Se familiariser avec les formats audio numériques

Il serait difficile de vivre aujourd'hui sans contenu audio numérique. Nous pouvons apprécier nos musiques favorites au format MP3 sur notre PC et, en déplacement, sur nos lecteurs MP3. La musique numérique nous fait gagner de l'espace sur l'étagère à CD et offre une multitude de fonctionnalités. En plus du MP3, peut-être le format le plus répandu, il existe de nombreux autres formats audio. Quel format est le mieux adapté à quelle utilisation ? Que signifient formats "avec perte" et "sans perte" ? De quelle manière sont compressés les fichiers audio ? Nous allons répondre à toutes ces questions dans ce numéro spécial consacré aux formats audio.

Le débit : signification

Les abréviations Kb/s et Kbps signifient kilobit par seconde. Par exemple, un fichier MP3 encodé à 128 Kb/s correspond à peu près au niveau de qualité d'un CD audio. On considère toutes les valeurs MP3 inférieures à 128 Kb/s comme de faibles débits et celles comprises entre 256 et 320 Kb/s sont des hauts débits. Une minute de musique de qualité CD occupe environ 1 Mo d'espace disque.

On différencie généralement les formats audio compressés et non compressés. Les formats compressés sont à leur tours divisés entre formats avec perte et formats sans perte.

Aperçu de quelques formats répandus:

Formats non compressés

Le format audio non compressé le plus répandu est le PCM et est contenu dans les fichiers .wav (wave). Ce format offre une très bonne qualité, mais nécessite un grand espace de stockage, ce qui le rend inadapté aux lecteurs de musique portables. Les fichiers Wave sont créés lors de l'extraction de musique à partir d'un CD audio. Les données musicales doivent être au format wave pour pouvoir les découper, les mixer et les éditer. En effet, il est impossible d'éditer directement des données musicales compressées.

Compressed Formats

Compression avec perte

Les formats de compression avec perte utilisent les effets de perception psycho-acoustiques. Il s'agit d'un phénomène engendré par l'oreille humaine qui ne peut pas entendre certains certains sons. Les êtes humains ne peuvent différencier deux sons que s'il existe une certaine différence de hauteur entre eux. Après avoir entendu des bruits à un fort volume, l'oreille n'entend plus correctement les sons plus calmes. Cette insuffisance est utile lorsqu'il s'agit de compresser des données musicales, car le signal d'origine ne sera pas stocké avec précision, mais seules les parties apparentes du signal. Le signal doit être également régénéré de manière à réduire l'espace nécessaire, car l'oreille humaine n'entend pas de différence avec l'original.

MP3

Le format MPEG-1 Audio Layer 3, plus connu sous le nom de MP3, peut être lu sur de nombreux périphériques et lecteurs. Indépendant de toute plate-forme et grâce à sa haute qualité, le MP3 s'est imposé comme le format compressé le plus populaire. Il a été développé en 1982 par l'Institut Fraunhofer-Gesellschaft de Circuits Intégrés comme l'un des premiers formats audio compressés. Afin de réduire l'espace disque utilisé, les données audio sont réduites à l'aide de méthodes de compression. Si vous souhaitez sauvegarder des CD audio sur votre PC en fichiers MP3, il est conseillé de choisir un débit binaire constant entre 256 et 320 Kb/s. Pour écouter de la musique sur un lecteur MP3, un débit compris entre 128 et 192 Kb/s est suffisant.

Le format Wave offre une meilleure qualité, mais les fichiers seront plus volumineux.

mp3PRO

Le format mp3PRO est une version améliorée du format MP3 qui vise à compenser les pertes de qualité pour les débits les plus bas. Dotées une qualité similaire, les données au format mp3PRO occupent environ 35 % de place en moins que les données au format MP3. Le mp3PRO est essentiellement utilisé lorsque seules de faibles bandes passantes sont disponibles, par exemple dans le cas de Web radios. Les formats MP3 et mp3PRO peuvent être utilisés de façon interchangable : un lecteur mp3PRO peut lire des fichiers MP3, en revanche la lecture de fichiers mp3PRO dans un lecteur MP3 ne bénéficie pas des algorithmes d'amélioration du son.

LAME

Le LAME est un standard libre qui permet la création de données MP3. Comparé aux autres formats, le LAME offre une meilleure compression avec une qualité similaire.

Ogg Vorbis

Le format Ogg Vorbis (extension .ogg) est également un standard libre. Il est disponible sans licence et offre entre autres une meilleure qualité de son que le MP3. Actuellement, certains lecteurs audio prennent en charge les fichiers au format Ogg Vorbis.

AAC (Advanced Audio Coding)

L'AAC est un codec basé sur le MPEG-4, développé pour remédier aux faiblesses du format MP3. Le format AAC permet d'obtenir des fichiers de plus petite taille de même qualité et peut être utilisé, entre autres, pour l'intégration du son 5.1 Surround.
Il existe plusieurs versions de codecs AAC. L'encodeur LC-AAC (Low Complexity) est le plus répandu. Il offre une qualité supérieure aux données MP3 avec des fichiers tout aussi volumineux, ou inversement, la même qualité avec des fichiers plus petits.
Le HE-AAC (High Efficiency) offre lui aussi une haute qualité à des débits binaires relativement faibles, ce qui permet de créer des fichiers de taille réduite. Les fichiers au format AAC ont été pris en charge dès l'apparition de la première génération d'iPod®, et depuis par la plupart des téléphones mobiles.

L'ATRAC

L'ATRAC, un codec de compression sans perte de données audio développé par Apple. Il permet de compresser des fichiers PCM non compressés, à partir des fichiers Wave ou AIFF, par exemple d'un CD audio.

Compression sans perte

Certains formats audio sont compressés sans perte. Cela signifie qu'il n'y a aucune suppression de données et donc que la qualité est préservée. Les fichiers compressés sans perte atteignent un facteur de compression considérablement moins élevé mais n'occupent que la moitié de l'espace des fichiers audio non compressés. Parmi les formats compressés sans perte lezs plus répandus, on peut citer:

Le FLAC, un codec dépourvu de licence qui permet de compresser jusqu'à 60% de la taille d'origine. Le Flac est le format le plus adapté pour archiver des fichiers audio sur disque dur, CD ou DVD.

L'Apple Lossless, un codec de compression sans perte de données audio développé par Apple. Il permet de compresser des fichiers PCM non compressés, à partir des fichiers Wave ou AIFF, par exemple d'un CD audio.

Le Meridian Lossless Packing, développé par Meridian Audio et ses partenaires pour une utilisation sur DVD audio.

Les disques Blue Laser offrent un espace de stockage beaucoup plus important, ce qui permet à l'utilisateur de profiter de formats audio plus volumineux. Les formats Dolby® True HD et DTS® HD Master Audio sont progressivement pris en charge par la dernière génération de récepteurs A/V sur les systèmes multiplex.

Le Dolby® True HD, un dérivé du Meridian Lossless Packing, développé par les laboratories Dolby® et utilisé sur les successeurs du DVD, les disques Blu-ray et HD DVD.

Le DTS® HD Master Audio, tout comme le Dolby® True HD, utilisé sur les disques Blu-ray et les HD DVD.