Connaître l’audio : Stéréo | Hackaday

Dans nos séries occasionnelles de cartographie de l’audio et de la technologie Hi-Fi, nous avons passé au niveau technique les principaux composants d’une configuration audio domestique. Lors de notre dernière sortie, lorsque nous avons examiné le câblage, nous vous avons laissé la promesse de couvrir l’instrumentation, mais il est maintenant temps de faire une courte digression vers un autre sujet : la stéréo. C’est un mot tellement lié à Hi-Fi que « une chaîne stéréo » est un mot alternatif pour presque n’importe quel système de musique, mais qu’est-ce que cela signifie vraiment ? Qu’est-ce qu’un enregistrement stéréo et comment arrive-t-il à vos oreilles ?

Des trains de l’ouest de Londres à l’audio 3D

Un train à vapeur passant par une gare, de loin en noir et blanc
Le conducteur de ce train Great Western Railway n’avait aucune idée qu’il faisait l’histoire de l’audio.

Comme la plupart d’entre vous le savent, un enregistrement mono utilise un seul microphone et un seul canal tandis qu’un enregistrement stéréo utilise deux microphones enregistrant simultanément un canal gauche et un canal droit. Celles-ci sont ensuite lues via une paire d’enceintes, et le résultat est une sensation de champ spatial pour l’auditeur. Les instruments semblent provenir de leurs positions relatives lorsqu’ils sont enregistrés, et le sentiment d’être dans la performance est renforcé.

L’enregistrement stéréo tel que nous le connaissons a d’abord été perfectionné comme l’une des nombreuses inventions attribuées à Alan Blumlein, qui travaillait alors pour EMI à Londres. Nous avons l’un de ses films de démonstration stéréo dans « Trains at Hayes », filmé depuis les laboratoires EMI surplombant le Great Western Railway, et mettant en vedette une série de trains à vapeur traversant le champ de vision avec un champ sonore stéréo correspondant. Son travail a établi les bases de l’enregistrement stéréo, y compris les configurations de microphone et ce qui allait devenir la norme pour l’enregistrement audio stéréo sur disque avec les canaux sur les côtés opposés d’une rainure à 45 degrés.

Plus qu’un simple mélange

À première vue, un enregistrement stéréo ne fournit que des informations de position gauche-droite et peut donc être créé à partir d’une série de pistes mono en ajustant leur position dans le mixage stéréo. Par exemple, un groupe pourrait avoir la guitare basse placée principalement dans le canal gauche et la guitare principale dans le droit, avec le batteur et le chanteur également dans les deux canaux pour les placer au centre. Écoutez « Yellow Submarine » entièrement panoramique.

À l’ère moderne, un véritable enregistrement stéréo capte bien plus que les intensités relatives de différents sons, il enregistre le réseau complexe de différences de synchronisation et de phase dans le son, y compris celles du bruit de fond. Ainsi, un enregistrement stéréo créé à partir d’un mélange d’enregistrements mono peut être qualifié de pseudo-stéréo car il lui manque l’information de phase qui donne tant de profondeur à l’enregistrement stéréo.

Dans une platine à bande analogique ou un disque vinyle, les canaux stéréo sont enregistrés séparément sous forme de pistes de bande ou de côtés opposés du sillon. Pendant ce temps, dans les systèmes audio numériques, les canaux gauche et droit arrivent sous forme de flux binaires soit à partir d’une source i2S entrelacée telle qu’un lecteur de CD, soit à partir d’un algorithme de décompression dans par exemple un lecteur MP3 ou un logiciel de streaming Internet. Il y a cependant un endroit où vous rencontrerez encore couramment une source stéréo qui utilise un système d’encodage analogique, à savoir la radio FM. Il s’agit d’un système dans lequel la diffusion principale est en mono, mais les informations stéréo sont codées séparément sur la transmission à une fréquence inaudible pour le décodage dans le récepteur.

Le dernier bastion de la stéréo analogique

Toutes les informations contenues dans une émission FM stéréo, représentées sous forme de spectre.  Au-dessus de l'audio sur la gauche se trouve une tonalité pilote de 19 kHz, puis le signal de différence stéréo modulé sur une porteuse de 38 kHz.
Toutes les informations contenues dans une émission FM stéréo, représentées sous forme de spectre. Au-dessus de l’audio sur la gauche se trouve une tonalité pilote de 19 kHz, puis le signal de différence stéréo modulé sur une porteuse de 38 kHz. Wollschaf (CC BY-SA 3.0).

