Qualité sonore

La qualité sonore est généralement une évaluation de la précision, de la fidélité ou de l'intelligibilité de la sortie audio d'un appareil électronique. La qualité peut être mesurée de manière objective, par exemple lorsque des outils sont utilisés pour évaluer la précision avec laquelle l'appareil reproduit un son d'origine ; ou elle peut être mesurée de manière subjective, par exemple lorsque des auditeurs humains réagissent au son ou évaluent sa similitude perçue avec un autre son.

La qualité sonore d'une reproduction ou d'un enregistrement dépend de plusieurs facteurs, notamment de l'équipement utilisé pour le réaliser, du traitement et du matriçage effectués sur l'enregistrement, de l'équipement utilisé pour le reproduire, ainsi que de l'environnement d'écoute utilisé pour le reproduire. Dans certains cas, un traitement tel que l'égalisation , la compression de la plage dynamique ou le traitement stéréo peut être appliqué à un enregistrement pour créer un son sensiblement différent de l'original, mais qui peut être perçu comme plus agréable pour un auditeur. Dans d'autres cas, l'objectif peut être de reproduire un son aussi proche que possible de l'original.

Lorsqu'elle est appliquée à des appareils électroniques spécifiques, tels que des haut-parleurs , des microphones , des amplificateurs ou des écouteurs , la qualité sonore fait généralement référence à la précision, les appareils de meilleure qualité offrant une reproduction plus précise. Lorsqu'elle est appliquée à des étapes de traitement telles que le mastering d'enregistrements, la précision absolue peut être secondaire par rapport aux préoccupations artistiques ou esthétiques. Dans d'autres situations encore, comme l'enregistrement d'une performance musicale en direct, la qualité audio peut faire référence au placement approprié des microphones dans une pièce pour utiliser de manière optimale l'acoustique de la pièce .

L'audio numérique est stocké dans de nombreux formats. La forme la plus simple est le PCM non compressé , où l'audio est stocké sous forme d'une série d' échantillons audio quantifiés espacés à intervalles réguliers dans le temps. Comme les échantillons sont rapprochés dans le temps, des fréquences plus élevées peuvent être reproduites. Selon le théorème d'échantillonnage , tout signal à bande passante limitée (qui ne contient pas de composante sinusoïdale pure), bande passante B, peut être parfaitement décrit par plus de 2B échantillons par seconde, ce qui permet une reconstruction parfaite du signal analogique à bande passante limitée. Par exemple, pour une bande passante auditive humaine comprise entre 0 et 20 kHz, l'audio doit être échantillonné à plus de 40 kHz. En raison de la nécessité de filtrer les fréquences ultrasoniques résultant de la conversion en signal analogique, des fréquences d'échantillonnage légèrement plus élevées sont utilisées en pratique : 44,1 kHz ( CD audio ) ou 48 kHz ( DVD ).

En PCM, chaque échantillon audio décrit la pression acoustique à un instant donné avec une précision limitée. Cette précision limitée entraîne une erreur de quantification , une forme de bruit qui s'ajoute à l'enregistrement. Pour réduire l'erreur de quantification, une plus grande précision peut être utilisée dans chaque mesure au détriment d'échantillons plus grands (voir profondeur de bits audio ). Avec chaque bit supplémentaire ajouté à un échantillon, l'erreur de quantification est réduite d'environ 6 dB . Par exemple, un CD audio utilise 16 bits par échantillon et, par conséquent, il aura un bruit de quantification d'environ 96 dB inférieur au niveau de pression acoustique maximal possible (lorsqu'il est additionné sur toute la bande passante).

La quantité d'espace nécessaire pour stocker le PCM dépend du nombre de bits par échantillon, du nombre d'échantillons par seconde et du nombre de canaux. Pour l'audio CD, cela correspond à 44 100 échantillons par seconde, 16 bits par échantillon et 2 canaux pour l'audio stéréo, soit 1 411 200 bits par seconde. Cependant, cet espace peut être considérablement réduit grâce à la compression audio . Dans la compression audio, les échantillons audio sont traités à l'aide d'un codec audio . Dans un codec sans perte, les échantillons audio sont traités sans supprimer d'informations en regroupant les échantillons répétitifs ou redondants dans une forme stockée plus efficacement. Un décodeur sans perte reproduit ensuite le PCM d'origine sans modification de la qualité. La compression audio sans perte permet généralement une réduction de 30 à 50 % de la taille du fichier. Les codecs audio sans perte courants incluent FLAC , ALAC , Monkey's Audio et d'autres.

Si une compression supplémentaire est nécessaire, il est possible d'utiliser une compression audio avec perte telle que MP3 , Ogg Vorbis ou AAC . Dans ces techniques, les techniques de compression sans perte sont améliorées par le traitement audio pour réduire la précision des détails qui sont peu probables ou impossibles à percevoir pour l'audition humaine en utilisant les principes de la psychoacoustique . Après la suppression de ces détails, une compression avec perte peut être appliquée au reste pour réduire considérablement la taille du fichier. La compression audio avec perte permet donc une réduction de 75 à 95 % de la taille du fichier, mais présente le risque de réduire potentiellement la qualité audio si des informations importantes sont supprimées par erreur.