son, enregistrement et reproduction du - informatique.

son, enregistrement et reproduction du - informatique. 1 PRÉSENTATION son, enregistrement et reproduction du, conversion des vibrations acoustiques en signaux géométriques, optiques ou magnétiques sur un support durable, et lecture de ces signaux afin de restituer le son sous sa forme d'origine. 2 PROCÉDÉS D'ENREGISTREMENT Un système d'enregistrement se compose de trois éléments : un support (disque, bande, cylindre, etc.), un enregistreur et un lecteur. Il existe plusieurs procédés d'enregistrement qui se divisent en deux groupes : les procédés analogiques et les procédés numériques. 2.1 Enregistrements analogiques Les enregistrements analogiques conservent le son sous sa forme originale, celle d'un signal modulé. Ils convertissent les ondes acoustiques en signaux obéissant à la même loi de variation. Ce type d'enregistrement peut être mécanique, optique ou magnétique. 2.1.1 Enregistrement mécanique Le système d'enregistrement du son se comprend facilement si l'on considère la méthode mécanique qui fut, historiquement, la première utilisée. Selon ce procédé, les ondes sonores frappent un léger diaphragme en métal et le mettent en mouvement. Une pointe ou un burin est relié au diaphragme et oscille donc en même temps que lui. Sous la pointe, un disque ou un cylindre de cire, de métal ou d'un autre matériau approprié, tourne de sorte que le burin trace dessus un sillon en forme de spirale. En oscillant, le burin trace latéralement ou verticalement un sillon ondulé, suivant le son qui a frappé le diaphragme. Ainsi, la forme géométrique du sillon reproduit bien les variations des ondes acoustiques. Si, par exemple, l'onde sonore a une fréquence de 440 Hz (440 cycles par seconde), le burin oscille alors 440 fois par seconde. Si le disque tourne sous le burin à la vitesse de 10 cm/s, le sillon présentera 44 oscillations/cm (44 crêtes et 44 creux). Pour reproduire le son enregistré, on emploie le mécanisme inverse : on place une aiguille reliée à un diaphragme dans le sillon qui tourne à 10 cm/s. Les crêtes et les creux du sillon font osciller l'aiguille à 440 Hz ; celle-ci fait à son tour vibrer le diaphragme, qui produit dans l'air des ondes sonores ayant la même fréquence (voir Oscillation). Dans la fabrication de disques phonographiques modernes, le son est d'abord converti en impulsions électriques par un microphone, ces impulsions sont ensuite amplifiées et actionnent le burin grâce à un dispositif électromécanique. Ce burin grave un disque en shellac (un genre de gomme-laque), appelé matrice, qui sert à la réalisation de moules métalliques à partir desquels les disques en vinyle sont fabriqués en série. 2.1.2 Enregistrement optique Suivant la méthode d'enregistrement optique, utilisée dans le cinéma sonore à partir des années 1930, les ondes sonores sont transformées par un microphone en oscillations électriques équivalentes. Celles-ci sont ensuite amplifiées et servent à modifier l'intensité ou la taille d'un faisceau lumineux (au moyen d'un clapet ou modulateur de lumière, d'un miroir oscillant ou d'une fente de largeur variable). Le faisceau lumineux variable qui en résulte impressionne alors une bande latérale de pellicule de cinéma qui est ensuite développée. Cette pellicule comporte, soit une densité variable et une largeur constante, soit des variations de transparence et de taille de la zone exposée (lorsque la piste est enregistrée au moyen d'un miroir oscillant ou d'une fente). Lors de la projection du film, deux faisceaux lumineux traversent la pellicule : l'un traverse les images et les projette sur l'écran ; l'autre traverse la piste sonore et frappe une cellule photoélectrique, qui envoie les modulations correspondantes vers un amplificateur, puis dans les haut-parleurs de la salle (voir Photoélectrique, cellule). Si l'on veut reproduire la piste sonore sur une autre pellicule, on focalise une source lumineuse sur celle-ci, derrière laquelle on place une cellule photoélectrique. 2.1.3 Enregistrement magnétique La méthode d'enregistrement analogique la plus courante est l'enregistrement magnétique, où les ondes sonores sont converties en impulsions électriques par un microphone, amplifiées puis enregistrées sur une bande de matière plastique enduite de particules métalliques. L'enregistrement est effectué par un petit électroaimant (tête enregistreuse) devant lequel défile la bande à vitesse constante. Cet électroaimant, alimenté par les signaux électriques du microphone, produit sur la bande une aimantation proportionnelle à la variation des impulsions électriques. Pour la lecture, on suit le processus inverse : les champs magnétiques de la bande induisent dans un autre électroaimant (tête de lecture) des impulsions électriques qui sont ensuite amplifiées et envoyées vers les haut-parleurs. Ceux-ci les transforment alors en ondes sonores audibles (voir Induction). 