Aux fins de la diffusion FM, les canaux gauche et droit sont combinés en une somme, ou L+R qui représente la composante mono, et une différence entre les canaux, ou LR. Ceux-ci sont rapidement générés à l’aide d’un simple circuit d’amplificateur opérationnel. Le L+R est modulé comme l’audio que vous entendez sur un récepteur mono, tandis que le LR est codé séparément comme un signal à double bande latérale de 38 kHz hors de la plage audio. Une tonalité pilote de 19 kHz est ajoutée entre la bande audio et les informations stéréo, et dans le démodulateur, elle est utilisée avec un doubleur de fréquence pour fournir une tonalité de 38 kHz pour démoduler la composante de différence LR. Celui-ci est ensuite ajouté et soustrait du signal mono pour reconstruire les canaux gauche et droit. Ce système est né d’une proposition de Zenith du début des années 1960 et reste utilisé dans le monde entier aujourd’hui.

Il existe une grande variété de techniques de traitement du signal pour améliorer l’expérience stéréo ou produire des effets stéréo. Dolby Atmos n’est qu’un exemple, et vous les entendrez à l’œuvre dans de nombreux jeux informatiques et films. Toute cette magie numérique n’est pas la seule façon de jouer avec la stéréo, un projet préféré des années 1970 était un expandeur stéréo. Ces appareils fonctionnaient en soustrayant une petite quantité de la gauche de la droite et vice versa, ayant pour effet de réduire la proportion de L + R et d’augmenter la proportion de LR dans la sortie. En ces jours de DSP bon marché, certains sons professionnels évoluent vers le même encodage Mid/Side.

Binaural, tout est dans les oreilles

Un microphone de studio factice pour l'enregistrement binaural.  EJ Posselius, CC BY-SA 2.0
Un microphone de studio factice pour l’enregistrement binaural. EJ Posselius, CC BY-SA 2.0.

Il y a une dernière pièce au puzzle stéréo, que vous avez peut-être remarqué si vous avez déjà rencontré un enregistrement décrit comme « binaural ». Un enregistrement stéréo est généralement destiné à être diffusé à l’auditeur à l’aide d’une paire d’enceintes, dans une situation idéale où les enceintes et la tête de l’auditeur forment les pointes d’un triangle équilatéral. De cette façon, chaque oreille entend quelque chose à la fois de gauche et de droite, quel que soit le côté où l’oreille est la plus proche d’être la dominante des deux.

Dans un enregistrement binaural, chaque canal est destiné à une seule oreille, il est donc conçu pour être écouté sur une paire d’écouteurs. Les enregistrements binauraux sont souvent réalisés avec des microphones conçus pour reproduire les caractéristiques acoustiques d’une tête humaine avec des microphones placés dans ses conduits auditifs, dans le but de produire l’illusion d’un champ audio directionnel réel. YouTube regorge d’exemples, et nous avons choisi cette traversée du centre de Londres pour vous donner une idée.

Donc, que vous soyez un passionné d’audio ou que vous soyez satisfait des haut-parleurs les moins chers des magasins à un dollar, nous espérons que vous avez apprécié notre voyage haute fidélité dans le monde de l’audio à deux canaux. Restez à l’écoute pour en savoir plus, car nous reviendrons avec un autre dans cette série Know Audio.

François Zipponi
Je suis François Zipponi, éditorialiste pour le site 10-raisons.fr. J'ai commencé ma carrière de journaliste en 2004, et j'ai travaillé pour plusieurs médias français, dont le Monde et Libération. En 2016, j'ai rejoint 10-raisons.fr, un site innovant proposant des articles sous la forme « 10 raisons de... ». En tant qu'éditorialiste, je me suis engagé à fournir un contenu original et pertinent, abordant des sujets variés tels que la politique, l'économie, les sciences, l'histoire, etc. Je m'efforce de toujours traiter les sujets de façon objective et impartiale. Mes articles sont régulièrement partagés sur les réseaux sociaux et j'interviens dans des conférences et des tables rondes autour des thèmes abordés sur 10-raisons.fr.