Comment votre voix devient-elle des chiffres, et ce passage abîme-t-il le son ? Le convertisseur de votre interface mesure la tension du micro 48 000 fois par seconde et note chaque mesure. À la lecture, un second convertisseur relit ces chiffres et refabrique une tension continue pour vos enceintes. Rien n'est haché entre les deux : le fameux dessin en escalier est faux et la vidéo ci-dessus le démonte en 1 min 20.
Que fait exactement le convertisseur de votre interface ?
Un micro transforme la pression de l'air en une tension électrique qui monte et descend comme l'onde sonore. Pour la faire entrer dans un ordinateur, le convertisseur analogique vers numérique la lit 48 000 fois par seconde et écrit chaque valeur sous la forme d'un nombre. On dit qu'il échantillonne : il prélève un échantillon à chaque coup d'horloge. Un fichier WAV n'est rien d'autre qu'une très longue colonne de ces nombres. À la lecture, le convertisseur numérique vers analogique relit la colonne et fabrique une tension pour vos enceintes. Ces deux convertisseurs vivent dans votre interface audio.
Pourquoi le dessin en escalier est faux
Vous connaissez ce schéma : des points reliés par des marches avec la légende « le numérique c'est haché, l'analogique c'est lisse ». Il suppose que le convertisseur de sortie saute d'un nombre au suivant en marquant un palier, ce qu'il ne fait jamais.
Claude Shannon l'a démontré en 1949 en s'appuyant sur les travaux de Harry Nyquist publiés en 1928. Si le signal ne contient aucune fréquence supérieure à la moitié de la cadence de mesure, alors il existe UNE seule courbe qui passe par tous les points en respectant cette condition. Les nombres contiennent toute l'information sans la moindre perte. L'escalier n'est même pas candidat : ses angles droits demanderaient des fréquences énormes, bien au-dessus de la limite.
Pensez à un paquebot suivi par GPS toutes les dix secondes. Un paquebot a de l'inertie et ne sait pas zigzaguer : entre deux relevés, sa route est forcée. Un signal filtré à 24 kHz a la même inertie : il ne peut pas onduler plus vite que la limite, donc aucun creux ne peut se cacher entre deux mesures espacées de 20,8 microsecondes. À la sortie, le filtre de reconstruction du convertisseur lisse les points et retrouve cette courbe unique, la même onde qu'à l'entrée.
Les repères chiffrés à connaître
La règle tient en une ligne : la fréquence la plus haute que l'on peut enregistrer vaut la moitié de la cadence de mesure. À 44,1 kHz (la cadence du CD) la limite est à 22,05 kHz. À 48 kHz (la norme de la vidéo) elle est à 24 kHz. À 96 kHz elle monte à 48 kHz. L'oreille humaine s'arrête vers 20 kHz au mieux, donc le 48 kHz couvre tout l'audible avec une marge de 4 kHz pour le filtre.
Avant la mesure, un filtre coupe tout ce qui dépasse la limite, parce qu'une fréquence trop haute ne disparaît pas : elle se replie dans l'audible. Un parasite à 30 kHz mesuré à 48 kHz ressortirait à 18 kHz (48 moins 30). Pour vous donner l'échelle, un la à 440 Hz reçoit 109 mesures par période, un 10 kHz en reçoit un peu moins de 5 et un 20 kHz seulement 2,4. Cela paraît maigre et pourtant le théorème dit que c'est assez.
Qu'est-ce que cela change au studio ?
Première conséquence, cela vous libère d'une inquiétude : le convertisseur n'est pas l'endroit où votre son se dégrade. Vous pouvez le vérifier en branchant un oscilloscope sur sa sortie : vous verrez une belle sinusoïde sans la moindre marche. Si vous zoomez à fond sur une forme d'onde dans votre logiciel, vous verrez les points de mesure reliés par des traits : une aide visuelle et non le signal qui sort de l'interface.
Côté réglages, fixez la cadence du projet avant la première prise et gardez-la jusqu'au bout : un fichier à 48 kHz lu dans un projet à 44,1 kHz ralentit et baisse d'environ un demi-ton et demi, un piège détaillé dans l'article sur les fichiers audio qui se décalent dans Cubase. Enregistrez en 24 bits pour profiter de la réserve décrite dans l'épisode sur le bouton gain. Et mettez votre énergie là où elle compte : le placement du micro, la pièce et le niveau d'entrée pèsent cent fois plus que le choix entre 48 et 96 kHz.
Les idées reçues qui ont la vie dure
« Le numérique perd ce qu'il y a entre les points. » Il ne perd rien de ce qui se trouve sous la limite. Entre deux mesures, la courbe reconstruite peut même dépasser les points : c'est pour cela que les limiteurs modernes mesurent en « true peak », comme l'explique l'article sur le loudness. « Les marches viennent des 24 bits. » L'axe vertical est bien arrondi à la valeur la plus proche, mais cette erreur d'arrondi se comporte comme un souffle infime situé loin sous le bruit de n'importe quel préampli et jamais comme un escalier. Franchement, la seule marche que vous entendrez un jour est celle d'un fichier coupé net au montage sans fondu : elle fait clic.
Du coup, la prochaine fois que vous verrez un escalier dans un schéma, vous saurez qu'il décrit un raccourci de dessinateur et non votre son.
44,1 ou 48 kHz : lequel choisir en home studio ?
Les deux couvrent tout l'audible : le 44,1 kHz vient du CD et le 48 kHz de la vidéo. Prenez 48 kHz si votre musique peut finir sur une vidéo ou un film. Choisissez avant la première prise et convertissez tout fichier importé à la cadence du projet.
Le 96 kHz ou le 192 kHz améliorent-ils la qualité du son ?
Ils n'améliorent pas la finesse de la courbe, qui est déjà totale. Ils donnent une marge plus large pour le filtre et pour certains traitements qui créent des fréquences très hautes, comme les saturations. En échange, les fichiers pèsent deux ou quatre fois plus lourd et le processeur travaille davantage.