Le son, une information à coder : cours de Première

Publié le 7 novembre 2026 · Mis à jour le 7 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

Un son est une vibration de l'air ; on peut l'enregistrer sur un support informatique en le numérisant ¹.
Numériser, c'est discrétiser le signal analogique : on le remplace par une suite de valeurs mesurées ³.
Deux choix fixent la qualité : le nombre de mesures par seconde (échantillonnage) et le nombre de bits par mesure (quantification).
Taille d'un fichier non compressé : mesures par seconde × bits par mesure × durée × nombre de voies.
La compression avec perte supprime des informations sonores auxquelles l'oreille est peu sensible ³.
Claude Shannon (1916-2001), ingénieur et mathématicien, compte parmi les pères de la théorie de l'information ³.

Pourquoi faut-il coder un son ?

Quand tu écoutes un morceau sur ton téléphone, tu ne reçois pas de petites vibrations d'air stockées dans la mémoire de l'appareil. Tu reçois un fichier, c'est-à-dire une très longue suite de nombres. Le son que tu entends est ensuite reconstruit à partir de ces nombres. Ce cours explique comment on passe de l'un à l'autre, et ce que cela change pour la qualité et la taille d'un fichier.

Le point de départ est physique : un son, c'est de l'air qui vibre. Les techniques numériques permettent de conserver cette vibration sur un support informatique ¹. Aujourd'hui, l'informatique sait ainsi transformer en données aussi bien les sons que la musique ¹.

Signal analogique et signal numérique

Le passage de l'un à l'autre s'appelle la numérisation. Numériser un son revient à discrétiser le signal analogique, une démarche issue de théories mathématiques et informatiques ³.

Signal analogique et signal numérique
Critère	Signal analogique	Signal numérique
Valeurs	Continues, tous niveaux possibles	Liste finie de nombres
Dans le temps	À chaque instant	À intervalles réguliers
Traitement par ordinateur	Impossible directement	Possible
Fidélité	Signal d'origine	Approximation choisie

Signal analogique et signal numérique · Deux manières de représenter un même son.

Échantillonnage : mesurer à intervalles réguliers

La première façon de discrétiser un signal consiste à le mesurer régulièrement dans le temps. On relève sa valeur, puis on attend un court instant, puis on le mesure de nouveau, et ainsi de suite. Chaque mesure s'appelle un échantillon.

Une comparaison aide à comprendre. Un film est une suite d'images fixes : plus tu en montres par seconde, plus le mouvement paraît fluide. Pour un son, c'est la même idée : plus on prend de mesures par seconde, plus la liste de valeurs suit de près les variations du signal.

Quantification et codage en binaire

L'échantillonnage discrétise le temps. Il reste un second problème : chaque valeur mesurée peut encore être un nombre avec une infinité de chiffres. Or un ordinateur ne dispose que d'un nombre limité de chiffres pour l'écrire. Il faut donc aussi discrétiser les valeurs.

PropriétéNombre de niveaux

Avec $n$ bits par échantillon, on peut écrire $2^n$ nombres différents, donc disposer de $2^n$ niveaux de quantification.

Bits par échantillon $n$	Niveaux $2^n$
1	2
2	4
3	8
8	256
16	65 536

Signal analogiqueLe microphone fournit un signal continu.
ÉchantillonnageOn mesure le signal à intervalles réguliers.
QuantificationChaque mesure devient un niveau parmi 2^n.
Codage binaireLes niveaux sont écrits en 0 et en 1.

Les étapes de la numérisation

Taille d'un fichier sonore non compressé

Une fois les deux choix faits (fréquence d'échantillonnage et nombre de bits), on peut prévoir la taille du fichier. Chaque seconde de son contient $f_e$ échantillons, et chacun occupe $n$ bits.

Compression : alléger les fichiers

Un fichier non compressé peut devenir très lourd : à raison de plusieurs milliers de mesures par seconde, quelques minutes de musique représentent déjà des millions d'octets. D'où l'intérêt de la compression, qui réduit la place occupée par les données.

À l'inverse, on peut chercher à compresser sans rien supprimer : on parle alors de compression sans perte, et le fichier d'origine se retrouve exactement après décompression. Dans ce cas, le gain de place est en général plus modeste.

Quantifier l'information : l'apport de Shannon

Coder un son revient à fabriquer de l'information. Cela pose une question : comment mesurer une quantité d'information ? Cette question est au cœur de la théorie de l'information. Dans un sens général, c'est une théorie qui cherche à quantifier l'information ³.

Claude Shannon (1916-2001) était à la fois ingénieur en électricité et mathématicien. On le range parmi les fondateurs de la théorie de l'information ³. Ses idées relient mathématiques, informatique et ingénierie, et ont aidé à représenter par des nombres des sons, des images et des textes.

Son numérique

Signal
- Analogique
- Numérique
- Discrétisation
Échantillonnage
- Mesures par seconde
- Période Te
- Hertz
Quantification
- n bits
- 2^n niveaux
- Binaire
Compression
- Avec perte
- Sans perte
- Taille réduite

Coder un son : vue d'ensemble

Méthode générale et erreurs à éviter

Exercices corrigés

Exercice 1 Taille d'une seconde de son

★☆☆Environ 5 min

Un enregistreur numérique prend 8 000 mesures par seconde et code chaque mesure sur 16 bits. Le son est mono.

