[new:31/05/2011]Pourquoi diable le format par défaut d’un CD audio est-il de 44100 échantillons par seconde ? La raison se trouve dans le poids des habitudes... Comme la taille des réservoirs de la navette spatiale américaine. Tout cela impose une petite réflexion sur la Méthodologie, avec humour...
La Méthodologie
Quand je parle ici de Méthodologie, je parle de l’ensemble des méthodes et procédures qui sont suivies dans un métier ou un autre pour arriver à de “bons” résultats. J’englobe ainsi largement tout ce qui est “norme”, “normalisation” autant que les Méthodologies de développement telles qu’on les utilise dans notre beau métier (RUP, Agile, Extreme Programming, Design patterns diverses et variées....).
Se poser les bonnes questions
Lorsque vous êtes face à un problème à résoudre il convient toujours d’essayer d’en extraire des patterns connues et d’utiliser des solutions éprouvées aux conséquences connues et prévisibles. C’est tout l’art de l’utilisation des Design Patterns notamment.
De même certains prônent telle ou telle méthode de développement comme étant la seule voie logique à suivre pour construire un logiciel fiable tout en respectant les délais impartis, en maitrisant les couts de production le tout en minimisant les couts de maintenance (ouf!) ...
De RUP à Extreme Programming, tout le monde chante la même chanson. On nous a tellement gavé d’UML et autres méthodes miracles (UML n’étant pas une méthode d’ailleurs mais une simple norme) que le sujet est passé de mode... Trop de méthode tue la méthode.
Reste donc l’informaticien face à son logiciel à écrire. Comme avant. Avant l’invention de toutes ses méthodologies. Sinistre pied de nez à l’histoire d’une science pourtant très jeune.
Reste donc à se poser les bonnes questions. Et à trouver les bonnes réponses...
Avoir des habitudes est une mauvaise habitude
C’est comme les manies, les tics, les tocs : avoir des habitudes est une mauvaise habitude.
Savoir se renouveler est essentiel.
Mais je ne suis pas venu aujourd’hui pour blogger des heures en vous faisant la morale ou en prenant un ton doctoral pour vous insufflez l’Art du Questionnement Métaphysique. Il y a ceux qui ont écouté et compris leurs cours de philo à l’école, et ceux qui ont toujours cru que c’était une heure de permanence et qui n’ont jamais compris pourquoi il y avait en plus un animateur spécialisé qui disait des trucs bizarres ce qui empêchait de finir de réviser ses maths tranquillement... A ceux-là je ne peux rien dire de plus, et les premiers n’ont pas besoin de mes conseils.
Je vais donc plutôt vous raconter deux histoires.
Vous connaissez peut-être la première car elle a circulé presque sous forme de spam sur le Net à une époque lointaine.
Vous serez peut-être plus surpris par la seconde qui tend à rendre totalement crédible la première.
Le cul des chevaux romains et la Nasa
J’ai connu une variante de cette histoire avec des bœufs. Celle que je vais vous donner ici parle de chevaux. Je pense que les deux sont équiprobables. Au départ on pense à une grosse plaisanterie, un truc drôle inventé par un type qui s’ennuyait un jour. Un des premiers spam du Net selon mes souvenirs.
Et puis on y réfléchit. On regarde autour de soi, on s’interroge. Et on se dit que même si c’est faux, cela fait du bien de poser le problème. Mais quand vous aurez lu la seconde histoire, dont la véracité est elle totalement démontrée, vous ne rirez plus. Et peut-être saurez-vous vous poser les bonnes questions et remettre certains acquis en question. Vous repenserez alors à ces deux histoires, et peut-être un peu à Dot.Blog et à votre serviteur !
Le cul des chevaux romains
La distance standard entre 2 rails de chemin de fer aux USA est de 4 pieds et 8,5 pouces. C'est un chiffre particulièrement bizarre. Pourquoi cet écartement a-t-il été retenu ?
Parce que les chemins de fer US ont été construits de la même façon qu'en Angleterre, par des ingénieurs anglais expatriés, qui ont pensé que c'était une bonne idée car cela permettait également d'utiliser des locomotives anglaises.
Pourquoi les anglais ont construits les leurs comme cela ?
