Quelle est la différence entre un son analogique et un son numérique ?

👉 La question de l’audio analogique par rapport à l’audio numérique, est l’une des questions les plus débattues dans le monde de l’audio, et de la vidéo aujourd’hui.

 

🤔 Le son numérique est-il meilleur ? L’analogique sonne-t-il mieux ? Y a-t-il une différence notable ?

 

D’un côté, il y a les passionnés d’audio haut de gamme, pour qui le son analogique est supérieur, car il capture la véritable essence de l’onde sonore.

De l’autre côté, il y a ceux qui sont convaincus que les progrès de l’enregistrement audio, peuvent produire un son numérique de la même qualité.

➡️ La qualité sonore finale dépend en réalité de la qualité de l’enregistrement, et de votre système de sonorisation.

 

Les débuts 📅

🔊👂 Le son est la perturbation de la matière, dans la plupart des cas l’air, capté et interprété par notre audition.

Si quelque chose vibre, cela provoque des ondes sonores. Chaque vague d’ondes est définie par la fréquence et l’amplitude. La plupart des humains peuvent entendre les fréquences sonores, comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz, soit 20 kHz.

Comprendre la nature du son est la première étape nécessaire, pour savoir comment l’enregistrer, le stocker et le reproduire.

 

Tout a commencé au XIXe siècle et à l’ère industrielle.

👉 L’un des pionniers dans ce domaine est Thomas Edison. Son phonographe, inventé en 1877-1878, a ouvert la voie au développement et à la production de masse d’équipements d’enregistrement, et de reproduction sonores.

 

 

💡 Il n’y a pas de son entièrement numérique.

Le Numérique fait référence à la manière dont le son est stocké et distribué.

📁 Dans tous les cas, l’enregistrement numérique doit être reconverti en analogique pour pouvoir être produit.

 

Prise de son analogique

Il y a eu 3 sauts technologiques majeurs concernant l’enregistrement sonore analogique.

➡️ La première méthode d’enregistrement sonore fut purement mécanique.

📅 Cette période est aussi connue sous le nom d’ère acoustique. Elle a duré entre 1877 et 1925.

Pendant cette période, le son était canalisé par un grand cône, vers le diaphragme à l’extrémité étroite.

Ce diaphragme vibre et transfert ces vibrations au traceur articulé, au stylet ou à l’aiguille. Cette aiguille laisse alors les empreintes de ces vibrations, sur une surface molle et rotative du support d’enregistrement.

Ce médium était généralement un cylindre recouvert de cire. Mais c’était quelque peu délicat, et il enregistrait une gamme de fréquences assez limitée.

La plupart des appareils ne pouvaient pas enregistrer plus de 250 à 2 500 Hz. L’appareil n’enregistrerait rien au-dessus et en dessous de cela. Le reste du son était perdu.

 

👉 D’autres développements dans la science et la technologie conduisent à l’ère électrique (1925-1945). Des progrès significatifs dans l’électricité et l’électronique ont permis de capturer, filtrer et amplifier le son électroniquement avant d’utiliser un procédé mécanique, pour pouvoir graver le son sur le disque maître.

Les platines et les disques vinyles qu’on utilise aujourd’hui sont les produits de cette époque.

💡 L’enregistrement a permis de capturer, de stocker et de reproduire le son avec plus de fidélité, mais uniquement dans la plage de 60 à 6 000 Hz.

 

Enregistrer sur une bande magnétique

👉 La dernière étape vers l’enregistrement analogique, s’est produite juste après la Seconde Guerre mondiale. L’Allemagne a développé un moyen d’enregistrer le son sur une bande magnétique.

Cette technologie est par la suite devenue accessible au monde occidental après la guerre, où elle a continué à se développer.

🌟 Cette technologie permet d’enregistrer avec une fidélité exceptionnelle.

🎤 ⚡ Le son est capté par le micro et transformé en courant électrique. Ce courant électrique charge un aimant touchant la bande passante, chargeant ainsi les particules sur la bande.

Ce type d’empreinte était capable de stocker une gamme de fréquences, beaucoup plus large que par le passé. Cette méthode est rapidement devenue un standard dans le monde entier.

D’autres développements ont permis d’enregistrer plusieurs pistes sonores sur la même bande.

La technologie a ensuite évolué, pour nous faire découvrir l’ère du numérique.

