Les bases de la compression audio numérique
Nous avons récemment parlé de comment la conversion analogique-numérique fonctionne et expliqué certains termes de base associés 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 qu'ils puissent être partagés plus facilement.
Les bases de l'audio numérique
Comme nous l'avons expliqué précédemment, échantillonner une forme d'onde audio analogique à la résolution qualité CD nécessite 44 100 échantillons par seconde avec une résolution de 16 bits pour une paire de canaux stéréo. Cela résulte en un flux de données de 1 411 kilobits par seconde. Pour une chanson d'une minute, il faudrait stocker 84 672 000 bits d'information. Cela fait environ 50 mégaoctets pour une chanson de cinq minutes.
Quand on stocke l'audio dans un format non compressé, l'information dans le fichier n'affecte pas la taille du fichier. On pourrait avoir une piste contenant un enregistrement d'orchestre symphonique, une piste de test audio ou le dernier, dernier, dernier concert des Rolling Stones. La taille du fichier sera la même si la durée de la piste est la même.
Compression audio sans perte (Lossless)
Réduire la taille des fichiers a toujours été une préoccupation pour la transmission. À l'époque du modem 56k, il fallait des heures pour télécharger une chanson complète en format non compressé. Les modems acoustiques avaient un débit optimal d'environ 300 bits par seconde. Les modems analogiques haut débit ont atteint un pic de 48 kilobits par seconde en utilisant des algorithmes de compression de données. Pour transférer de l'audio haute qualité, cela prenait environ 30 secondes pour chaque seconde de musique. Voyez le problème ?
L'une des méthodes de compression de fichiers les plus populaires et connues est de zipper un fichier. Zipper un fichier analyse le contenu et remplace les chaînes de données répétées par un raccourci vers l'information identique. Quand vous dézippez le fichier, vous récupérez l'original sans aucune modification.
En termes de formats de compression audio, les formats sans perte les plus populaires sont FLAC (Free Lossless Audio Codec), ALAC (Apple Lossless Audio Codec) et le format Monkey's Audio (APE) en troisième position lointaine.
En termes de compression, convertir notre fichier audio de 70,69 Mo en FLAC résulte en une taille de fichier de 37,5 Mo. C'est une réduction d'environ 50 % sans perte de qualité sonore, de précision ou de détail.
Compression audio avec perte (Lossy)
Que vous essayiez de réduire un fichier audio ou une photographie, l'un des moyens les plus faciles de réduire la taille du fichier est de jeter une partie des détails du fichier original. Pour les fichiers audio, cela signifie souvent limiter l'information haute fréquence et réduire le détail ou éliminer les signaux de faible niveau.
Si nous convertissons notre fichier audio original en MP3 à 320 kbps, le fichier rétrécit à 16,0 Mo incroyables. Nous le faisons en jetant l'information audio difficile à entendre. Par exemple, s'il y a un riff de guitare fort dans un canal, l'algorithme de compression peut dramatiquement réduire le détail de l'information audio de niveau relativement faible dans l'autre canal sans beaucoup de changement dans la qualité perçue de la lecture. C'est ce qu'on appelle le codage audio perceptuel car l'algorithme affecte spécifiquement l'information qui est plus difficile à entendre (ou percevoir).
À un taux de compression de 320 kbps, la plupart des auditeurs ne peuvent pas faire la différence entre le fichier original et la version compressée. À mesure que la compression augmente, les différences deviennent beaucoup plus apparentes. On commence à perdre l'information haute fréquence et le détail.
Si nous voulons réduire le fichier davantage, nous pouvons le convertir en MP3 à 128 kbps. L'avantage de la compression extrême est que notre fichier audio a maintenant une taille de 6,59 Mo. À cette taille, la chanson peut être jointe à un email sans trop se soucier de la bande passante ou du temps de téléchargement sur une connexion internet haut débit moderne.
Les formats de compression avec perte les plus populaires sont MP3 (anciennement MPEG-1 Audio Layer III ou MPEG-2 Audio Layer III), ATRAC (Adaptive Transform Acoustic Coding), AAC (Advanced Audio Coding) et WMA (Windows Media Audio).
La taille du fichier a-t-elle de l'importance ?
Comme mentionné, les 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 cher. 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 de 128 Go. En même temps, la vitesse de bande passante internet est à un niveau record. La plupart des smartphones avec LTE peuvent télécharger des données à 150 Mbps. C'est plus rapide que l'internet haut débit de la plupart des gens à la maison. Télécharger un fichier de 37 Mo sur une telle connexion prend environ cinq secondes.
À moins que vous soyez limité en bande passante, vous feriez aussi bien de télécharger votre musique en au moins qualité CD FLAC ou format WAV non compressé. Ainsi, 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 quels formats de fichiers multimédias numériques sont compatibles avec votre autoradio, rendez-vous chez votre revendeur d'amélioration mobile local. Ils devraient pouvoir répondre à toutes vos questions.