Quelle est la différence entre l’audio et le son ?

👉 Quand on s’intéresse aux équipements audio, les termes son & audio sont utilisés de manière récurrente.

💡 Connaître la différence entre ces termes permet de mieux comprendre, comment fonctionnent les équipements de sonorisation.

 

Donc, quelle est concrètement la différence entre le son & l’audio ? 🤔

 

➡️ La principale différence entre le son et l’audio est leur forme d’énergie.

Le son est une énergie ondulatoire mécanique (ondes sonores longitudinales) qui se propage à travers un milieu, provoquant des variations de pression dans le milieu.

L’audio est constitué d’énergie électrique (signaux analogiques ou numériques) qui représentent électriquement le son.

 

C’est quoi le son ?

👉 Le son est une vibration qui se propage, généralement, sous la forme d’une onde de pression longitudinale audible, à travers un milieu de transmission comme un gaz, un liquide ou un solide.

C’est une énergie ondulatoire mécanique.

Ces ondes peuvent parcourir de longues distances, transportant de l’énergie au cours de son voyage.

Bien que les ondes puissent voyager loin, le mouvement du milieu (qui doit posséder de l’élasticité et de l’inertie) est très limité. Les particules n’oscillent pas loin de l’équilibre.

 

➡️ Mais notre sens de l’ouïe est plus basé sur l’audio, que sur le son.

👂 ⚡ 🧠  Notre cerveau reçoit des signaux électriques produits dans l’oreille, qui reproduisent les ondes sonores.

Les ondes sonores provoquent de minuscules variations de pression, et de déplacement, dans leur milieu en pics et en creux. Pour les particules du milieu, une onde sonore applique un maximum de raréfaction et de compression en cycles.

La fréquence de ces cycles est mesurée en Hertz (cycles/seconde).

 

Fréquence des cycles

👉 Les ondes sonores sont généralement constituées de nombreuses fréquences, qui se chevauchent.

Quand ces fréquences sont sonnées ensemble, elles donnent le son.

• Le son audible pour les humains se situe dans la gamme de fréquences de 20 Hz, et 20 000 Hz
• Les infrasons sont des sons inaudibles en dessous de 20 Hz
• Les ultrasons sont des sons inaudibles au-dessus de 20 000 Hz

 

➡️ Les courbes de Fletcher-Munson sont une excellente ressource, pour relier notre sensibilité auditive à travers le spectre sonore audible.

 

 

Le son peut voyager à travers différents environnements, à différentes vitesses.

Quelques exemples :

• Air à 20°C : 343 m/s
• Air à 0°C : 341 m/s
• Eau : 1482 m/s
• Acier : 5960 m/s

 

C’est quoi l’audio ?

👉 L’audio est une énergie électrique (active ou potentielle) qui représente le son.

👂 Les fréquences audio, comme le son, se situent dans la plage audible, pour les humains, de 20 Hz à 20 000 Hz.

 

Mais contrairement au son, il n’y a pas de fréquences audio infra ou ultra.

L’audio peut encore être différencié en 2 catégories :

• Analogique
• & numérique

 

L’audio analogique

👉 L’audio analogique représente le son, sous la forme d’une tension électrique alternative (qu’elle soit active ou potentielle).

Il représente le son avec une tension alternative qui coïncide avec le son. Dans une conversion parfaite entre le son et l’audio (ou l’inverse), ces tensions alternatives auraient les mêmes fréquences et amplitudes relatives, que les ondes sonores.

Les convertisseurs (transducteurs) embarquent des micros (son en audio), des haut-parleurs et des écouteurs (audio en son).

➡️ L’audio analogique peut voyager dans un équipement audio analogique, en cours de traitement et de lecture. Il peut également être enregistré par des moyens analogiques (sur bande, vinyle, etc.), afin d’être stocké pour une lecture ultérieure.

Lors de la lecture d’un vinyle ou d’une bande, des tensions CA (signaux audio) traversent un système de circuits, jusqu’à un transducteur de lecture.