 

Prise de son numérique

👉 Le développement et la disponibilité de la technologie informatique étaient une condition préalable au son numérique.

La différence essentielle est qu’avec le numérique, il faut convertir ces ondes sonores en une série de 1 et de 0 pour pouvoir les stocker.

 

 

Tout comme dans l’enregistrement sonore analogique, un signal est capté par le microphone.

Mais il faut ensuite le digitaliser.

 

Méthode PCM

👉 La méthode standard pour ce faire est appelée PCM (Pulse Code Modulation).

Cette méthode PCM fonctionne en créant un modèle d’onde sonore, comme une série de 1 et de 0, en enregistrant des valeurs à des points spécifiques le long de l’onde, et en les transformant en code binaire.

 

 

Ces groupes de bits binaires sont appelés échantillons, et un convertisseur analogique-numérique effectue ce processus.

➡️ Pour lire la musique, le convertisseur numérique-analogique inverse ce processus. Ensuite, le signal électrique va à l’amplificateur et aux haut-parleurs.

La qualité du son est déterminée par le nombre de bits, utilisés pour stocker les informations pour chaque point, et le nombre de fois par seconde où il est enregistré.

💿 La norme de qualité CD utilise 16 bits pour enregistrer la valeur de chaque onde sonore, et le fait 44 100 fois par seconde. En comparaison, l’équipement d’enregistrement professionnel utilise 24 bits à, jusqu’à plus de 96 kHz.

 

Bonne qualité mais prend beaucoup de place

📁 Ce type d’enregistrement sonore offre une bonne qualité, mais présente un nouveau problème : la taille du fichier.

Quelques minutes d’enregistrement de qualité supérieure peut occuper des dizaines, voire des centaines de mégaoctets d’espace de stockage.

👉 Ce problème a été résolu en utilisant l’une des nombreuses normes de compression.

✅ L’une des plus populaires est le MP3.

Le MP3 permet une réduction significative de l’espace occupé par le fichier, tout en conservant une qualité suffisante pour la plupart des auditeurs.

 

Quelle est la principale différence entre l’audio analogique et numérique ?

La principale différence, entre l’audio analogique et numérique, se trouve dans la façon dont les informations audio sont stockées.

→ La technologie d’enregistrement audio analogique stocke ces informations, en créant une série de charges magnétiques le long de la bobine d’une bande magnétique.

→ La technologie audio numérique stocke les informations audio, sous la forme d’une série de valeurs numériques sur un disque dur.

Son analogique dans les détails

👉 Le son analogique est une onde continue (signal analogique). On ne peut donc pas détecter le moment précis où la hauteur change.

La capture de cette onde continue dans son intégralité, nécessite un système d’enregistrement analogique.

🎙️ Ce que le microphone reçoit correspond exactement, à ce qui est écrit sur le disque vinyle, ou la cassette.

On peut penser que l’analogique est la véritable représentation du son, au moment où il a été enregistré.

 

Bande magnétique

La bande magnétique est la méthode d’enregistrement, et de lecture audio analogique de la plus haute qualité. Les magnétophones fonctionnent sur le principe suivant :

→ Quand un courant électrique est envoyé dans un fil, un champ magnétique se forme autour du fil, et inversement.

→ Un magnétophone permet de prendre les ondes de courant électrique alternatif d’un microphone, et de les stocker sous forme de charges sur une bande magnétique.

→ Quand cette bande magnétisée est lue à travers le magnétophone, elle est ensuite reconvertie en courants électriques, qui peuvent être lus par un haut-parleur.

 

Enregistrer l’audio

Pour enregistrer de l’audio, un magnétophone envoie des signaux audio électriques à travers un fil enroulé, entourant un aimant qui est maintenu à proximité de la bande magnétique.

Cette bobine de fil entourant l’aimant s’appelle la tête d’enregistrement.

 

 

👉 Quand la bande traverse le champ magnétique créé par la tête d’enregistrement, les particules le long de la bande sont chargées magnétiquement. Le motif des charges magnétiques le long de la bande ressemble au signal audio, envoyé à travers la bobine de fil.

L’amplitude du signal audio est en corrélation avec l’amplitude des charges magnétiques créées sur la bande.

 

Lire l’audio

👉 Pour lire l’audio, le processus est inversé.

