Le son numerique et les CD

De plus en plus, au sein du réseau Tomatis et lors des stages de formation, il nous est posé des questions sur le son numérique et son adaptation à la Méthode Tomatis.

Il nous a semblé nécessaire de faire une mise au point vis-à-vis de ce nouveau procédé d'enregistrement et de traitement du son.

Le Professeur Tomatis, dès l'apparition des disques compacts a étudié et essayé ce procédé. Ses conclusions sont, pour la plupart, connues.

Pour l'essentiel, Il a été constaté que plus nous filtrions le signal sonore dans les tonalités aigus, plus celui-ci apparaissait dégradé à l'écoute et son usage dans la Méthode Tomatis fortement compromis.

Les musiques filtrées à 8000 Hz ont un son agressif et fort désagréable, alors que la même musique filtrée à la même fréquence, mais à partir d'un son analogique, est nettement moins agressive, supportable à l'oreille et dynamisante.

Pour donner une réponse ou expliquer ce qui a été constaté, nous allons au préalable comparer à l'aide de quelques croquis, le son analogique (qui est utilisé dans la Méthode Tomatis) et le son numérique.

Tout d'abord, rappelons que le son naturel d'une voix, d'un orchestre, est capté par un ou plusieurs micros. Ce sont toujours des capteurs analogiques.

Le rôle joué par le micro est, en effet, celui d'une sorte de transformateur qui convertit le son naturel perçu à travers l'air en un signal électrique qui est proportionnel au son perçu. Cette transformation est de type analogique. A un son fort perçu correspond un signal électrique fort.

Ensuite, le signal électrique est traité électroniquement. C'est à ce stade que nous avons maintenant deux procédés de traitement : l'analogique et le numérique (l'Oreille Electronique est un appareil de traitement analogique).

Après le traitement du signal, deux modes de restitution de celui-ci existent :

1.la restitution en direct à travers un casque ou un haut-parleur (dans le cadre de la Méthode Tomatis, cela correspond aux séances actives),

2.le stockage des signaux électriques sur un support : là encore deux procédés :

• la bande magnétique
• le disque compact ou CD

La bande magnétique peut stocker les deux types de signaux : analogiques et numériques. Il existe donc deux types de magnétophones :

3.l'un analogique, c'est le magnétophone à bande de type Revox B77 ou le magnétophone à cassette,

4.l'autre numérique. Ces magnétophones à bande sontt des appareils encore très coûteux, essentiellement utilisés dans les studios d'enregistrement. Les modèles à cassette numérique (DAT) sont des magnétophones portables et les cassettes DAT ne sont pas compatibles avec les cassettes analogiques.

La bande magnétique des magnétophones analogiques a ses propres limites et elle ne permet pas de stocker des signaux de façon linéaire. Plus les sons sont aigus, plus il lui est difficile de les stocker. De plus les bandes magnétiques acceptent une dynamique maximum de 65 à 70 dB. Le terme "rapport signal sur bruit" est plutôt utilisé pour exprimer cette dynamique de la bande magnétique. Donc si un orchestre symphonique a une dynamique de 80 à 90 dB environ, cela veut dire que la bande magnétique va comprimer le signal de 15 à 25 dB (voir fig. 1 ).

Le stockage en numérique n'a pas les mêmes inconvénients de par sa conception. Nous disions plus haut que le signal analogique est proportionnel au son perçu. En numérique, le signal de sortie du micro (voir Fig. 2) est converti en signal numérique (c'est le langage dit "binaire" des ordinateurs), le traitement et le stockage du signal restent numériques et sont gérés par un micro-ordinateur.

Le CD ou la bande magnétique conserve les informations avec une grande fiabilité et les éléments parasites tels que le souffle de bande ou les limitations de la dynamique ne sont pas intégrés au signal. L'ordinateur de traitement du signal ne reconnaît que les signaux codés en binaire et ignore le reste. Cette caractéristique donne au son numérique une absence totale de souffle de bande et permet de restituer la dynamique originelle du signal. Les enregistrements numériques de studio sont quasiment parfaits.

Pour ce qui nous concerne, la qualité de reproduction du son numérique dépendra donc surtout des appareils de lecture (lecteur CD, magnétophone, DAT), des amplificateurs et haut-parleur ou casque.

