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2 MIN POUR... comprendre la compression de données audio

Comment fonctionnent les algorithmes de compression audio ?

  • 21

Los Teignos a deux minutes pour vous expliquer les principes de la compression de données audio. C'est parti !

 Alors on va pas trainer sitôt que vous vous serez abonné au Chanel Youtube d’Audiofanzine ! Lorsqu’on parle de compression dans le domaine de l’audio, cela peut signifier deux choses : qu’on réduit la dynamique d’un signal audio, comme nous l’avons vu précédemment, ou qu’on réduit la taille d’un fichier audionumérique, ce qui relève plus de l’informatique. Pourquoi ferait-on cela ? Tout bêtement pour mettre plus de données sur un même support ou, à l’heure des réseaux et de la musique en streaming, économiser la bande passante.

Comment ça marche ? Il s’agit dans un premier temps d’optimiser l’organisation des données. Pour les moins matheux d’entre nous, on comprendra aisément le principe avec quelques fruits.

Imaginez la liste suivante :
Orange, orange, orange, banane, banane, orange, orange, banane, banane, banane, banane, banane, orange, orange, orange, banane, orange, banane, orange.

Et voyez comme on peut la réduire en groupant les fruits :
3 oranges, 2 bananes, 2 oranges, 5 bananes, 3 oranges, 1 banane, 1 orange, 1 banane, 1 orange.

L’énoncé de base a réduit de moitié sans qu’on perde la moindre information. C’est ce qu’on appelle de la compression sans perte de données, soit lossless en anglais, et c’est là-dessus que repose le célèbre format FLAC qui en moyenne réduit de moitié la taille des fichiers. La compression lossless atteint toutefois vite ses limites suivant la nature des données à compresser comme on le voit en fin de liste avec la simple alternance d’une orange et d’une banane. Si l’on cherche une réduction plus drastique, il va alors falloir utiliser une autre méthode : la compression destructive.

L’idée, c’est de faire le tri dans les données initiales pour ne garder que l’essentiel, un peu comme si on épluchait nos oranges et nos bananes pour gagner de la place dans le panier de fruits.

Si pour la norme CD, on considère que l’audition humaine entend des fréquences jusqu’à 20 kHz, la plupart des gens n’entendent pas grand chose au delà de 15 kHz. Du coup, on peut supprimer des aigus sans que ça gêne trop. L’audition humaine est aussi incapable de ressentir la stéréo dans les fréquences les plus graves. On passe donc ces dernières en mono. Enfin, on réduit encore des données au nom de l’effet de masque : lorsque deux fréquences sont proches et simultanées, la plus forte tend à masquer la plus faible qu’on peut donc supprimer. Une fois ces coupes réalisées, il ne restera qu’à une compression lossless pour obtenir des fichiers beucoup plus petits. C’est ainsi que procèdent le célèbre format MP3, mais aussi l’AAC, l’OGG Vorbis et bien d’autres.

Gardez toutefois à l’esprit que plus vous voudrez une compression efficace, et plus cela se fera au détriment de la fidélité au signal original, ce qui n’est pas forcément l’idéal pour les musiciens que nous sommes. Mais nous aurons à revenir là-dessus sachant que les deux minutes sont passées et qu’il ne me reste qu’à vous dire de liker, partager et commenter cette vidéo avant de vous laisser : Ciao !

2 minutes pour : 120 secondes pour découvrir l'audio et la musique Voir tous les épisodes de "2 minutes pour : 120 secondes pour découvrir l'audio et la musique"
Los Teignos

Si j'avais eu le physique, nul doute que j'aurais fait un grand Sumo, mais vu que je ne pèse que 80 kg, j'occupe mon temps comme je peux entre musique et littérature.

  • patrick_g75
    patrick_g75
    Je poste, donc je suis
    5116 posts au compteur
    Comme souvent quand on évalue ici les avantages et inconvénients de différents "outils", on se retrouve pris dans une confusion entre
    1) ce qui est évaluable au moyen de machines, et
    2) ce que nous évaluons au moyen de nos moyens "humains", et physiologiquement déterminés.

    Pas besoin d'insister sur le pourquoi ces deux genres de moyens sont irréductibles l'un à l'autre.
    Pourtant, on les met toujours encore trop souvent en concurrence...

    *

    Excellente illustration, la succession des bananes et oranges...
    La difficulté (de la compression des données) survient quand on commence à vouloir distinguer les maturités de chacun des fruits, et/ou leurs poids, et/ou leurs couleurs, et/ou... etc.
    :mrg:

  • iktomi
    iktomi
    Je poste, donc je suis
    5876 posts au compteur
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    Hors sujet :
    C'est bien du 5.1 PCM uncompressed, mais sur le BR, j'ai dis de la merde. :facepalm:
    Des deux édition DVD que j'ai, il n'y a pas de PCM, et un des deux est un de ces fameux DVD double face (mais simple couche, avec le bon changement de face au milieu du film :mrg:)
    Je pense que ça tiendrait sur du double face double couche, mais je crois qu'il n'y a pas du en avoir beaucoup...
  • kosmix
    kosmix
    Vie après AF ?
    24103 posts au compteur
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    Hors sujet :
    Oui le DVD peut avoir une piste son en PCM non compressé mais par-contre uniquement en stéréo, pas en multicanal. C'est bien pour les DVD musicaux, c'est du 2.0 (ou 2.1 si on a un caisson de basses) mais la qualité est meilleure qu'en 5.1
  • iktomi
    iktomi
    Je poste, donc je suis
    5876 posts au compteur
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    Hors sujet :
    Tiens pour ajouter un truc sur le PCM uncompressed 24bits : il existe une édition DVD (non BR) de Starship Troopers qui propose une piste en PCM uncompressed, et question dynamique, elle défonce :mrg:
  • spark972
    spark972
    Squatteur d'AF
    2686 posts au compteur
    Citation de Tin-Man :
    Ce qui est dérangeant avec ces formats de compression, notamment avec un des plus mauvais qui est le MP3,
    c'est que ça devient la norme.
    Nos oreilles n'entendent plus que ça et trouvent que finalement, ben c'est pas mal.
    Les compressions Spotify, YouTube et consorts... C'est pratique mais ça n'aide pas à nous affuter les feuilles !:facepalm:

