Les bases de la compression audio numérique
Nous avons récemment parlé du fonctionnement de la conversion de l'analogique au numérique et expliqué une partie de la terminologie de base associée aux fichiers audio numériques. Dans cet article, nous allons voir comment différents algorithmes de compression audio numérique fonctionnent pour réduire la taille des fichiers afin que les fichiers puissent être partagés plus facilement.
Les bases de l'audio numérique
Comme nous l'avons expliqué précédemment, l'échantillonnage d'une forme d'onde audio analogique à une résolution de qualité CD nécessite 44 100 échantillons par seconde avec une résolution de 16 bits pour une paire de canaux stéréo. Il en résulte un flux de données de 1 411 kilobits par seconde. Pour une chanson d'une minute, vous devez stocker 84 672 000 bits d'informations. Cela représente environ 50 mégaoctets pour une chanson de cinq minutes.
Lorsque nous stockons l'audio dans un format non compressé, les informations contenues dans le fichier n'affectent pas la taille du fichier. Nous pourrions avoir une piste contenant un enregistrement d'un orchestre symphonique, une piste de test audio ou la dernière, dernière, dernière performance des Rolling Stones. La taille du fichier sera la même si la longueur de la piste est la même.
Compression audio sans perte
La réduction de la taille du fichier a toujours été une préoccupation lorsqu'il s'agit de transmettre un fichier. À l'époque où nous avions un service Internet commuté, il fallait des heures pour télécharger une chanson entière dans un format non compressé. Les modems acoustiques avaient un taux de transfert optimal d'environ 300 bits par seconde. Les modems analogiques à haut débit ont atteint un pic de 48 kilobits par seconde en utilisant des algorithmes de compression de données. Pour transférer un son de haute qualité, il faudrait environ 30 secondes pour chaque seconde de musique. Vous voyez le problème ?
L'une des méthodes de compression de fichiers les plus populaires et les plus connues consiste à compresser un fichier. Compresser un fichier analyse le contenu du fichier et remplace les chaînes de données répétées par un raccourci vers des informations identiques. Lorsque vous décompressez le fichier, vous récupérez l'original sans aucune modification.
En termes de formats de compression audio, les formats sans perte les plus populaires sont Free Lossless Audio Codec (FLAC), Apple Lossless Audio Codec (ALAC) et le format Monkey's Audio (APE) en troisième position.
En termes de compression, la conversion de notre fichier audio de 70,69 mégaoctets en FLAC donne une taille de fichier de 37,5 mégaoctets. Il s'agit d'une réduction d'environ 50 % sans perte de qualité sonore, de précision ou de détails.
Compression audio avec perte
Que vous essayiez de réduire un fichier audio ou une photo, l'un des moyens les plus simples de réduire la taille du fichier consiste à jeter certains des détails dans le fichier d'origine. Pour les fichiers audio, cela signifie souvent limiter les informations à haute fréquence et réduire les détails ou éliminer les signaux de bas niveau.
Si nous convertissons notre fichier audio d'origine en un fichier MP3 de 320 kbps, le fichier se réduit à un incroyable 16,0 mégaoctets. Nous le faisons en jetant des informations audio difficiles à entendre. Par exemple, s'il y a un riff de guitare fort dans un canal, l'algorithme de compression peut réduire considérablement le détail des informations audio de niveau relativement bas dans l'autre canal sans trop changer la qualité perçue de la lecture. C'est ce qu'on appelle l'encodage audio perceptif, car l'algorithme affecte spécifiquement les informations qui sont plus difficiles à entendre (ou à percevoir).
À un taux de compression de 320 kbps, la plupart des auditeurs ne peuvent pas faire la différence entre le fichier d'origine et la version compressée. À mesure que la compression augmente, les différences deviennent beaucoup plus apparentes. Nous commençons à perdre des informations et des détails à haute fréquence.
Si nous voulons réduire davantage le fichier, nous pouvons le convertir en un fichier MP3 de 128 kbps. L'avantage de la compression extrême des données est que notre fichier audio a maintenant une taille de 6,59 mégaoctets. À cette taille, la chanson peut être jointe à un e-mail sans trop se soucier de la bande passante ou du temps de téléchargement sur une connexion Internet haut débit moderne.
Les formats de compression de fichiers avec perte les plus populaires sont MP3 (anciennement MPEG-1 Audio Layer III ou MPEG-2 Audio Layer III), Adaptive Transform Acoustic Coding (ATRAC), Advanced Audio Coding (AAC) et Windows Media Audio (WMA).
La taille du fichier est-elle importante ?
Comme mentionné, des algorithmes de compression audio ont été créés pour nous permettre de transmettre de l'audio sur des connexions à bande passante limitée. Aujourd'hui, le stockage de données est incroyablement peu coûteux. Vous pouvez acheter une clé USB de 128 Go pour moins de 25 $. Vous pouvez stocker environ 400 heures d'audio FLAC de haute qualité sur une clé USB de 128 Go. Dans le même temps, la vitesse de la bande passante Internet est à un niveau record. La plupart des smartphones avec LTE peuvent télécharger des données à 150 mpbs. C'est plus rapide que l'Internet haut débit de la plupart des gens à la maison. Le téléchargement d'un fichier de 37 mégaoctets via une telle connexion prend environ cinq secondes.
À moins que votre bande passante ne soit limitée, vous pouvez également télécharger votre musique au moins au format FLAC de qualité CD ou au format WAV non compressé. De cette façon, vous obtenez la meilleure qualité sonore possible de votre système audio. Si vous avez des questions sur le nombre de pistes que vous pouvez stocker sur une clé USB ou sur les formats de fichiers multimédias numériques compatibles avec votre autoradio, rendez-vous chez votre revendeur local d'accessoires mobiles. Ils devraient pouvoir répondre à toutes vos questions.