Les synthétiseurs analogiques créent également de l’audio analogique. L’audio analogique n’est pas toujours être créé initialement à partir du son, par un transducteur comme un micro.

 

L’audio numérique

👉 L’audio numérique représente le son comme une série de nombres binaires.

 

 

L’audio numérique est comme une représentation numérique de l’audio analogique.

Fondamentalement, il représente le son de la même manière, basée sur la forme d’onde, que l’analogique.

➡️ La grande différence est que le numérique est discret plutôt que continu.

 

Les formes d’onde audio numériques sont représentées par de minuscules échantillons d’amplitudes variables, qui sont empilés les uns après les autres, afin de construire une représentation d’un signal audio.

L’audio numérique peut être stocké sur des disques durs (et des CD), des serveurs et tout autre endroit où un fichier numérique peut être conservé.

 

Formats de fichiers audio numériques courants

• .aiff : format de fichier audio standard non compressé de qualité CD utilisé par Apple
• .flac : format de fichier pour le Free Lossless Audio Codec, un codec de compression open source sans perte
• .mp3 : codec audio open source avec perte, spécifiquement optimisé pour la compression transparente de l’audio stéréo à des débits de 160 à 180 kbit/s
• .wav : format de conteneur de fichiers audio standard utilisé principalement sur les PC Windows. Couramment utilisé pour stocker des fichiers audio non compressés (PCM) de qualité CD

👉 Contrairement à l’analogique, les signaux audio numériques peuvent être reproduits à l’infini sans perte de qualité.

Pour pouvoir écouter de l’audio numérique, celui-ci doit d’abord être converti en analogique afin de piloter les haut-parleurs, ou les écouteurs (qui sont analogiques).

➡️ Cela se fait avec un convertisseur numérique-analogique.

🎤 Pour pouvoir enregistrer de l’audio numérique avec un micro, il faut convertir le signal audio analogique du micro en signaux numériques. Cela se fait avec un convertisseur analogique-numérique.

👉 Certains micros (comme les micros USB) ont ces DAC intégrés dans leurs conceptions. La plupart des autres micros auront besoin d’un DAC séparé (table de mixage numérique, interface audio etc.).

 

Les signaux audio voyagent à quelle vitesse ?

⚡ L’audio est une représentation électrique du son.

👉 L’électricité a le potentiel de se déplacer à la vitesse de la lumière (299 792 458 m/s – 200 000 km/s dans le vide).

Cela dit, les signaux audio électriques voyagent beaucoup plus lentement, en raison du support qu’ils traversent.

 

Même si les signaux micro, comme tous les signaux électriques, ont le potentiel de voyager à la vitesse de la lumière, dans la pratique, ils n’atteignent jamais cette vitesse.

Les signaux audio transmis sans fil voyagent via des fréquences radio dans l’air, à la même vitesse que la lumière.

 

Comment le son et l’audio sont-ils mesurés & représentés ?

👉 La mesure est essentielle pour manier efficacement le son et l’audio.

Il y a de nombreuses façons de mesurer et de décrire le son, et de nombreuses manières de mesurer et de décrire l’audio.

Le son et l’audio sont assez similaires. Mais lors de la mesure du son et de l’audio, des mesures différentes sont utilisées.

➡️ Le son et l’audio sont tous deux mesurés en termes de niveau/amplitude, et de fréquence.

 

Fréquences du son et de l’audio

👉 Les fréquences sonores et audio représentent la même chose, et sont mesurées de la même manière dans la gamme de l’audition humaine (20 Hz – 20 000 Hz).

L’amplitude des fréquences est cependant mesurée différemment.

La mesure des niveaux/amplitudes de l’audio est différente de celle du son.

➡️ L’audio est parfois caractérisé par la bande passante, qui représente la différence entre la fréquence la plus élevée, et la fréquence la plus basse du signal audio.

