L’information numérique est aujourd’hui de plus en plus présente dans le quotidien sous la forme d’ordinateurs, de CD et/ou DVD, de télévisions, de téléphones, de baladeurs numériques (comme le baladeur MP3), etc …

 Mais comment peut-on expliquer le développement accru de ce procédé ? 

Tout au long de ce dossier nous avons vu que l’information numérique se départageait de l’information analogique, principalement par le fait qu’elle est discontinue, ne prenant qu’un certain nombre de valeurs strictes sur un intervalle défini. Ce qui peut être vu comme un défaut est aussi une qualité. Elle permet une plus grande compacité de l’information et est gage d’une meilleure conservation de l’information.

 La chaîne du son comporte de nombreuses étapes et transformations, qui sont autant de risques de dégradations pour le signal sonore.

en analogique : les amplitudes des signaux sont faibles (environ 1 Volt) ; le moindre changement - même d'un millième de volt (0,1%) - provoque une déformation, une distorsion du signal analogique. Un bruit blanc appelé souffle s'amplifie avec les années sur les supports à bande magnétique, ce bruit et le résultat de la perte de signale dut, par exemple pour les vinyles, au diamant qui à chaque lecture creuse de plus en plus les sillons et déforme le signal d'origine. Chaque copie, chaque appareil provoque de légères dégradations du signal ; d'où l'apparition de bruit de fond, perte de dynamique, distorsion, usure, craquement, ..., bref tous les fléaux caractéristiques du son analogique.

en numérique : le son est une liste de 0 (zéro) et de 1 (un). 0 peut être codé par 0 volts et 1 par 5 volts, ou bien la présence ou l'absence d'un signal lumineux. Il s'agit donc de niveaux élevés et très distincts : il est impossible de confondre un 0 et un 1, et ce même s'il y a 1 volt de perturbation (20% d'erreur) ! De plus, copier un son numérique équivaut à copier une liste de nombres et cela, les machines le font sans erreur. Donc, le numérique permet de s'affranchir des problèmes de déformation, de pertes, d'usure, de sensibilité aux parasites, ...

L'usage de l'informatique permet aussi de mettre en oeuvre des systèmes de corrections d'erreurs très sophistiqués, au cas où ... Ces systèmes permettent d'estimer ce qu'aurait du être le signal en l'absence d'erreur (en vérifiant la cohérence du signal à un instant donné avec les 5 ou 10 valeurs précédentes). En cas d'incohérence notoire, il y a substitution du ou des nombres mis en cause par une estimation : il vaut mieux entendre un signal estimé plutôt qu'un grand clic !  

En résumé, le passage au numérique permet d'avoir une bande passante étendue, une dynamique accrue et de s'affranchir des phénomènes d'usure. De plus elle offre un deuxième grand avantage : elle ouvre grand et à tous la porte du traitement du signal, comme la compression des données. 

Pour certaines applications comme la diffusion (télé, radio, internet) cette quantité d'information est un handicap. C'est le cas du cinéma avec 6 ou 8 canaux de diffusion et un support imposé. C'est pourquoi on s'est rapidement attaché à réduire le nombre d'information en comprimant le son numérique. Cette compression est un nouveau type de code, ou codec.

Pour réussir, cette compression doit être transparente et l'auditeur doit être incapable de la déceler. Pour atteindre cet objectif, la réduction de débit audio-numérique s'appuie sur les propriétés de l'oreille humaine. La psycho-acoustique et l'étude des sensations et perceptions auditives ont permis de mettre au point des systèmes de codage perceptuel du son.

Ils sont basés sur l'effet de masque. Un son précédé ou suivi par un autre son plus fort que lui sera en partie ou totalement masqué. Le niveau de masquage dépend du niveau du son masquant mais aussi de sa fréquence et de l'intervalle qui le sépare du son masqué. Il est normal que la fréquence intervienne dans l'effet de masque puisqu'il dépend directement de la sensibilité de l'oreille humaine. On peut faire une analogie entre cette inertie temporelle de perception auditive et la persistance rétinienne qui permet au mouvement cinématographique d'exister.

Appliqué à la compression audio-numérique l'effet de masque permet de ne transmettre que les sons réellement détectés par l'oreille. Tous les sons masqués sont éliminés. Le codeur découpe le signal numérique en bande de fréquence (filtre en peigne) et analyse le niveau de masquage pour chaque bande. Il en déduit le niveau de quantification de chaque bande, où dit autrement, le nombre d'échantillons non masqués qui doivent être transmis. On ne retient au final que l'information pertinente pour l'oreille de l'auditeur.

La compression permet de réduire le débit binaire dans un rapport de 1 à 6 et même 1 à 12. Soit une transmission de 25% à 8 % seulement du signal original. Elle tient compte de la fréquence d'échantillonnage (32 KHz radio DAB; 44,1 KHz CD; 48 KHz professionnel).

La compression la plus connue est sans conteste le MP3, ou MPEG couche III, mis au point par le CCETT en France et l'IRT en Allemagne.