2.2 Enregistrements numériques À la différence d'un enregistrement analogique qui déforme inévitablement les ondes sonores en captant également des bruits indésirables, un enregistrement numérique constitue une reproduction fidèle du son original, éliminant les distorsions. Un enregistreur numérique mesure la forme des ondes acoustiques plusieurs milliers de fois par seconde, en attribuant une valeur numérique à chacune de ces mesures. Ces chiffres sont ensuite convertis en impulsions électroniques binaires qui sont placées dans une mémoire en vue d'une reconversion et d'une lecture ultérieures (voir Numérique). Cette technique, qui fut tout d'abord limitée à l'enregistrement professionnel, est aujourd'hui très populaire, s'appliquant en particulier aux disques compacts qui ont remplacé la majeure partie des disques en vinyle. Un disque compact numérique est un petit disque aluminé où les impulsions électroniques, d'abord converties en signaux numériques, sont ensuite transcrites sous forme d'alvéoles gravées à la surface. Le disque compact, protégé par du plastique, est placé dans un lecteur où un rayon laser lit les informations codées. Des circuits électroniques les convertissent en signaux analogiques qui sont ensuite amplifiés et diffusés par des amplificateurs et des haut-parleurs classiques. Ce type d'enregistrement numérique peut être considéré comme un enregistrement mécanique puisqu'il a recours aux variations géométriques du disque compact. 3 HAUTE-FIDÉLITÉ 3.1 Définition La haute-fidélité (hi-fi) est une technique d'enregistrement et de reproduction du son, permettant d'obtenir une restitution très fidèle des caractéristiques du son original. Pour correspondre aux normes haute-fidélité, le son doit présenter le minimum de déformations et doit restituer la gamme complète de fréquences audibles par l'oreille humaine, située entre 20 Hz et 20 000 Hz (voir Son), ce qui requiert une haute technicité. Différentes méthodes sont utilisées pour réduire le bruit de fond, et en particulier le souffle. La plus connue est le système Dolby, installé sur la plupart des magnétophones : les sons aigus sont suramplifiés à l'enregistrement, puis réduits en proportion inverse à la lecture. Le souffle étant principalement constitué de hautes fréquences, il est ainsi pratiquement éliminé. 3.2 Éléments d'une chaîne hi-fi Une chaîne haute-fidélité peut comprendre les éléments suivants : une platine disques ou un lecteur de disques compacts (lecteur CD), un tuner appelé aussi syntoniseur, un magnétophone, un amplificateur et des haut-parleurs. Certaines chaînes hifi sont également équipées d'un « équaliseur « (dont le nom correct est égaliseur), qui permet un réglage fin des fréquences. 3.2.1 Platine disques Une platine disques convertit les motifs gravés sur un disque phonographique en variations de tension électrique. Un moteur fait tourner la platine à une vitesse constante, ce qui évite les distorsions telles que le pleurage, qui correspond à des accélérations ou des ralentissements de la musique, dus aux variations de vitesse de la platine. Le bras, qui doit être parfaitement équilibré, supporte une tête de lecture terminée par un diamant ou un saphir. Pour reproduire le son avec précision tout en minimisant l'usure du disque, la tête de lecture doit posséder une compliance maximale, c'est-à-dire qu'elle doit permettre tout mouvement latéral ou vertical de la pointe. Par ailleurs, la pointe doit entrer en contact avec le disque sous un angle précis et à une pression appropriée. 3.2.2 Lecteur de disques compacts Les lecteurs de disques compacts remplacent de plus en plus les platines disques, car ils offrent une réponse en fréquence plus uniforme, moins de distorsions et aucun bruit de fond. Peu encombrants et faciles à manipuler, les disques compacts ont en outre une durée de vie plus longue, étant donné qu'ils n'entrent jamais en contact physique avec un mécanisme de lecture, les codes numériques intégrés à la surface du disque étant lus par un rayon laser. Ces disques peuvent donc durer a priori indéfiniment s'ils sont manipulés avec soin. Il existe également d'autres types de lecteurs de CD qui ont des applications spécifiques (voir Disque compact). 3.2.3 Amplificateur Un amplificateur convertit les faibles impulsions électriques provenant de la tête de lecture en modulations assez puissantes pour être transmises aux haut-parleurs. La puissance électrique produite par un amplificateur se mesure en watts, celle des appareils grand public s'échelonnant en général de 10 à 125 W. Un amplificateur se compose de plusieurs « étages « : il comporte au minimum un préamplificateur, qui amplifie les signaux très faibles reçus de la radio ou des têtes de lecture, et un étage de puissance. La plupart des amplificateurs sont dotés de circuits électriques composés de semi-conducteurs ou de circuits intégrés. 