 

Niveau sonore/Amplitude

Le niveau/amplitude du son est généralement mesuré en :

• Pression sonore
• Décibels Niveau de pression acoustique (dB SPL)

 

Pression acoustique

➡️ La pression acoustique est l’écart de pression localisé, par rapport à la pression atmosphérique dans un milieu, qui est causé par une onde sonore dans ce milieu.

L’unité SI de mesure de la pression acoustique est le Pascal.

 

1 Pascal est égal à 1 Neuton par mètre carré.

La pression atmosphérique standard au niveau de la mer, est donnée à 101 325 Pa.

L’écart causé par le son doit être inférieur à cela (sinon un bang sonique risque de se produire), et est souvent beaucoup plus petit que cette valeur.

 

• Le seuil d’audition (en Pascals) est de 2,00.10 ^-5 Pa au niveau de l’oreille
• Les ondes sonores d’une conversation sont d’environ 0,002 à 0,02 Pa (à 1 mètre de l’oreille)
• Le seuil de douleur est de 200 Pa au niveau de l’oreille

 

La pression acoustique est une valeur linéaire.

 

Décibels Niveau de pression acoustique (dB SPL)

👉 dB SPL est défini par l’équation suivante : dB SPL = 20 log ₁₀  (P ₁ /P ₀ )

P ₁ est le niveau de pression acoustique mesuré du son.
p0 est une valeur de référence de 20μPa, qui correspond au seuil bas de l’audition humaine (dans des oreilles saines).

94 dB SPL est égal à 1 pascal de pression acoustique.

 

• Le seuil d’audition (en dB SPL) est de 0 dB SPL au niveau de l’oreille
• Les ondes sonores d’une conversation sont d’environ 40 à 60 dB SPL (à 1 mètre de l’oreille)
• Le seuil de douleur est de 140 dB SPL au niveau de l’oreille

 

Contrairement à la pression acoustique, le niveau de pression acoustique en décibels est logarithmique.

 

Niveau/Amplitude audio

Le niveau/amplitude de l’audio est généralement mesuré en :

• Tension RMS en millivolts (mV)
• Décibels volts (dBV)
• Décibels déchargés (dBu)
• Décibels pleine échelle (dBFS)

 

Tension RMS (mV ou V)

➡️ Les tensions CA qui composent les signaux audio sont généralement mesurées en millivolts, ou en volts RMS (root mean square – racine carrée moyenne).

Avec des signaux électriques alternatifs, ils représentent la valeur d’un courant continu qui produirait la même dissipation de puissance moyenne, dans une charge résistive.

 

👉 La tension RMS donne une bonne idée de la force effective du signal, plutôt que de l’amplitude des pics et des creux du signal CA.

La tension réelle d’un signal alternatif est de 0 à certains points de son cycle, donc RMS est utile pour comprendre la tension effective du signal.

La valeur moyenne d’une tension alternative à fréquence unique (avec une amplitude fixe) serait de 0 volt, quelle que soit l’amplitude. Le signal, sur une longueur d’onde complète, présenterait autant de tension positive que de tension négative.

 

Décibels Volts (dBV)

Les dBV sont des décibels par rapport à 1 volt, quelle que soit l’impédance.

dBV = 20 log (V ₂ /V ₁)

V ₁ est la tension de référence de 1 V
V ₂ est la tension RMS du signal (en volts)

👉 C’est généralement utilisé pour mesurer la tension RMS de sortie des micros. Il est également utilisé pour désigner l’audio de niveau ligne grand public (-10 dBV).

 

Décibels déchargés (dBu)

👉 Les dBu sont des décibels par rapport à √0,6 V ≃ 0,775 volt, quelle que soit l’impédance, bien que basés sur une impédance de signal de 600 Ω de charge dissipant 0 dBm (1 mW).