🔊 La bande magnétisée crée un courant électrique sur la tête de lecture, qui se connecte à un amplificateur pour pouvoir être lu par des haut-parleurs.

Il existe différents types de bandes et de magnétophones, qui affectent la qualité de l’audio enregistré.

💡 Les 2 variables principales sont la vitesse et la largeur de la bande.

 

Vitesse de bande

La vitesse à laquelle la bande passe devant la tête d’enregistrement, affecte la qualité de l’enregistrement.

➡️ Une vitesse de bande rapide produit un enregistrement avec une plus grande réponse en fréquence, moins de souffle et des pertes plus courtes.

La vitesse de la machine à bande est mesurée en pouces par seconde (Inch Per Second – ips).

Les vitesses courantes des magnétophones sont de 7-½ ips, 15 ips et 30 ips.

La norme pour un enregistrement professionnel est de 15 ips.

 

Largeur de la bande

➡️ La largeur de la bande joue également un rôle majeur dans la qualité de l’enregistrement.

👍 Une large bande permet un enregistrement de meilleure qualité.

La largeur de bande peut également être utilisée pour enregistrer plus de pistes, plutôt que d’améliorer la qualité audio d’une seule piste.

 

Vinyle

 

👉 Les vinyles sont le support standard pour les enregistrements audio analogiques.

Pour pouvoir distribuer l’audio à grande échelle, les enregistrements peuvent être copiés à partir d’une bande analogique, sur des disques vinyles.

Bien que la qualité sonore du vinyle ne soit pas aussi bonne que celle de la bande originale, le vinyle est plus facile à produire en masse. Il prend également moins de place et est plus durable.

Comparés aux bandes, les disques vinyles sont moins vulnérables aux aléas de l’environnement.

Alors que la bande peut être détruite par exposition magnétique, les disques vinyles sont immunisés contre les champs magnétiques, car ils utilisent un moyen de stockage audio différent.

 

Stockage des informations

Plutôt qu’une charge magnétique, les rainures texturées à la surface des disques vinyle stockent les informations audio.

Quand un vinyle tourne à une vitesse donnée, un stylet se déplace à travers les rainures de sa surface. Ce stylet se déplace en avant et en arrière avec les rainures, et crée un courant électrique dans un fil qui se connecte à un amplificateur, pour ensuite être lu par des haut-parleurs.

L’amplitude du signal audio est corrélée à l’intensité du mouvement du stylet.

Les vinyle ne sont utilisés que pour la lecture aujourd’hui.

 

Son numérique dans les détails

👉 Le son numérique n’est pas un enregistrement du son réel. C’est une combinaison de code binaire, représentant l’intensité et la hauteur du son à des intervalles précis, avec une précision relative.

Le code binaire est organisé selon un modèle spécifique, informant l’ordinateur de la façon de recréer le son lui-même.

Ce n’est pas une onde unique comme le son analogique, mais un composite de plusieurs segments, représentant des moments d’intensité et de hauteur.

Là où un enregistrement analogique est similaire à la fluidité d’un film, un enregistrement numérique est une photo en stop motion.

 

PCM (modulation par impulsions codées)

Comme vu précédemment, PCM est la méthode standard pour coder les signaux audio en informations binaires.

Dans l’enregistrement audio analogique, un modèle des ondes sonores est créé à l’aide d’une charge magnétique.

👉 Cependant, PCM conçoit un modèle des ondes sonores en stockant une séquence de valeurs numériques, qui représentent l’amplitude en plusieurs points le long d’une onde.

 

 

Ces valeurs sont représentées par des groupes de bits binaires, appelés échantillons. Chaque échantillon représente une valeur numérique dans une plage prédéterminée de valeurs possibles.

Ce processus s’appelle quantification, et est effectué par un Convertisseur Numérique Analogique (CNA).

 

 

Pendant la lecture d’un enregistrement numérique, les échantillons sont reconvertis en signaux électriques, puis envoyés aux haut-parleurs. Ce processus est effectué par le convertisseur numérique-analogique (DAC – Digital to Analog Converter ou CNA).

 

Profondeur de bits

Chaque échantillon représente une valeur dans une plage de valeurs possibles.

👉 La plage de valeurs possibles est déterminée par la profondeur de bits. Cette profondeur de bits décrit le nombre de bits inclus dans chaque échantillon.

