La conversion de fréquence d’échantillonnage

La conversion de fréquence d’échantillonnage

La conversion de fréquence d’échantillonnage

novembre 2021Tutoriel Son

Passerelle audio numérique

Dans le monde de l’audio numérique, de multiples options existent en termes de fréquence d’échantillonnage. L’univers de la musique enregistrée utilise la fréquence de 44,1 kHz et ses multiples, celui du spectacle, du broadcast et du cinéma a retenu 48 kHz et ses multiples, les raisons de ces différences étant souvent plus historiques que techniques. Lorsque des flux numériques de fréquences d’échantillonnage différentes doivent cohabiter dans un même projet, une conversion est nécessaire.

itons un cas concret. Vous réalisez le mixage d’un spectacle et utilisez tout naturellement dans votre configuration la fréquence d’échantillonnage « live » de 48 kHz, ou 96 kHz, soit 48 kHz x 2, si la production a eu les moyens de vous procurer un équipement compatible (dans le milieu du cinéma, il n’est pas rare de rencontrer des audis de mixage qui travaillent à 192, voire 384 kHz !). Jusque-là, rien à dire. L’ensemble de la chaîne audio, depuis la conversion initiale des signaux issus des sources analogiques jusqu’à la conversion finale des mixages pour alimenter les étages d’amplification, travaille à une fréquence uniforme de 48 kHz ou 96 kHz.

Alors que les balances sont finies et que vous vous apprêtez à verrouiller la console avant d’aller faire une pause en loges bien méritée, l’organisateur du spectacle arrive en régie en brandissant une clé USB qui contient de la musique à diffuser pendant l’entrée du public. Les fichiers que la clé contient ont été chargés sur un site comme Qobuz, qui propose des titres musicaux en haute définition. Univers de la musique enregistrée, donc fréquence d’échantillonnage de 44,1 kHz, ou son double 88,2 kHz.

Vous allez devoir faire cohabiter dans votre régie vos flux numériques à 48 kHz avec une source à 44,1 kHz, et donc procéder à une conversion de fréquence d’échantillonnage, ou SRC, pour Sample Rate Conversion.

UNE OPÉRATION CACHÉE

La plupart du temps, il n’y a pas à se poser de question, l’opération se réalise sans même que vous ne vous en aperceviez. Le processeur de la console sur laquelle vous avez inséré la clé USB analyse le fichier et convertit, parfois sans même vous demander votre avis, sa fréquence d’échantillonnage vers celle de la régie. Le processeur utilise pour cela un algorithme de conversion de fréquence d’échantillonnage interne.

LA CONVERSION DE FRÉQUENCE D’ÉCHANTILLONNAGE

On dit d’un signal analogique qu’il est continu (fig. 1), c’est-à-dire qu’à tout moment il a une valeur, exprimée par une grandeur (dB, volts, lux…). Le son d’un instrument ou d’un artiste module constamment. Il est infiniment défini dans le temps.

Pour un signal numérisé, il en est différemment. On ne connaît sa valeur exacte qu’aux instants où on réalise les échantillonnages, soit 44 100 fois par seconde en 44,1 kHz, et 48 000 fois par seconde en 48 kHz (fig. 2).Au moment de la conversion en numérique, toutes les informations caractérisant le signal analogique entre chaque instant d’échantillonnage disparaissent, à jamais (fig. 3). Pour autant, sans que nous ne détaillions ici les théorèmes et méthodes qui conduisent à ces affirmations, nous pouvons dire que les Fe choisies sont suffisamment élevées par rapport à la bande passante reproduite pour assurer une intégrité satisfaisante du signal après reconversion en analogique. En augmentant la Fe choisie, de 48 à 96 kHz, par exemple, on double cependant la précision de la conversion, tout en doublant la bande passante reproductible. Mais c’est un autre sujet, revenons à notre conversion de Fe.

PASSER PAR L’ANALOGIQUE

Le passage par la conversion en analogique est une solution. Elle est loin d’être optimale et pourtant très fréquemment utilisée. Quand la sortie jack 3,5 d’un PC portable est reliée à une entrée analogique d’une régie, le signal numérique de l’ordinateur est converti dans celui-ci en analogique, puis reconverti en numérique par le DSP de la régie. On altère au passage le son, mais comme il est souvent d’une piètre qualité à la base…

CONVERTIR DU NUMÉRIQUE AU NUMÉRIQUE

L’idée consiste, à partir des échantillons dont on dispose dans notre flux numérique initial, à commencer par réaliser un sur échantillonnage (oversampling ou upsampling), pour obtenir des valeurs numériques intermédiaires, entre nos échantillons initiaux (fig. 4). En fait, nous allons ainsi augmenter la finesse de l’échantillonnage par interpolation.

Pour obtenir une conversion cohérente, le suréchantillonnage doit être d’un rapport proportionnel à celui des deux fréquences considérées, avant et après conversion.

Un article d'

Eric Moutot

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