La musique, sous forme numérique, ressemble en effet à cela: 001101001101110011100101110100011011101
Un CD, vu au microscope, ressemble à ceci :
(Source : cultureandcommunication.org)
On y voit nettement des lignes constituées de trous ou de surface plane, qui sont bien entendu des 0 et des 1, représentant le code binaire qui va reproduire le son.
La question maintenant est : Comment est-ce possible ?
Comment restituer un solo de Hendrix ou la voix si particulière de Nina Simone avec uniquement des 0 et des 1 ?
Un son est dit analogique quand il est enregistré sous forme "analogue" au son original. Sur un disque vinyle par exemple, le sillon creusé représente de chaque côté la "wave" correspondante au canal gauche et droit, c'est à dire la forme exacte qu'a le son dans l'air.
(source : passionhifivintage)
L'oreille humaine perçoit les sons entre 20 et 20 000 Hz (20 kHz), et selon le théorème de Nyquist-Shannon :
"La représentation discrète d'un signal exige des échantillons régulièrement espacés à une fréquence d'échantillonnage supérieure au double de la fréquence maximale présente dans ce signal"
Cela signifie donc que l'échantillonnage doit se faire à plus de 40 kHz.
Pour une question de précision de filtre entre autres, la fréquence de 44,1 kHz a été choisi pour le CD.
Concrètement, échantillonner un son à une fréquence de 44 100 Hz signifie que l'on va mesurer 44 100 fois par seconde la hauteur de la courbe.
Sur cette courbe, si on échantillonne en qualité CD à 44 100Hz, on ira de t1 à t44100 pour une seule seconde.
Ensuite, vient la notion de quantification (quantization), qui est en fait la mesure de la hauteur de la courbe du son à chaque instant t de l'échantillonnage, qui dépend du nombre de bits alloué (l'axe vertical sur le tableau précédent). Par exemple, pour le CD, la quantification se fait à 16 bits, ce qui offre 2^16 (ça fait 65536 pour ceux qui comptent lentement) valeurs possibles, qui seront donc du type : 0010011101001100 (avec 16 digits qui sont soit 0 soit 1). Sur la courbe précédente, le son analogique ( la courbe noire) est numérisé selon la "courbe" rouge.
Un son numérique requiert donc beaucoup d'espace mémoire : Pour une minute de son stéréo en qualité CD : 44100 x 16 x 60 x 2 = 84 672 000 bits soit 10 584 000 octets soit environ 10 Mo (Taux d'échantillonnage x Nombre de bits x Nombre de secondes x Nombre de voies) Une seconde de son en qualité CD est donc constitué de 1 411 200 bits !