C'est justement au moment de la lecture du disque compact que se pose le problème. Les premiers lecteurs CD lisait le signal numérique à la même fréquence d'échantillonnage que l'enregistrement avant de le convertir en son analogique. Il s'avérera que ce cycle de lecture n'était pas suffisant. Un trop grand nombre d'erreurs de lecture pouvaient survenir, dont les causes principales étaient :

• vibrations (sauts du faisceau laser),
• disque compact sale ou rayé, poussière, etc.
• impression du disque compact défectueuse.

Avec une écoute normale, sans filtrage de la musique, il peut apparaître soit un blanc sonore, des sauts de lecture ( analogues à un disque 33 tours rayé) ou enfin, et cela est relativement imperceptible en écoute non filtrée, un moyennage des erreurs de lecture, ce qui revient à "boucher les trous" (l'ordinateur fait une moyenne des échantillons perçus) (voir Fig. 4).

Ce phénomène se produira d'autant plus fréquemment que les fréquences seront hautes.

Le principe de codage du signal analogique en numérique est donné sur la figure 5. Il est tout d'abord filtré de façon à limiter la bande passante à 20 kHz, puis il est échantillonné à 44,1 kHz. La fréquence d'échantillonnage doit être au moins double de la fréquence maximale (20 kHz) à transmettre.

Pour résumer, plus les fréquences sont hautes, moins elles possèdent d'informations numériques, soit deux informations pour la plus haute (20 kHz). De plus, deux grandeurs sont à déterminer lors de l'échantillonnage : la fréquence et l'intensité du signal sonore.

Nous voyons sur la figure 3 que les signaux aigus sont de faible niveau et donc d'autant plus difficilement "quantifiâmes" à la lecture, d'où un risque d'erreurs accru.

Cet aspect a été en partie corrigé par de nouveaux lecteurs de CD dits à "sur-échantillonnage" qui vont jusqu'à quadrupler la fréquence échantillonnée de base (44,1 kHz), soit 176,4 kHz.

En analogique, les paramètres fréquence/dynamique/niveau sonore sont relativement contrôlés malgré les soucis de saturation aux fréquences aiguës, voire de distorsions et rentrent

éléments techniques dans les normes Tomatis de traitement avec d'excellents résultats.

En numérique, les paramètres fréquence/dynamique sont rendus fidèlement avec une restitution de la dynamique qu'il faudra contrôler, ce paramètre n'étant pas prévu actuellement dans la Méthode Tomatis. Il reste les erreurs d'échantillonnage plus fréquentes dans les aigus, qui en fait déforment le son originel plus ou moins harmonieusement et tendent à sup-primer en quelque sorte "l'essence" de la musique d'origine.

Il reste encore à déterminer le mode de filtrage des sons numériques et les paramètres qu'il faudra contrôler :

• fréquence,
• niveau sonore,
• dynamique (compression ou extension du signal ?).

Nous voyons donc, malgré les progrès qu'apporte le son numérique actuel, de nouveaux paramètres apparaître qui n'entraient pas en ligne de compte avec le son analogique, paramètres qui doivent être expérimentés et font déjà l'objet de recherches dans le cadre de la Méthode Tomatis.

Enfin, un dernier aspect qui n'est pas des moindres :

la Méthode Tomatis existe depuis 40 ans. Depuis lors, le catalogue des sources sonores utilisées pour les traitements n'a cessé de s'agrandir et aujourd'hui, il n'existe pas moins de 1.800 références de bandes magnétiques. Toutes ces bandes sont à base d'enregistrements originaux analogiques, enregistrements faits bien avant l'apparition du son numérique. Il va de soi que convertir 1.800 références de son analogique en son numérique est un travail démesuré et coûteux en comparaison des avantages non encore prouvés du numérique sur l'analogique dans le cadre de la Méthode Tomatis.

L'évolution de la Méthode Tomatis vers le numérique se fera progressivement dans la mesure, bien entendu, ou les nouvelles techniques pourront s'adapter aux exigences des réponses du système nerveux. Les futurs matériels devront être compatibles avec le parc existant? Il faut, de plus, attendre les divers problèmes de lecture soient réglés peu à peu. Nous suivrons de toutes façons de très près cette évolution.

Pascal Ribeaudeau (Paris Avril 1992)