Pourquoi mon son est-il si faible ? Décibels, gain et écrêtage

Vous avez enregistré la réunion, le cours ou le mémo vocal, et à la lecture vous devez pousser votre ordinateur à fond rien que pour distinguer les mots. Puis une notification arrive à un niveau normal et manque de vous faire tomber de votre chaise. Il n'y a que votre fichier qui soit faible.

Mais si vous montez trop le volume, la voix se met à grésiller. Cet article explique pourquoi votre son est si faible, ce que l'augmentation du volume fait au fichier et jusqu'où vous pouvez aller avant qu'il ne se dégrade.

Pourquoi un enregistrement finit par être faible

L'audio numérique a un plafond infranchissable. Chaque échantillon du fichier est un nombre, et il existe un nombre maximal que le format peut contenir. Ce plafond s'appelle 0 dBFS (décibels relatifs à la pleine échelle). Chaque niveau d'un enregistrement se mesure comme une distance sous ce plafond : une voix dont les crêtes atteignent −18 dBFS se situe 18 décibels sous le maximum.

Le micro d'un téléphone ou d'un ordinateur portable ne sait pas si vous allez chuchoter ou crier, alors il laisse beaucoup de place en haut. Être assis loin du micro, parler doucement ou avoir un niveau d'entrée bas font encore descendre la voix. Le résultat est techniquement parfait, et en pratique inaudible sur de petits haut-parleurs.

L'écart entre le moment le plus fort du fichier et le plafond de 0 dBFS s'appelle la marge (headroom). Un enregistrement faible est presque toujours un enregistrement qui en a trop.

L'enseignante dont les élèves n'entendent pas le cours

Une enseignante enregistre un cours de 40 minutes sur son ordinateur portable pour les élèves absents. Elle le vérifie le soir même : elle s'entend, à peine, avec le volume de l'ordinateur au maximum. Le lendemain matin, trois élèves signalent que l'enregistrement est « cassé » : il ne produit aucun son sur leur téléphone. Il n'est pas cassé. Son moment le plus fort culmine vers −15 dBFS, et sa voix se situe bien en dessous.

Ce que fait vraiment l'augmentation du volume

Augmenter le volume d'un fichier, c'est appliquer du gain, lui aussi mesuré en décibels. Le gain multiplie chaque échantillon par la même valeur, si bien que les passages faibles et forts montent ensemble vers le plafond. Les décibels sont logarithmiques :

• +6 dB double à peu près l'amplitude de la forme d'onde.
• Environ +10 dB, c'est ce que la plupart des auditeurs décrivent comme « deux fois plus fort ».
• +3 dB est une hausse légère mais perceptible.

Le point essentiel, c'est que le gain déplace tout de la même quantité. La quantité de gain sans risque pour un fichier donné dépend donc de son unique moment le plus fort, et non de son niveau moyen. Si les crêtes de la voix atteignent −15 dBFS, vous pouvez ajouter jusqu'à 15 dB avant que la crête ne touche le plafond.

Pourquoi ça grésille quand on pousse trop

Au-delà de ce point, les échantillons qui devraient dépasser 0 dBFS n'ont nulle part où aller. Le fichier ne peut pas stocker un nombre supérieur à son maximum, alors ces échantillons sont coupés net au niveau du plafond. C'est l'écrêtage, que vous entendez comme un grésillement, un bourdonnement ou une distorsion rugueuse sur chaque syllabe forte.

Voilà pourquoi un seul moment fort peut tout gâcher. Un cours enregistré trop bas, avec une toux près du micro, peut avoir une crête à −2 dBFS alors que la voix se situe vers −20. Un gain simple ne peut ajouter que 2 dB avant que la toux ne sature.

La solution habituelle est un limiteur. Un limiteur surveille le signal et n'atténue que les moments qui franchiraient le plafond, sans toucher au reste. La voix reçoit toute son amplification, et la toux est retenue juste sous 0 dBFS au lieu d'être tranchée net. Poussez un limiteur très fort et les moments forts commencent à paraître écrasés, mais pour un pic occasionnel dans un enregistrement parlé, c'est la différence entre un fichier utilisable et un fichier gâché.