La tension de référence provient de V = √600 Ω • 0,001 W.

dBu = 20 log ₁₀ (V ₂ /V ₁)

V ₁ est la tension de référence de √0,6 V ≃ 0,775 volt
V ₂ est la tension RMS du signal (en volts)

dBu est généralement utilisé dans les équipements audio professionnels, où le niveau de ligne professionnel est réglé sur +4 dBu, et l’équipement est calibré pour afficher 0 sur les VU-mètres, quand un signal de +4 dBu est appliqué.

 

Décibels pleine échelle (dBFS)

👉 Les dBFS sont des décibels à pleine échelle.

Ils se rapportent au plafond numérique de 0 dBFS, où l’écrêtage se produira sur l’audio numérique.

Les sorties audio numériques doivent rester inférieures à 0 dBFS, afin d’éviter toute distorsion numérique indésirable.

 

Mesures sonores courantes

• Timbre
• Intensité sonore (perçue)
• Champ (libre ou diffus)
• Directionnalité
• Hauteur
• Mesure de la durée

 

Timbre

👉 Timbre est un terme utilisé pour décrire les caractéristiques d’un son, qui le différencie d’un autre son avec la même hauteur, et la même intensité.

Les principaux facteurs de timbre comprennent le contenu harmonique d’un son, et les caractéristiques dynamiques du son comme le vibrato, et l’enveloppe d’attaque-décroissance.

 

Intensité sonore (perçue)

👉 L’intensité sonore perçue est une grandeur psycho-acoustique.

Le volume sonore perçu est complexe et difficile à mesurer, même si le phon (40 dB SPL à 1 kHz) soit couramment utilisé.

➡️ Cependant, les sons ne se produisent pas uniquement à une seule fréquence, et ne produisent généralement pas des niveaux de pression acoustique constants.

 

Champ (libre ou diffus)

👉 Le son est parfois mesuré par des champs sonores, qui aident à décrire les positions spatiales de la source sonore, et de l’observateur sonore (auditeur, micro etc.).

Quand le son rayonne à partir d’une source sonore, il peut se rendre directement à l’observateur, ou il peut atteindre l’observateur indirectement après avoir été réfléchi.

➡️ Le champ libre représente un champ acoustique où seul le son direct est présent. Le champ diffus représente un champ acoustique où seul le son réfléchi est présent.

 

Directionnalité

👉 Bien que le son rayonne, en général, de sa source sonore dans toutes les directions, il peut être considéré comme directionnel. En particulier à des fréquences élevées.

➡️ La directivité est un facteur dans le son, bien qu’il soit impossible de vraiment mesurer avec précision.

 

Hauteur

👉 La hauteur est une propriété musicale perceptive, qui indique si une note est plus haute ou plus basse qu’une autre, et est largement basée sur la fréquence fondamentale de la note.

La hauteur est une partie essentielle de la notation musicale, de la mélodie et de l’harmonie.

 

Mesure de la durée

👉 Une méthode de mesure de la durée globale du son, consiste à chronométrer la vibration initiale du son au retour à l’équilibre du bruit ambiant (fin du son).

Cependant, l’enveloppe d’attaque/décroissance est également importante pour la durée.

➡️ Cette enveloppe permet de mesurer l’évolution du son, à mesure qu’il se développe et se dissipe dans le milieu.

 

Mesures audio courantes

• Distorsion
• Rapport signal sur bruit
• Impédance du signal
• Fréquence d’échantillonnage (numérique)
• Profondeur de bits (numérique)
• Symétrique ou asymétrique (signal analogique)

 

Distorsion

👉 La distorsion est une altération de la forme d’onde originale d’un signal audio.

⚡ Elle se produit généralement lorsque le signal surcharge l’électronique, dans laquelle il passe.

Cela peut être dû à un son très fort, mais est généralement provoqué par un gain trop important.

 

Saturation

👉 La distorsion audio analogique se produit généralement sous forme de saturation.

La saturation se produit quand un équipement audio analogique (circuits de micro et de console, tubes, transistors, bande, amplificateurs, etc.) est surchargé.