Parce que les premières lignes de chemin de fer furent construites par les mêmes ingénieurs qui construisirent les tramways, et que cet écartement était alors utilisé. Pourquoi ont-ils utilisé cet écartement ?
Parce que les personnes qui construisaient les tramways étaient les mêmes qui construisaient les charriots et qu'ils ont utilisé les mêmes méthodes et les mêmes outils. Pourquoi les charriots utilisaient-ils un tel écartement ?
Parce que partout en Europe et en Angleterre, les routes avaient déjà des ornières et un espacement différent aurait causé la rupture de l'essieu du charriot.
Pourquoi ces routes présentaient-elles des ornières ainsi espacées ?
Parce qu'elles dataient du temps des romains et furent construites par l'empire romain pour accélérer le déploiement des légions romaines.
Pourquoi les romains ont-ils retenu cette dimension ?
Parce que les premiers charriots étaient des charriots de guerre romains. Ces charriots étaient tirés par deux chevaux. Ces chevaux galopaient côte à côte et devaient être espacés suffisamment pour ne pas se gêner. Afin d'assurer une meilleure stabilité du charriot, les roues ne devaient pas se trouver dans la continuité des empreintes de sabots laissées par les chevaux, et ne pas se trouver trop espacées pour ne pas causer d'accidents lors du croisement de deux charriots.
[Variante : il s’agit des bœufs des charriots romains tirant de lourdes charges. Ces charriots ont créé des ornières. Vache ou cheval, on peut le voir encore aujourd’hui par exemple en suivant les vestiges de la “Voie Romaine” en France. Les pavés sont nettement enfoncés de part et d’autre de la voie créant deux sillons. Faire rouler un charriot aux dimensions différentes devait y être impossible, un peu comme demander à une femme de marcher rapidement en haut-talons sur une chaussée en pierre comme on en trouve dans le vieux Paris ou d’autres villes ayant un centre historique...]
Nous avons donc maintenant la réponse à notre question d'origine.
L'espacement des rails aux USA (4 pieds et 8 pouces et demi) s'explique parce que plus de 2000 ans auparavant, sur un autre continent, les charriots romains étaient construits en fonction de la dimension du cul des chevaux de guerre [ou de celui des bœufs]. ...
Et maintenant, la cerise sur le gâteau.
Il y a une extension intéressante de cette histoire concernant l'espacement des rails et l'arrière train des chevaux.
Quand nous regardons la navette spatiale américaine sur son pas de tir, nous pouvons remarquer les deux réservoirs additionnels attachés au réservoir principal [la navette vient de faire son dernier vol, bientôt personne ne comprendra plus cette histoire]. C'est la société THIOKOL qui fabrique ces réservoirs additionnels dans leur usine de l'UTAH.
Les ingénieurs qui les ont conçus auraient bien aimé les faire un peu plus larges, mais ces réservoirs devaient être expédiés par train jusqu'au site de lancement. La ligne de chemin de fer entre l'usine et Cap Canaveral emprunte un tunnel sous les montagnes rocheuses. Les réservoirs additionnels devaient pouvoir passer sous ce tunnel. Le tunnel est légèrement plus large que la voie de chemin de fer, et la voie de chemin de fer est à peu près aussi large que les arrières train de deux chevaux romains.
Conclusion :
Le moyen de transport le plus sophistiqué que l’homme n’a jamais conçu et qui permet d’aller dans l’espace a été construit en respectant des contraintes implicites basées sur la taille du cul des chevaux ou des bœufs des charriots de l’Empire Romain !
Le poids des habitudes, ce terrible recommencement des mêmes gestes sans se poser de question existera toujours. Il est même le moteur de ce qu’on appelle la bureaucratie qui envahit toutes nos institutions, mêmes les plus récentes comme les instances européennes qui n’ont pas une vieille histoire à trainer. Mais chaque bureaucrate la constituant a amené avec lui ses propres “culs de chevaux romains”, le cul des chevaux romains de bureaucrates de 27 pays différents. Cela laisse songeur...
Aussi, la prochaine fois que vous avez des spécifications entre les mains et que vous vous demandez quel cul de cheval les a inventées, vous vous serez peut-être posé la bonne question...