Chaque bit peut représenter 2 valeurs possibles.

Les enregistrements qui utilisent plus de bits par échantillon, peuvent représenter une plage de valeurs plus large et avoir un bruit de fond beaucoup plus faible, par rapport aux enregistrements avec moins de profondeur de bits.

Chaque fois qu’un bit est ajouté, le nombre de valeurs possibles est doublé.

Alors qu’un bit peut représenter 2 valeurs, 2 bits peuvent représenter 4 valeurs etc.

 

Profondeur de bits	Valeurs possibles
1 bit	2
2 bits	4
4 bits	16
8 bits	256
16 bits (norme CD)	65 536
24 bits (norme professionnelle)	16 777 216

La profondeur de bits standard pour les CD est de 16 bits, ce qui permet 65 536 valeurs d’amplitude possibles.

La norme professionnelle, quant à elle, est une profondeur de bits de 24 bits. Cela permet d’avoir 16 777 216 valeurs d’amplitude possibles.

La plupart des studios professionnels enregistrent et mixent en virgule flottante 32 bits.

 

Taux d’échantillonnage

👉 Le taux d’échantillonnage détermine le nombre d’échantillons d’une onde sonore par seconde.

Ce taux est mesuré en Hertz (Hz). L’enregistrement avec une fréquence d’échantillonnage plus élevée, permet d’enregistrer des fréquences plus élevées.

Selon le théorème de Nyquist, l’échantillonnage numérique ne peut représenter fidèlement, que les fréquences inférieures à la moitié de la fréquence d’échantillonnage.

 

 

Si par exemple vous souhaitez capturer 20 kHz, la fréquence la plus élevée audible par l’homme, vous devrez utiliser une fréquence d’échantillonnage supérieure à 40 kHz.

💿 44,1 kHz est la fréquence d’échantillonnage standard pour les CD.

L’audio professionnel pour la vidéo utilise une norme de 48 kHz.

De nombreux enregistrements dépassent largement ces normes, avec des taux d’échantillonnage pouvant aller jusqu’à 96+ kHz.

Méthodes d’enregistrement

➡️ La façon la plus simple d’expliquer les processus d’enregistrement de l’audio analogique, par rapport à l’audio numérique est de les considérer comme des étapes, plutôt que comme 2 façons de faire complètement différentes.

🎤 Ce processus d’enregistrement consiste à utiliser un microphone, afin de pouvoir transformer le son original, en signaux électriques analogiques. Il permettra également l’impression sur des bandes maîtres analogiques (des grandes bobines ou des cassettes) par magnétisation, ou sur des vinyle avec des rainures en spirale.

⚡ L’enregistrement audio numérique nécessite également l’étape de transformation du son, en un signal analogique électrique.

Sauf qu’il étend le processus en convertissant ce signal analogique, en un signal numérique. Signal qui est une série de nombres binaires que le logiciel numérique peut lire et reproduire.

 

Bande passante audio

➡️ Chaque signal enregistré peut être reproduit à différentes résolutions, pour n’importe quel système audio. Mais la qualité sonore qui en résulte dépend fortement d’un facteur important.

Sa bande passante.

💡 Plus la bande passante audio du son d’origine est élevée, plus la qualité audio et la fidélité sera élevée.

Semblable à l’imagerie, il n’est pas possible d’agrandir une image basse résolution, et s’attendre à voir des détails de haute qualité dans l’image finale.

👍 L’audio analogique prend le dessus en matière de bande passante, car il est considéré comme illimité. Il peut être déplacé vers des résolutions plus élevées, sans pour autant compromettre la qualité audio.

Tandis que l’enregistrement numérique limite, et donne à l’enregistrement audio une bande passante fixe.

⚠️ Avoir une plus grande bande passante est crucial quand vous souhaitez augmenter le potentiel de votre audio. Et tout particulièrement lorsqu’il va être lu par des haut-parleurs de haute qualité (les haut-parleurs KEF par exemple).

 

Rapport signal sur bruit

👉 Le rapport signal sur bruit (SNR) est la quantité de bruit générée par le signal audio, enregistré sur les haut-parleurs. Il décrit la quantité de son souhaité par rapport au bruit indésirable.

