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N

Niveau

Les électroacousticiens emploient le terme niveau pour désigner selon les cas, le niveau électrique (en décibel), le niveau sonore (en décibel) ou le niveau sonore subjectif (en phone).

Manipuler les décibels n'est pas chose facile. Vouloir gagner quelques dB, demande parfois de nombreux amplificateurs et enceintes.

Une valeur annoncée en dB est toujours la valeur d'un rapport. Elle exprime un gain ou une atténuation à partir d'une référence : on distingue le 0 dB acoustique qui est le seuil d'audibilité et le 0 dB électrique qui est le niveau maximum d'une tension.

En studio, le niveau acoustique est converti en un niveau électrique. Cette correspondance qui date d'avant guerre, est le résultat des recherches dans les télécommunications. Le 0 dB que l'on peut lire sur les VU-mètres est un niveau de référence adopté sur le plan international: il doit correspondre à une tension de 0,775 Volt. La différence fondamentale par rapport au 0 dB acoustique est qu'il ne s'agit pas d'un niveau de perception minimum mais d'un niveau électrique optimum. Il est donc conseillé de veiller à ce que chaque signal audio soit le plus proche de cette valeur, sans distorsion pour assurer un rapport signal/bruit aussi favorable que possible.

Le niveau d'un signal audiofréquence se caractérise donc par la valeur de tension efficace en V(eff) et par le niveau nominal exprimé en dBm (dBu pour les allemands ; dBv pour les japonais et les américains). Un signal de 0 dBm correspond à une tension de référence de 0,775 V qui peut fournir une puissance de 1 mW à une résistance de 600 ohms. Pour les fabricants de matériels grand public, un signal de 0 dBV correspond à une tension de 1 V.

* Crête-mètre (PPM)

Indicateur visuel du niveau électrique en studio. Le crête mètre n'a pas l'inertie du VU-mètre.

* Niveau d'enregistrement

Il représente le niveau d'aimantation de la bande magnétique et s'exprime en nanoweber par mètre (nWb/m).

Ne pas confondre :

■  le niveau de saturation (2% de distorsion harmonique): exprimé en nWb/m, il varie avec le type de bande utilisé ;

■  le niveau 0 de magnétisation (niveau de référence exprimé en nWb/m). En théorie, les pointes de modulation enregistrées doivent s'approcher de ce niveau et non le dépasser ;

■  le niveau nominal d'entrée et de sortie du magnétophone, fixés par le constructeur. Le niveau 0 de magnétisation, enregistré sur la bande doit correspondre avec le niveau nominal ;

■  le niveau d'alignement (niveau nominal moins 8 dB): il permet la correspondance entre les appareils et les studios.

A partir d'un certain niveau de magnétisation, le magnétophone devient un compresseur sélectif avec une atténuation des aigus sur les niveaux forts.

* Niveau nominal

Inférieur au niveau maximum (0 dB électrique), le niveau nominal est un niveau de référence en exploitation fixé pour chaque équipement. L'écart entre un niveau maximum et un niveau nominal est appelé réserve.

Quand plusieurs systèmes sont raccordés (magnétophone, console de mixage), la réserve utile est souvent celle du système qui présente le plus faible rapport signal/bruit.

* VU-mètre (Volume Unit Meter)

Indicateur visuel du niveau électrique à la sortie de la table de mixage ou du magnétophone, cet appareil, doté d'une certaine inertie, réagit aux brusques variations d'intensité de la modulation pour donner une sorte de valeur moyenne assez conforme à la perception. Il est ainsi plus commode que le crête mètre dans le travail de studio.

En général, les pointes de modulation n'apparaissent pas :

■  en régime permanent, les indications sont exactes en tension efficace ;

■  en régime transitoire, la constante de temps du dispositif, réglée pour une montée en 300 m/s., indique le niveau avec 8 dB au-dessous de la valeur réelle.

Numérisation

Opération qui attribue une valeur numérique (bits, octets) à toute caractéristique pertinente d'une information (texte, son, image, vidéo) : exemple le niveau d'amplitude du signal sonore.

Aujourd'hui, les plus petits éléments indivisibles sont l'échantillon (amplitude d'un son), le pixel (texte, image, scène 2D) et le voxel (scène 3D).

* Adresse

Bits de repérage d'une valeur codée sur 8, 16, 32 ou 64 bits.

* Bit (Binary Digit)

Unité binaire de base (0 ou 1) pour deux niveaux électriques différents. La fréquence de l'horloge (33 ou 66 MHz) règle le passage d'un niveau à l'autre.

Un octet peut coder sur 8 bits jusqu'à 256 valeurs

En général, les pointes de modulation n'apparaissent pas :

■  la représentation NRZ qui fait correspondre 0 au niveau bas et 1 au niveau haut: la transition se fait aux instants d'horloge ;

■  la représentation PE (code Manchester) qui fait correspondre 0 à la transition Bas/Haut et 1 à la transition Haut/Bas: la transition a lieu à mi-temps d'horloge.

* Conversion

Opération qui regroupe l'échantillonnage et la quantification. On utilise des convertisseurs analogiques/numériques (ADC) ou numériques/analogiques (DAC).

* Echantillon (Sample)

Fraction temporelle du signal sonore.

* Echantillonnage

Opération qui consiste à fractionner périodiquement un signal sonore en échantillons : pour éviter toute composante du réseau, on effectue d'abord un filtrage passe-bas.

* Fréquence d'échantillonnage (sample rate)

Fréquence de répétition de l'échantillon (44,1 kHz pour une qualité CD ou 22,05 kHz pour un signal vocal) qui fixe la bande passante utilisable : cette fréquence doit être deux fois supérieure à la plus haute fréquence du signal à échantillonner : On en déduit F(éch.)=2F(max).

* Quantification

Opération qui attribue la valeur numérique la plus proche à la valeur d'amplitude moyenne de l'échantillon. La précision et le bruit de la quantification dépendent du nombre de bits alloué : plus il sera grand (16 bits), plus le bruit sera faible.

Le rapport signal/bruit d'un signal échantillonné sur n bits est égal à 20 Log(2ⁿ).

* Théorème de Shannon

Il stipule que la fréquence d'échantillonnage doit être au moins égale au double de la plus haute fréquence du signal à échantillonner : F(ech.)=2F(max). Ce qui pour un signal sonore de 20 Hz à 20 kHz, nécessite une fréquence d'échantillonnage supérieure à 40 kHz.