La numérisation

Numériser signifie transformer un signal analogique quelconque en une séquence de nombres.

Un signal analogique est une grandeur quelconque variant dans le temps de façon continue. Un son par exemple est un signal analogique. Il se caractérise par des variations continues de la pression de l'air. Notre oreille dispose d'une membrane sensible aux variations de pression (tympan). L'influx électrique qui en résulte est interprété comme un son par notre cerveau.

Un peu comme une oreille, un microphone permet de transformer des variations de pression en signal électrique. Ce signal est l'image la plus fidèle possible du son (ça dépend évidemment de la qualité du micro, et notamment de la légèreté de sa membrane).

Pour transmettre, enregistrer et restituer ce son, on utilise des techniques "analogiques" qui se contentent d'amplifier et de traiter un signal électrique. La restitution se fait par un haut parleur, qui est une sorte de micro à l'envers : le signal électrique fait bouger la membrane, ce qui crée des variations de pression etc...

Le problème est que ce signal est fragile, et que si il est altéré (longue ligne, parasite, défaut du support d'enregistrement), il n'est pas possible de restituer le signal original. De plus, les lignes téléphoniques ont une bande passante de 300 à 3400 Hz, ce qui est insuffisant pour diffuser ou transmettre correctement de la musique.

Pour pouvoir contrôler le signal on a donc développé la numérisation. Une fois numérisé, il est facile de vérifier que le code n'est pas altéré, on peut même effectuer des corrections en temps réel. La numérisation consiste à découper le temps en tranches égales et parfaitement définies (fréquence d"échantillonnage), et à chaque intervalle de temps, de mesurer la grandeur du signal électrique au moyen d'un Convertisseur Analogique / Numérique (CAN ou DAC pour Digital Analog Converter). 
Selon la qualité requise, on utilise des convertisseurs d'une précision de 12 à 18 bits (voir plus, je ne sais pas). Le résultat de la mesure est donc une succession de mots de 12 à 18 bits, un par période d'échantillonnage (deux en stéréo). La définition temporelle (fréquence d'échantillonnage et donc de reproduction) et la définition dynamique (précision d'échantillonnage) conditionnent évidemment la qualité de la reproduction du son. Plus la fréquence et la précision d'échantillonnage sont élevés, plus fidèle est le son.

Ce codage est dit "codage linéaire". C'est celui-ci qui est utilisé dans les DAT (Digital Audio Tape) et CD audio. (pour simplifier, 44.1 kHz 16 bits stéréo) ou celui des fichiers WAV.

Avantage: La restitution d'un tel signal est une image très fidèle (bien qu'en "escalier" !) du signal original.

Inconvénient: Une quantité d'information astronomique ! Un CD de 74 minutes d'audio hifi "pèse" environ 650 Mo ! Cela pose des problèmes de transport par réseau, que ce soit en différé (qui enverrait un fichier de 650 Mo par téléphone, même découpé en pistes et compressé par un zip quelconque, les fichiers restent énormes) ou en direct (radio/télé) : Il faudrait un réseau supportant un débit de plusieurs centaines de kbit/s : hors de prix. La taille des supports de stockage n'est pas négligeable (un discman est plutôt encombrant).

Pour pallier à ces difficultés, des algorithmes de compression *destructifs* ont été développés, dans le but de réduire la quantité d'information nécessaire à une bonne restitution du son (1/10 environ). On appelle ça le codage compressé. Ce système est utilisé en diffusion de reportage : sport (Bande passante 7kHz mono sur 64 ou 128 kbit/s, soit un ou deux canaux B RNIS et même sur modem analogique à 33 kbit/s, donc sur RTC) ou concert (BP 16 kHz ou 20 kHz stéréo sur 256 ou 384 kbit/s soit 4 à 6 canaux B). Il est aussi utilisé par le grand public dans les MD (mini-discs) et par les internautes dans les fichiers MP3 ou RealAudio. Il commence à exister sur le marché grand public, des lecteurs de MP3 à carte flash comme le Rio (aucune mécanique tournante, donc théoriquement une grande fiabilité). Pour le moment, les cartes flash sont assez chères.