bande vocale

La bande vocale désigne la plage de fréquences optimisée pour la transmission de la parole humaine, généralement de 300 Hz à 3400 Hz dans les systèmes de télécommunications. Cette plage est plus étroite que le spectre audible complet (20 Hz à 20 kHz) et a été établie comme une norme pratique car l'intelligibilité de la voix ne nécessite que ce sous-ensemble de fréquences. Les limites supérieure et inférieure existent parce que les consonnes et les voyelles concentrent leur énergie acoustique à l'intérieur de ces bornes, et les fréquences en dehors de cette plage contribuent peu à la reconnaissance de la parole tout en consommant une bande passante de transmission précieuse.

Dans les anciens réseaux téléphoniques analogiques, la bande vocale est devenue la norme de conception pour toutes les infrastructures. Les paires torsadées en cuivre, les centraux téléphoniques et les premiers commutateurs étaient optimisés pour ne laisser passer que les fréquences de la bande vocale avec une distorsion minimale. Cette contrainte était économique : une bande passante plus étroite signifiait que plus d'appels pouvaient être acheminés sur une seule paire de câbles. Les fréquences inférieures à 300 Hz étaient filtrées car le ronflement du réseau électrique (50 ou 60 Hz) et ses harmoniques créaient du bruit ; les fréquences supérieures à 3400 Hz étaient coupées car elles contenaient moins d'informations vocales et introduisaient une atténuation plus élevée sur de longues distances.

Modems bande vocale et compression numérique

Lorsque les lignes téléphoniques analogiques sont devenues le support de transmission de données informatiques, les modems ont été conçus pour fonctionner dans la contrainte de la bande vocale. Une ligne analogique de qualité vocale supportait théoriquement jusqu'à 56 kbit/s dans des conditions idéales (la limite de Shannon pour un rapport signal/bruit typique des circuits téléphoniques), ce qui a conduit au développement des normes V.90 et des modems antérieurs. Les codecs Voice over Internet Protocol (VoIP) modernes comme G.711, G.729 et Opus compressent de manière similaire la parole en supprimant les fréquences en dehors de la bande vocale, atteignant des débits binaires de 8 kbit/s à 64 kbit/s.

Le filtrage de la bande vocale reste intégré dans l'infrastructure téléphonique mondiale, même dans les réseaux numériques. Les cartes d'interface téléphonique analogiques des systèmes PBX incluent des filtres de bande vocale pour empêcher les fréquences de signalisation hors bande d'interférer avec la qualité des appels. Lorsque les systèmes hérités se connectent à des réseaux haut débit ou cellulaires, l'équipement de passerelle doit extraire les signaux de la bande vocale et les ré-encoder pour la transmission via des protocoles de paquets modernes.

Le terme reflète autant un accident historique que la physique. Les câbles sous-marins transatlantiques des années 1950 utilisaient le multiplexage par répartition en fréquence pour empiler plusieurs canaux de bande vocale sur une seule paire de tubes en cuivre ; 12 canaux occupaient un total de 48 à 64 kHz. Cette architecture est devenue si enracinée que la bande vocale persiste comme la norme implicite dans les spécifications de téléphonie, les normes réglementaires et la conception des équipements, même si les systèmes numériques ne l'exigent plus.