes et les limites du support physique (compression, ...)

Cette fois on part d'un enregistrement analogique de 1969 (bien que cet enregistrement remonte à de nombreuses années, la qualité de l'enregistrement analogique est tel que l'on peut considérer que l'ensemble des fréquences audibles, et même plus, est présent sur la bande magnétique de l'époque).

Pour chaque fichier décrit ci-dessous, vous allez tracer, analyser, comparer les spectres et conclure:

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