La fréquence d’échantillonnage des CD musicaux
Ah ! la taille du postérieur des équidés romains ou de leurs bœufs ça sent bon le hoax, on peut en rire et évacuer la chose facilement. Des histoires, des légendes comme le Web sait en créer et en véhiculer.
Si vous suivez Dot.Blog, vous vous rappelez peut-être de mon billet intitulé :
Lequel est le plus foncé sous WPF/Silverlight : Gray ou DarkGray ?
J’y évoquais déjà l’histoire du cul des chevaux (ou des vaches) en démontrant que cette histoire pouvait certainement être vraie en prenant exemple sur la dénomination des couleurs sous WPF. Je vous conseille la lecture de ce billet, cela renforce tout ce qui est dit ici...
Bref, les vaches romaines ça fait folklore. Le nom des constantes de couleur dans WPF déjà ça fait moins rire. Mais vous rirez jaune une fois que j’aurais enfoncé le clou avec cette troisième histoire (la seconde de ce billet) concernant la fréquence d’échantillonnage des CD...
L’anecdote est tirée de Wikipédia, dans le Wiki sur le “Disque Compact”.
La fréquence d’échantillonnage des CD
La fréquence d’échantillonnage de 44,1 kHz des CD musicaux est héritée d’une méthode de conversion numérique d’un signal audio en signal vidéo pour un enregistrement sur cassette vidéo qui était le seul support offrant une bande passante suffisante pour enregistrer la quantité de données nécessaire à un enregistrement audionumérique.
Cette technologie peut stocker six échantillons (trois par canal en stéréo) par ligne horizontale. Un signal vidéo américain NTSC possède 245 lignes utilisables par trame et 59,94 champs par seconde qui fonctionnent à 44 056 échantillons par seconde.
De même, un signal vidéo PAL anglais ou SECAM français possède 294 lignes et 50 champs qui permet aussi de délivrer 44 100 échantillons par seconde. Ce système pouvait aussi stocker des échantillons de 14 bits avec des corrections d’erreur ou des échantillons de 16 bits sans correction d’erreur. Il y eut donc un long débat entre Philips et Sony concernant la fréquence et la résolution de l’échantillonnage. Philips voulant utiliser le 44 100 Hz utilisé en Europe et une résolution de 14 bits ayant déjà développé des CNA 14 bits et Sony voulant imposer le 44 056 Hz utilisé au Japon et États-Unis et une résolution de 16 bits.
On connait la suite, la poire a été coupée en deux, la fréquence 44.1KHz Philips et la résolution 16 bits Sony ont été adoptées après d’âpres négociations.
Ainsi, la fréquence d’échantillonnage d’un morceau de musique au 3ème millénaire, ou même la fréquence des convertisseurs “Analogique / Digital” utilisés par les musiciens avec des synthétiseurs software sur des ordinateurs ultra récents, tout cela est directement dicté par la résolution des téléviseurs SECAM / PAL, une technologie d’après guerre vieille de 60 ans au minimum et totalement analogique... Autant dire qu’il y a autant de rapport entre un vieux poste de télévision français et un lecteur MP3 qu’entre... les réservoirs de la navette spatiale et la taille du cul des chevaux romains !
Conclusion
Au début on rit, surtout quand on n’a jamais lu cette histoire sur le taille du cul des chevaux romains. En reprenant le billet sur les constantes couleur de WPF déjà on rit moins. Quand on arrive à la raison de ce chiffre magique de 44100 pour le nombre d’échantillons par seconde d’un CD audio on pense que le monde est véritablement dirigé par les habitudes et la bêtise.
Je parlais de Métaphysique un peu pompeusement dans le titre de ce billet. Pompeux et racoleur, certes. Quoi que ...
Les us et coutumes, même les entreprises d’informatique les plus modernes en trainent des tas dès qu’elles ont plus de deux ans d’existence... Des habitudes déraisonnables mais acceptées par tous nous en trouvons tous les jours, même dans notre vie privée si on y réfléchit quelques instants...
Alors métaphysique, peut-être pas, mais philosophique, ce billet l’est certainement.
A vous d’en faire bon usage !
(et Stay Tuned !)