SNR est exprimé en décibels. Ainsi, lorsqu’un équipement audio a un rapport signal/signal de 100 dB, cela signifie que le niveau du signal audio souhaité est supérieur de 100 dB, par rapport au niveau de bruit.

Plus le nombre est grand, moins il y a de bruit indésirable.

🔊 Les enregistrements numériques ont tendance à avoir un rapport SNR plus élevé, en particulier ceux avec des taux d’échantillonnage plus élevés.

➡️ Plus une fréquence d’échantillonnage est longue ou faible, plus il y a de risques de bruits indésirables. Quand les signaux audio sont numérisés, les ondes sonores ressemblent à des escaliers plutôt qu’à des courbes douces, créant et ajoutant ainsi du bruit numérique.

Les enregistrements sonores analogiques sont beaucoup plus fluides, mais ils peuvent toujours contenir des craquements occasionnels, dus à des enregistrements imparfaits sur du vinyle ou des bandes.

 

Perte de qualité

Les enregistrements audio analogiques peuvent se dégrader en qualité, à mesure que les vinyles et les cassettes vieillissent, et sont lus ou copiés à plusieurs reprises.

Les enregistrements numériques quant à eux restent les mêmes, grâce aux options de stockage plus sûres d’aujourd’hui.

Vous pourrez les lire et les copier à l’infini sans problème, et ils conserveront leur qualité d’origine pour toujours. À moins de manipuler le fichier, évidemment.

 

Polyvalence des médias

👉 L’audio numérique, comme toute forme de média numérique, est sans aucun doute plus polyvalent par rapport à son homologue analogique.

Alors que les fichiers audio analogiques ne sont lus que sur des magnétophones, et des tourne-disques, les fichiers numériques peuvent être stockés et lus de plusieurs manières.

💿 Ils peuvent être lus via un lecteur de CD, un smartphone, un lecteur MP3, par les plateformes d’hébergement multimédia comme Youtube et Twitch, et n’importe qui peut diffuser et télécharger cet audio.

Cela explique l’engouement pour la musique numérique, et la diminution significative des enregistrements analogiques ces dernières années. Même s’il existe encore un marché modeste pour les cassettes et les vinyles vintage.

 

Quelle méthode choisir et quand ? 🤔

Nous avons vu toutes les forces et faiblesses des signaux audio analogiques, par rapport aux signaux audio numériques.

👉 Maintenant vous savez qu’il n’y a pas de meilleure méthode pour écouter de la musique.

Les audiophiles et les collectionneurs de disques apprécient l’audio 100% analogique, car les tons sont plus chauds et créent une sorte de sensation impossible à reproduire.

De nombreuses plateformes audio numériques vantent leur son analogique, et de nombreux musiciens enregistrent encore aujourd’hui des musiques 100% analogique, jusqu’à un convertisseur numérique à la fin de la chaîne de signal.

Cependant, aucune plateforme analogique n’a jamais essayé de sonner plus numérique.

 

Stockage

Sur les points du stockage fiable et à long terme des données audio, de la facilité de partage et de réplication, et du plaisir de pouvoir écouter n’importe où, l’audio numérique est imbattable.

Il y a une raison pour laquelle les voitures ne sont pas équipées de magnétophones.

 

Niveau de bruit

L’une des plus grandes différences entre l’audio analogique et numérique est le niveau de bruit.

Sous le signal audio, qu’il s’agisse de musique, d’effets sonores ou de paroles, il y a du bruit.

Ce bruit peut provenir de l’environnement d’enregistrement, de problèmes avec le système ou encore d’appareils électroniques à proximité.

Même si vous éliminez tous les bruits de la pièce, il restera toujours le bruit inhérent au support d’enregistrement.

Idéalement, le rapport signal sur bruit doit être le plus grand possible. C’est là que l’audio analogique est vraiment en deçà de l’audio numérique.

Le bruit inhérent à la fois à la bande analogique et au vinyle, est nettement supérieur au bruit inhérent d’un système audio numérique standard.

On a tous déjà entendu le sifflement d’une bande sur un vieil enregistrement, ou les clics et les pops d’un vieux disque vinyle.

L’audio numérique a un plancher de bruit, mais il est extrêmement faible. Le plancher de bruit théorique d’un enregistrement numérique 24 bits est de -144 dB FS, ce qui est pratiquement inexistant.