➡️ La saturation est une forme de distorsion, qui ajoute des harmoniques agréables au signal audio.

❌ La distorsion audio numérique n’est, cependant, pas si appréciée des auditeurs…

 

Rapport signal sur bruit

👉 Le rapport signal/bruit d’un signal audio est le rapport entre le niveau du signal, qui représente le son voulu et la partie du signal qui représente le bruit.

🎙️ Le bruit peut être capté dans un micro, à partir du son ambiant, et être présent dans un signal audio.

⚡ Il peut également être introduit par des interférences électromagnétiques, provenant du secteur ou des ondes radio.

 

Une autre source courante de bruit est l’électronique (amplis, tubes, transistors, transformateurs, etc.) d’un circuit audio.

Le rapport signal sur bruit est généralement mesuré en décibels, car les décibels sont intrinsèquement un rapport et sont déjà utilisés pour décrire les niveaux de signal.

💡 Le SNR est parfois inclus dans la fiche technique d’un micro.

 

Impédance du signal

➡️ L’impédance électrique est la mesure de l’opposition, qu’un circuit présente à un courant alternatif lorsqu’une tension est appliquée.

Cela peut être considéré comme une résistance CA.

 

👉 Si l’impédance est trop élevée, un signal audio ne pourra pas traverser le câble, ou le circuit, sans grave dégradation.

Les transistors et les tubes sont souvent utilisés dans les micros, comme convertisseurs d’impédance, afin de réduire l’impédance du signal audio. Les transformateurs abaisseurs ont également un effet similaire sur l’impédance.

Pour un transfert de tension maximal d’un équipement audio à un autre, il est nécessaire de ponter les entrées et les sorties.

 

Taux d’échantillonnage (numérique)

👉 L’audio numérique est une représentation de l’audio analogique, qui est une représentation du son.

Les formes d’onde audio analogiques sont continues par nature.

Les signaux audio numériques, quant à eux, sont discrets.

 

➡️ L’audio numérique prend des instantanés très rapides d’un signal audio, et les place les uns après les autres, dans le but de créer une représentation du son.

👂 Pour nos oreilles, l’audio numérique est une excellente représentation du son.

Nos oreilles ne peuvent même pas faire la distinction entre ces instantanés de son, ce qui fait que la lecture audio numérique nous semble totalement normale.

 

Échantillons

👉 On appelle ces instantanés des échantillons.

Le taux d’échantillonnage d’un signal numérique est le nombre d’échantillons par seconde d’audio.

Les fréquences d’échantillonnage incluent 44,1 kHz (44 100 échantillons/seconde), et 48 kHz (48 000 échantillons par seconde).

44.1 est généralement utilisé pour la musique, tandis que 48 est généralement utilisé pour la vidéo.

Profondeur de bits (numérique)

👉 Pour chaque échantillon, la forme d’onde numérique doit avoir une amplitude spécifique.

La profondeur de bits représente le nombre d’amplitudes possibles, qu’un échantillon peut avoir dans un signal audio numérique.

Chaque bit de la chaîne de bits peut être un 1 ou un 0.

Pour chaque augmentation de la profondeur de bits, le nombre d’amplitudes possibles est doublé.

Audio équilibré ou déséquilibré (signal analogique)

👉 Les signaux audio sont définis comme étant symétriques ou asymétriques.

Notamment pour les câbles audio et les entrées et sorties audio.

 

➡️ Les câbles asymétriques transportent l’audio sur un fil d’envoi, et un fil de retour/blindé.

Ce système est sensible aux interférences électromagnétiques, et ne peut pas transporter l’audio sur de longues distances sans dégrader le signal.

 

➡️ Les câbles symétriques transportent le signal audio sur 2 fils.

Un fil transporte le signal en polarité positive, et l’autre transporte le signal en polarité négative.

Un troisième fil fait office de protection (mise à la terre).