    Ca dépend de ce que tu veux faire de ton mp3, si c'est pour du streaming sur téléphone ou passer sur Napster via un modem 56k oui ça va être très destructif.
    Si c'est pour archiver/convertir une collection on peut avoir des résultats étonnants en mp3, tout est une question de réglages et surtout d'encodeur (ils ne se valent pas tous).
    D'ailleurs quand on prend un outil comme FakinTheFunk, il se base essentiellement sur la présence (ou plutôt l'absence) de certaines fréquences hautes pour déterminer un bitrate, et on a parfois des surprises avec des ré-éditions de vieux trucs.
  • JepMetalway
    JepMetalway
    AFicionado
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    Hors sujet :
    Merci pour ce complément/rectification, j'ai appris des choses !
  • kosmix
    kosmix
    Vie après AF ?
    24103 posts au compteur
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    Hors sujet :
    Citation de JepMetalway :
    Y'a aussi la norme AC3 sur les DVD, avec des fichiers compressés en 448 kbits/s (et même 640 sur certains DVD) jusqu'à 6 canaux, ça compresse assez violemment aussi !


    Pour l'AC3 (Dolby Digital ou Dolby numérique) c'est différent. La problématique de Dolby à l'époque était de fournir un format sonore numérique multicanaux 5.1 dont les données optiques (en cinéma 35mm les pistes audios sont photographiques et tirées en même temps que l'image) devaient impérativement tenir dans l'espace ultra-réduit se situant entre les perforations à côté de la piste son traditionnelle Dolby SR. C'était le seul endroit qui restait ! Le faible espace entre l'image et la double piste optique analogique était quand à lui réservé au time-code de synchronisation nécessaire aux disques optiques des formats DTS et SDDS. Le Dolby Digital est le seul format de son numérique sur film (c'est-à-dire imprimé sur la pellicule elle-même).
    Il me semble que le taux de données max sur la pellicule était de 384kbps (de mémoire je crois l'avoir lu quelque part) ce qui pour 6 canaux est extrêmement faible. Dolby avait encore réussi un coup de maître mais il faut bien reconnaître qu'aujourd'hui la qualité audio au cinéma a été décuplée depuis le passage au numérique.



    Citation :
    Bon, depuis le Blu-Ray, tout ça c'est un peu obsolète avec les normes HD (96/24 non compressé, avec plein de canaux dans tous les sens)


    Ça ne vient pas du Bluray mais du cinéma numérique qui a abandonné non seulement l'image photographique (pellicule 35mm) mais aussi tous les formats sonores associés y compris les derniers venus numériques pour passer au PCM non compressé en 24-bit. La fréquence d'échantillonnage peut varier (en général 48kHz ou 96kHz) de même que le nombre de canaux (jusqu'à 7.1 et plus avec le Dolby Atmos).
  • CollectAble
    CollectAble
    Posteur AFfiné
    137 posts au compteur
    En voilà une qu'elle est bien Los Teignos mais attend ça fait pas 2" ... Ah si ! :8O:

    Par contre que d'erreurs 504 depuis 15 jours, c'est dur dur ! (message pour @nero ? )
  • jensouniev
    jensouniev
    Squatteur d'AF
    3253 posts au compteur
    Je sais pas pourquoi, mais j'ai une furieuse envie de jus de fruit, là, maintenant, tout de suite. :mrg:
  • JepMetalway
    JepMetalway
    AFicionado
    2164 posts au compteur
    Y'a aussi la norme AC3 sur les DVD, avec des fichiers compressés en 448 kbits/s (et même 640 sur certains DVD) jusqu'à 6 canaux, ça compresse assez violemment aussi !

    Bon, depuis le Blu-Ray, tout ça c'est un peu obsolète avec les normes HD (96/24 non compressé, avec plein de canaux dans tous les sens)

    x
    Hors sujet :
    Bon en réalité, l'AC3 n'est pas si obsolète que ça puisqu'il y a une rétrocompatibilité au niveau de la norme Blu-Ray. Disons que si l'ampli AVR n'est pas compatible avec les normes HD, c'est la piste compressée AC3 qui est envoyée.
  • iktomi
    iktomi
    Je poste, donc je suis
    5876 posts au compteur
    Les bruits blancs c'était une horreur en MP3, j'ai même gardé quelques samples du début qui donnent des trucs inécoutables (de vrais bugs audio).
    Un peu plus tard c'était les percus avec quelques effets de pompe pour encore économiser derrière de gros burst de son, ça donnait parfois des trucs bien dégueux aussi les premiers temps.
  • kosmix
    kosmix
    Vie après AF ?
    24103 posts au compteur
    Génial le coup des oranges et des bananes, très belle illustration pédagogique :bravo:

    En ce qui concerne le mp3 il faut savoir que de nets progrès ont été réalisés, je me rappelle des codecs il y a 15 ans même en 320kbps ont pouvait parfois discerner quelques artefacts sur les fréquences aiguës (les cymbales étant la bête noire de ce type de compression ).
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Si j'avais eu le physique, nul doute que j'aurais fait un grand Sumo, mais vu que je ne pèse que 80 kg, j'occupe mon temps comme je peux entre musique et littérature.

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