Calcule le débit en bits par seconde.
Donne la taille, en octets, d'une seconde de son.

Indice 1

Le débit est le produit du nombre de mesures par seconde et du nombre de bits par mesure.

Indice 2

Un octet contient 8 bits.

Voir la correction pas à pas

Débit : $8\,000 \times 16 = 128\,000$ bits par seconde.
Une seconde de son occupe donc 128 000 bits.
Conversion en octets : $128\,000 \div 8 = 16\,000$ octets.

Une seconde de ce son occupe 16 000 octets. Pour une durée plus longue, il suffit de multiplier par le nombre de secondes.

Exercice 2 Un morceau de trois minutes

★★☆Environ 8 min

Un morceau mono dure 3 minutes. Il est numérisé avec 10 000 échantillons par seconde et 8 bits par échantillon, sans compression.

Convertis la durée en secondes.
Calcule le nombre d'échantillons.
Donne la taille du fichier en mégaoctets (1 Mo = $10^6$ octets).

Indice 1

3 minutes = 180 secondes.

Indice 2

Taille en bits = échantillons × bits par échantillon, puis divise par 8.

Voir la correction pas à pas

Durée : $3 \times 60 = 180$ s.
Nombre d'échantillons : $10\,000 \times 180 = 1\,800\,000$ .
Taille en bits : $1\,800\,000 \times 8 = 14\,400\,000$ bits.
Taille en octets : $14\,400\,000 \div 8 = 1\,800\,000$ octets.
Taille en mégaoctets : $1\,800\,000 \div 10^6 = 1{,}8$ Mo.

Le fichier non compressé pèse 1,8 Mo. En stéréo, il pèserait 3,6 Mo.

Exercice 3 Niveaux de quantification

★★☆Environ 5 min

Un convertisseur code chaque échantillon sur 6 bits.

Combien de niveaux de quantification différents permet-il ?
On ajoute 2 bits par échantillon. Par quel facteur le nombre de niveaux est-il multiplié ?

Indice 1

Avec $n$ bits, on dispose de $2^n$ niveaux.

Indice 2

Chaque bit ajouté double le nombre de niveaux.

Voir la correction pas à pas

Avec 6 bits : $2^6 = 64$ niveaux.
Avec 8 bits : $2^8 = 256$ niveaux.
Facteur : $256 \div 64 = 4$ , ce qui correspond à $2 \times 2$ pour les deux bits ajoutés.

Le convertisseur à 6 bits offre 64 niveaux. Ajouter 2 bits multiplie ce nombre par 4.

Les questions qu'on se pose

Quelle différence entre échantillonnage et quantification ?

L'échantillonnage discrétise le temps : on mesure le signal à intervalles réguliers. La quantification discrétise les valeurs : chaque mesure est remplacée par le niveau autorisé le plus proche, puis écrite en binaire. Il faut les deux pour obtenir un son numérique.

Pourquoi un fichier sonore peut-il être très lourd ?

Parce qu'il contient un grand nombre d'échantillons (mesures par seconde × durée) et que chacun occupe plusieurs bits. La taille croît avec la fréquence d'échantillonnage, le nombre de bits, la durée et le nombre de voies. La compression sert à réduire cette taille.

Si on compresse avec perte, peut-on revenir au son d'origine ?

Non. La compression avec perte élimine des informations sonores auxquelles l'oreille est peu sensible ³ ; ces informations ne sont plus dans le fichier. On ne retrouve donc pas exactement le fichier de départ.

Que faut-il savoir calculer pour ce chapitre ?

Il faut savoir calculer un nombre de niveaux ( $2^n$ ), un nombre d'échantillons ( $f_e \times d$ ) et la taille d'un fichier non compressé, en pensant à la conversion des bits en octets. Les calculs sont des produits simples : ce qui compte, c'est de suivre les unités.

Sources

Programme visé : Programme d'enseignement scientifique de première générale - Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information · Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse

Programme d'enseignement scientifique de première générale - Thème 4 : Son et musique, porteurs d'information, Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse. Consulté le 7 novembre 2026.
Programmes et ressources en enseignement scientifique - voie générale, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.
Numérisation et codage du son en première scientifique, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.
Représentations spectrales - Enseignement scientifique 1re, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.
Comprendre l'audition et la protéger - Podcast et affiche, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.
Intensité et cellules ciliées - Enseignement scientifique 1re, Éduscol. Consulté le 7 novembre 2026.

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Le son, une information à coder : cours de Première

L'essentiel

Pourquoi faut-il coder un son ?

Signal analogique et signal numérique

Échantillonnage : mesurer à intervalles réguliers

Quantification et codage en binaire

Taille d'un fichier sonore non compressé

Compression : alléger les fichiers

Quantifier l'information : l'apport de Shannon

Méthode générale et erreurs à éviter

Exercices corrigés

Exercice 1 Taille d'une seconde de son

Exercice 2 Un morceau de trois minutes

Exercice 3 Niveaux de quantification

Quiz

Les questions qu'on se pose

Sources

Primaire

Collège

Lycée

Supérieur