3.2.4 Haut-parleurs Les haut-parleurs produisent des ondes acoustiques à partir de tensions électriques. Ils sont utilisés dans les récepteurs radio, dans les systèmes audio du cinéma et dans les systèmes de sonorisation. Il existe différents types de haut-parleurs, le plus utilisé étant le haut-parleur électrodynamique. Ce dernier se compose d'une membrane vibrante, liée à une bobine mobile de fil de cuivre extrêmement légère, cette bobine étant placée dans le champ magnétique d'un puissant aimant permanent ou d'un électroaimant. En traversant la bobine, le courant électrique modulé provenant de l'amplificateur donne naissance à des forces électromagnétiques qui agissent sur la bobine ( voir Magnétisme). Celle-ci s'approche ou s'éloigne alors de l'aimant selon les variations du courant, faisant vibrer la membrane du haut-parleur qui produit alors des ondes sonores. L'intensité et la qualité sonores de ce type de haut-parleurs peuvent être améliorées grâce à l'utilisation de boîtiers contenant des haut-parleurs de petite taille pour les aigus, appelés tweeters, et des haut-parleurs de grande taille pour les basses, appelés boomers. 3.2.5 Tuner Un tuner ou syntoniseur AM / FM permet de recevoir des émissions radio dans la plus large bande du spectre radioélectrique, de 520 à 1 065 kHz (ondes hectométriques AM) et de 87,5 à 108 MHz (ondes métriques FM). À partir des signaux radio réceptionnés par l'antenne, le tuner sélectionne la fréquence de la station souhaitée, exclut celle des autres stations, en extrait la tension électrique et l'envoie à l'amplificateur. Voir Radio. 3.2.6 Magnétophone Un magnétophone, à cassettes ou à bandes contient un amplificateur électronique, des têtes de lecture-écriture qui transforment les signaux électriques en signaux magnétiques (et vice versa) et un moteur qui entraîne la bande magnétique à différentes vitesses. Lors de l'enregistrement, une bande en plastique recouverte d'oxyde magnétique passe devant la tête d'écriture, qui y enregistre l'empreinte magnétique correspondant aux signaux électriques transmis par l'amplificateur. À la lecture, la bande passe par une tête de reproduction qui transforme le motif magnétique en un signal électrique. Ce signal est amplifié et converti en ondes sonores. La lecture et l'enregistrement peuvent être effectués par la même tête mais, en général, les appareils haute-fidélité comportent plusieurs têtes distinctes afin d'obtenir une meilleure qualité. Les bandes peuvent être facilement effacées en vue d'une nouvelle utilisation mais, en contrepartie, les informations enregistrées se dégradent à long terme, notamment sous l'influence des masses métalliques et des champs magnétiques ambiants. Le premier lecteur de bande magnétique fut inventé en 1898 par l'ingénieur danois Valdemar Poulsen, qui eut l'idée d'utiliser un fil métallique magnétisé pour enregistrer des messages téléphoniques. Cet appareil n'eut qu'un succès d'estime, mais son principe fut repris par l'industrie allemande dans les années 1930, puis par les Américains et les Japonais. Aujourd'hui, la forme d'enregistrement la plus répandue est la cassette audio dotée d'une bande à deux ou quatre pistes. Il existe toute une gamme de lecteurs de cassettes, depuis le petit modèle portable utilisé avec des écouteurs stéréo (baladeur) jusqu'au modèle intégré dans les chaînes hi-fi. 4 SON STÉRÉOPHONIQUE Le son stéréophonique donne aux auditeurs l'illusion d'être en face de la source sonore réelle, un orchestre par exemple. En fait, le son est enregistré séparément, des côtés gauche et droit de l'orchestre, et reproduit de manière identique grâce à l'utilisation de deux haut-parleurs (ou même plus). Les auditeurs entendent les instruments situés à gauche dans le haut-parleur de gauche, et ceux de droite dans le haut-parleur de droite, ou bien encore les déplacements d'un chanteur d'un côté à l'autre de la scène, etc. 4.1 Enregistrement stéréophonique L'enregistrement stéréophonique dans sa forme la plus simple utilise deux microphones distincts qui produisent deux pistes enregistrées sur une même bande magnétique. De manière identique, la composante sonore des films reproduit le son stéréophonique au moyen de plusieurs pistes situées sur la pellicule. On peut également enregistrer un son stéréophonique sur des disques en vinyle, les deux voies indépendantes correspondant aux deux flancs du sillon. 4.2 Enregistrement quadriphonique Un système de lecture de son quadriphonique nécessite l'utilisation de quatre canaux d'amplification distincts qui transmettent le son à quatre haut-parleurs situés dans les quatre coins de la salle d'audition. Plusieurs systèmes d'enregistrement et de lecture quadriphonique furent mis au point au début des années 1970, certains faisant appel à une méthode de codage et de décodage nécessitant seulement l'enregistrement de deux voies sur bande ou sur disque. L'absence de normalisation de ces systèmes ainsi que l'hésitation de nombreux mélomanes à placer quatre haut-parleurs chez eux expliquent le faible succès de l'enregistrement quadriphonique. Il existe également un autre type de son utilisant plusieurs canaux, appelé space sound. Équipé d'au moins quatre haut-parleurs et quatre canaux, ce système permet de recréer le son « enveloppant « que l'on peut apprécier en regardant certains films dans des salles spécialement équipées. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.