Ce terme est omni présent en audio numérique, on le voit partout dans les fiches techniques des interfaces audio notamment. Mais que signifie-t-il exactement ?
L’échantillonnage est une opération qui consiste à prélever à intervalles pré-définis plusieurs mesures d’un signal. Ce principe est à la base du numérique (photo, son, vidéo). Dans le cas de l’audio, ça permet de convertir un signal analogique issu d’un micro, ou d’un synthé hardware par exemple en un signal numérique exploitable par un ordinateur.
La fréquence de cet échantillonnage (en Hertz) définit combien de valeurs sont prélevées par unité de temps. Pour une fréquence d’échantillonnage de 44,1 kHz (44100 Hertz), le signal audio est mesuré 44100 fois par unité de temps ; dans notre cas, la seconde.
Voici un signal sonore très simplifié représenté par la sinusoïde noire. En rouge, ce sont les mesures qui sont relevées pour échantillonner ce signal.
Plus ces mesures seront nombreuses et plus la numérisation du signal sera fidèle.
CHOIX DE LA FRÉQUENCE D’ÉCHANTILLONNAGE
Le théorème de Nyquist-Shannon nous dit que notre fréquence d’échantillonnage doit être au minimum 2 fois supérieure à la fréquence maximale que l’on veut reproduire. Lorsqu’il a fallu choisir une valeur pour la musique, on a pris en compte la fréquence max que l’oreille humaine entend soit 20 kHz environ, soit 40 kHz minimum. Au final, c’est 44,1 kHz qui a été gardée. Mais pourquoi une telle valeur ?
POURQUOI 44,1 kHz ?
En effet, pourquoi a-t-on choisi un chiffre qui ne donne pas rond et pas une valeur de 40 kHz par exemple ? Pour commencer, il n’est pas possible techniquement d’assurer un échantillonnage propre sans prendre une petite marge. Donc une fréquence d’échantillonnage faisant exactement le double de notre fréquence maximum de 20 kHz ne suffirait pas. Ensuite, cette fréquence de 44,1 kHz n’a pas été créée pour l’audio numérique et le CD mais elle existait déjà et était utilisée pour les magnétoscopes à bande. Elle a donc été ré-utilisée.
44,1 kHz reste aujourd’hui la valeur de base en audio numérique et toutes les interfaces audio commercialisées actuellement gèrent cette fréquence au minimum. Le CD audio lui (bien qu’en déclin) utilise toujours 44,1 kHz comme fréquence d’échantillonnage. Si elle est traditionnellement utilisée en musique, pour ce qui est de la télévision et tout ce qui se rapporte à la vidéo, on utilise 48 kHz et ses multiples (96 kHz, 192 kHz) tout comme on utilise 88,2 kHz en musique voir même 176,4 kHz.