Le gain ne sait pas non plus distinguer la voix du fond sonore : le ronflement de la pièce et le souffle montent de la même quantité. Une amplification rend un enregistrement faible audible, pas plus propre.

Le podcasteur dont l'épisode s'est transformé en bouillie sonore

L'invité d'un podcasteur avait une voix faible, alors il a poussé le volume au maximum dans son logiciel de montage et a exporté. Désormais, chaque rire se désagrège en une distorsion grésillante. Le logiciel a poussé les crêtes au-delà de 0 dBFS et le fichier les a stockées coupées net. Baisser le volume de cet export ne lui donne qu'un grésillement plus discret.

En audio, « compression » désigne deux choses différentes

Cherchez de l'aide pour un son trop faible et quelqu'un vous dira de « le compresser ». Le mot recouvre deux idées sans rapport.

La compression dynamique réduit l'écart entre les passages faibles et forts d'un enregistrement, ce qui peut le faire paraître plus fort dans l'ensemble. Un limiteur en est une version extrême et rapide.

La compression de fichier rend le fichier plus petit, généralement en abaissant le débit d'un MP3. Elle change la place qu'occupe l'audio, pas son volume.

Si votre fichier est trop faible, il vous faut du gain, avec un limiteur pour retenir les crêtes. Si votre fichier est trop lourd pour être envoyé par e-mail ou mis en ligne, il vous faut l'autre type.

Rendre un fichier faible plus fort, sans risque

L'amplificateur de volume de MyTools repose sur les idées ci-dessus. Quand vous ajoutez un fichier, il lit le niveau de crête et l'affiche à côté du nom du fichier, pour que vous voyiez votre marge avant de choisir une valeur. Vous augmentez le volume audio avec un curseur de gain, puis vous maintenez le bouton Comparer enfoncé pour écouter l'original face à la version amplifiée. Le limiteur est activé par défaut et maintient la sortie juste sous 0 dBFS. Tout se passe dans votre navigateur : une réunion privée ou un cours n'est jamais téléversé.

Comment l'enseignante récupère son cours

L'enseignante dépose le cours dans l'amplificateur et voit une crête d'environ −15 dB. Cette crête correspond au moment où elle a cogné le bureau ; sa voix est plus basse. Elle règle le gain sur +18 dB, laisse le limiteur activé et écoute une minute avec Comparer. Sa voix passe désormais à un niveau normal sur le haut-parleur d'un téléphone, et le coup sur le bureau, qui aurait dépassé le plafond de 3 dB, est retenu juste en dessous au lieu de craquer. Elle partage le nouveau fichier et les e-mails sur « l'enregistrement cassé » s'arrêtent.

Comment le podcasteur sauve l'épisode

L'export écrêté ne peut pas être réparé, car le sommet de ces formes d'onde a disparu. Le podcasteur reprend donc l'enregistrement original de son invité et le passe dans l'amplificateur avec le limiteur activé, pour que les rires soient retenus sous 0 dBFS au lieu d'être tranchés. L'invité monte au niveau de sa propre voix, sans la distorsion.

Et si l'épisode amplifié dépasse ensuite la limite de mise en ligne de son hébergeur, c'est un travail pour l'autre type de compression : il peut compresser le fichier audio à un débit plus faible sans toucher au niveau qu'il vient de corriger.

En résumé

Votre son est faible parce que l'enregistrement a laissé trop de marge sous le plafond de 0 dBFS. La crête la plus forte détermine la quantité de gain que vous pouvez ajouter, et dépasser le plafond provoque un écrêtage irréversible. Amplifiez à partir du fichier original et gardez un limiteur activé pour retenir les crêtes.

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Fichier trop lourd après l'amplification ? Compresser un audio → est là aussi.