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Comprendre: MP3, AAC. la compression de données audio Comment ça marche ? COMMANDER Magazine Sono N° 383
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Source: Magazine Sono numéro 383 Page 68 - novembre 2012 ::: Photos: Eric Moutot - Texte: Eric Moutot -  :::
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MP3, AAC. la compression de données audio Comment ça marche ?
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Photos: Eric Moutot - Texte: Eric Moutot -

Un fichier audio numérique se caractérise par sa fréquence d'échantillonnage (44,1 kHz pour un CD audio) et sa quantification (16 bits, toujours pour un CD audio). Le débit de données d'un tel fichier s'obtient par le calcul : 44100x16 x 2 (stéréo) = 1411,2kbps (kilobits par seconde) Le kbps est une unité que connaissent bien les utilisateurs des formats compressés mP3, aaC... Lorsque l'on dit «un fichier en 128k», ce sont en fait 128 kbps, la quantité de données (bits) transférées en une seconde.

Comparons le débit en WaV de 1411,2kbps à celui en mP3 128 de 128kbps. nous constatons que le flux numérique a été réduit par un coefficient de 1 411,2 / 128 =11. Un titre WaV dont le poids numérique serait de 50 mo ne pèserait que 50/11 = 4,5 mo en mP3 128. nous sommes arrivés à nos fins en termes de réduction de poids et donc de rapidité de transfert via Internet, usb. mais avec quelles conséquences? Cette réduction de données est-elle transparente, quelle baguette magique est-elle utilisée pour obtenir ce prodige?

hniquement, cette réduction de données s'opère en convertissant le fichier audio au travers d'un savant algorithme exploitant, d'une part, des propriétés psycho acoustiques pour supprimer les informations du signal qu'il considère comme inutiles, et d'autre part, un codage statistique. Une opération réalisée par exemple par iTunes lors de l'importation d'un CD audio.

:::PSYCHO ACOUSTIQUE ; L'EFFET DE MASQUE
Faites le test, lorsque deux sons émis simultanément présentent une grande différence de niveau, le plus fort va masquer le plus faible. Par exemple, une voiture qui passe peut masquer la conversation que vous êtes en train de tenir sur le trottoir. Le spectre sonore des sons impliqués a une grande influence sur le masquage, mais on considère qu'exprimée en Décibels, une différence de 30 dB à 40 dB entre les deux sons suffit généralement pour que le plus fort masque le plus faible. Les ingénieurs concevant les algorithmes de compression de données en ont déduit que préserver à chaque instant une dynamique de 30 dB à 40 dB suffirait à satisfaire nos capacités d'analyse auditive. Ils ont au passage opportunément négligés un certain nombre de propriétés du cerveau, comme celle de la discrimination spatiale; un son faible, fut-il masqué par un son fort, sera très bien perçu dès lors qu'il proviendra d'une direction différente de celle du son fort.

:::L'ENCODAGE STATISTIQUE
Le second axe choisi pour la réduction des données consiste à considérer que la quantité d'informations utiles dans un signal audio n'est pas constante. Rien de mystérieux là dedans, tout le monde comprend bien qu'une phase de « silence » peut s'encoder avec un nombre de bits inférieur à celui d'une partie à fort niveau. Certes, il n'est pas fréquent de rencontrer du « silence » dans la musique de clubs, mais il n'en est pas de même dans les bandes sons de films, et ces encodages sont aussi utilisés en Dolby aC3, pour le son à l'image. Des phases musicales à spectre réduit (pas de graves, ou pas d'aigus, ou pas de médiums.) permettent aussi une réduction de données, et ce type de situation est plus fréquent en musique club, ou l'équilibre spectral n'est pas du tout une priorité. Cette deuxième moulinette d'encodage, complémentaire de l'étage psycho acoustique, complètera la réduction de données et induira le débit variable du flux. Peu d'infos dans le signal sonore, peu de données. Beaucoup d'infos, beaucoup de données.

:::OUR CONCLURE
Vous l'avez compris, la conversion en MP3, AAC ou autres formats destructifs, ne peut être considérée comme anodine. La musique est irrémédiablement altérée en termes de dynamique et de spectre. Il faut également bien comprendre que reconvertir un fichier MP3 ou AAC en Wav ou aIFF lui permettra de retrouver son poids d'origine, mais ne restaurera aucune des données perdues dans la compression effectuée dans l'autre sens. Une opération vaine donc. on ne peut renier la commodité de manipulation et de transfert de ce type de fichier peu gourmand en taille mémoire, mais la plupart des Dj professionnels continuent de privilégier les formats Wav et aIFF qui préservent la qualité du travail des musiciens et producteurs. a noter qu'il existe des algorithmes de réduction de données non destructifs, comme le FLaC (Free Lossless audio Codec). Ils utilisent un codage/décodage du signal via des métadonnées, ce qui permet une réduction de 30 à 70% du poids des fichiers. on n'atteint pas nos 90% du mP3 128, mais on préserve 100% de l'intégrité et de la qualité de notre musique originelle. Et l'algorithme est libre et open source, chacun peut le modifier et l'adapter à ses besoins.


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MP3, AAC… la compression de données audio Comment ça marche ? - P.68
Page 68 - 1/2
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