WAV, MP3, AAC: coup de projecteur sur les principaux formats

Dans la première partie de notre guide de l’audio numérique, nous avons abordé les notions de fréquence d’échantillonnage, de quantification et de bitrate.

Pour cette deuxième partie, zoom sur les caractéristiques des différents formats audio, qu’ils soient sans perte, destructifs, à taux d’échantillonnage variable ou constant. Pour des convertisseurs simples à utiliser et multiformats, préférez Free Mp3 Wma Converter si votre machine est sous Windows ou le très complet Max si vous êtes un utilisateur Mac.

Convertir la musique en fichiers audio numériques

MP3, OGG, AAC, WMA
Bonne nouvelle: il existe une pléthore de formats audio numériques en circulation. Chacun possède ses caractéristiques propres. Pour les classer, deux “familles” de formats sont généralement distingués: les formats sans perte et les formats destructifs.

La majorité des encodeurs audio gèrent les deux types de formats, aussi bien en entrée qu’en sortie.

Les formats sans perte, dans le respect de la haute fidélité

WAV, FLAC, ALAC, WMA ou AAC Lossless, tous ces formats respectent une règle commune: le fichier audio original peut être restauré intégralement à partir du fichier compressé. La qualité de reproduction sonore est maximale mais les fichiers générés sont plus volumineux. Dans le cas d’une utilisation nomade, il existe aussi moins de baladeurs compatibles. Compresser sa musique en HD, est donc le choix des audiophiles qui ne veulent pas faire de compromis sur la qualité.

Les formats destructifs, pour le meilleur et pour le pire

Pour réduire la taille d’un fichier audio plus efficacement, il n’y a pas de mystère: il faut supprimer définitivemet une partie des données. Un ensemble d’opérations complexes définies par l’algorithme de compression analyse le signal audio et détermine quelles parties peuvent être supprimées tout en gardant une qualité de perception acceptable. Cette analyse utilise des principes de psychoacoustique pour tenir compte des spécificités de la perception humaine des sensations auditives. Basés sur l’expérience et la modélisation, ces algorithmes sont plutôt efficaces quant à la qualité perçue par la majorité des auditeurs.

Sa majesté le MP3

Visualisation MP3
Le format de compression audio le plus diffusé se nomme le MP3 – pour International Standards Organization Motion Picture Expert Group Audio Layer 3 (ISO-MPEG Audio Layer 3), une abréviation qui pour une fois n’est pas de trop! Cet algorithme de compression crée en 1987 s’est largement diffusé au cours des années 2000, notamment au sein des réseaux Peer-to-Peer. Apple préfère utiliser le format destructif AAC, doté d’un algorithme plus fin. Microsoft utilise pour sa part le format Windows Media Audio – WMA – qui fut quelque peu pris de cours par la déferlante du MP3.

La qualité audio d’un fichier compressé en MP3 dépend de son débit binaire – pour un petit rappel sur le calcul de ce débit, vous pouvez consulter la première partie de notre dossier. Plus le débit est élevé, plus le flux audio est détaillé. Un débit de référence est 128Kb par seconde, qui correspond aproximativement à une écoute CD sans trop de pertes audibles. Le débit binaire le plus élevé pour le format de compression MP3 est de 320Kb/seconde. En comparaison, le format sans perte WAVE, comme nous l’avons vu dans la première partie du dossier, offre un débit de 1411 Kb/seconde.

Le MP3 n’offre donc pas une qualité uniforme. Le débit binaire peut varier du simple au triple. Toutefois, il est possible d’encoder vos CD au format MP3 en utilisant un taux d’échantillonnage variable pour rester plus fidèle à l’enregistrement original. L’encodage de type VBR – pour Variable Bit Rate – est également utilisé par le format AAC (que l’on retrouve dans tous les iPod et iTunes). Il permet de modifier la fréquence d’échantillonage en fonction de la complexité du son à reproduire. Un exemple simple: les données nécessaires à la reproduction d’un silence seront moins nombreuses que celles utilisées pour reproduire les riffs de guitares. Le taux d’échantillonnage variable est en défintive un bon compromis pour ne pas sacrifier la qualité audio sur le banc de la numérisation.

Citons aussi le format OGG, l’un des formats les plus intéressants en terme de rapport qualité/compression et complètement libre et Open Source. Spotify l’a adopté pour son service de streaming.

Que se passe-t-il si l’on tente de compresser un fichier déjà compressé?

Mais que se passe-t-il si l’on souhaite compresser par erreur un fichier déjà compressé? Explication.

Prenons 3 fichiers musicaux contenant les mêmes sons. Pour faciliter la tâche, nous allons utiliser une représentation numérique simplifiée des données.

La première (qui représente le fichier WAVE, un format lossless) contient l’ensemble des informations, de 1 à 10. La deuxième (le fichier MP3) contient moins d’informations. Certaines d’entre elles ont été perdues lors du processus de compression de WAVE à MP3. L’agorythme, utilisé pour la conversion au format AAC, a sélectionné et supprimé d’autres informations.

Fichier WAVE: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fichier MP3: 1 2 4 7 9

Fichier AAC: 1 3 4 6 9

Si vous tentez de compresser un fichier MP3 en AAC, la chanson subit alors une double perte de qualité. En effet, aux informations effacées par la première opération de compression viennent s’ajouter celles de la compression AAC. Le résultat est bien loin de la qualité sonore d’un CD ou d’un format Lossless.

Double compression MP3 puis AAC: 1 4 9

Le monde de la compression et des formats audio est bien-entendu plus complexe que ce qui a été rapporté dans ce dossier. Mieux connaître les opérations à l’oeuvre ainsi que les différences entre les formats les plus diffusés, permet de mieux maitrîser les conversions audio. Un dernier conseil: n’hésitez pas à ressortir vos platines vinyles, vous y trouverez un son inimitable!

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