Compression audio sans perte (lossless) et avec perte (lossy)
Première générale Spé · Enseignement Scientifique 1ère
À retenir
• Les fichiers sonores non compressés occupant un volume de stockage important et nécessitant une bande passante élevée, on utilise des algorithmes de compression de données. • Compression sans perte (ex. FLAC, ALAC) : - Élimine uniquement les redondances statistiques du signal binaire (similaire à une archive ZIP). - Après décompression, le signal audio restitué est bit par bit rigoureusement identique au signal original. - Taux de compression modéré : réduction de la taille du fichier d'environ 30\,\% à 50\,\% (taille divisée par 1,4 à 2 environ). • Compression avec perte (ex. MP3, AAC, Ogg Vorbis) : - Repose sur des modèles psychoacoustiques simulant les limites physiologiques de l'oreille humaine : on élimine délibérément les fréquences les plus aiguës, peu ou pas perçues (souvent au-delà de 16 à 18 kHz) et les sons masqués (effet de masquage fréquentiel ou temporel par un son plus fort). - Taux de compression très élevé : réduction d'un facteur 4 à 11 environ (ex. fichier MP3 à 128 à 320 kbit/s au lieu de 1\,411 kbit/s : 1\,411 / 320 4,4 et 1\,411 / 128 11). - La décompression ne permet pas de retrouver les données originales (dégradation irréversible de la fidélité sonore).
Le cours
Compression audio sans perte (lossless) et avec perte (lossy) • Les fichiers sonores non compressés occupant un volume de stockage important et nécessitant une bande passante élevée, on utilise des algorithmes de compression de données. • Compression sans perte (ex. FLAC, ALAC) : - Élimine uniquement les redondances statistiques du signal binaire (similaire à une archive ZIP). - Après décompression, le signal audio restitué est bit par bit rigoureusement identique au signal original. - Taux de compression modéré : réduction de la taille du fichier d'environ 30\,\% à 50\,\% (taille divisée par 1,4 à 2 environ). • Compression avec perte (ex. MP3, AAC, Ogg Vorbis) : - Repose sur des modèles psychoacoustiques simulant les limites physiologiques de l'oreille humaine : on élimine délibérément les fréquences les plus aiguës, peu ou pas perçues (souvent au-delà de 16 à 18 kHz) et les sons masqués (effet de masquage fréquentiel ou temporel par un son plus fort). - Taux de compression très élevé : réduction d'un facteur 4 à 11 environ (ex. fichier MP3 à 128 à 320 kbit/s au lieu de 1\,411 kbit/s : 1\,411 / 320 4,4 et 1\,411 / 128 11). - La décompression ne permet pas de retrouver les données originales (dégradation irréversible de la fidélité sonore). Astuce et méthode clé Le taux de compression s'exprime par le ratio : = Taille compresséeTaille originale 100 ou par le facteur de réduction : k = Taille originaleTaille compressée. Piège classique à éviter Convertir un fichier MP3 compressé en format WAV ou FLAC ne rétablit jamais la qualité originale du son : les informations éliminées lors de la compression destructive sont définitivement perdues.
Dans ce chapitre
- Signaux analogiques et conversions de capteurs de Seconde
- Notion de puissance et d'énergie d'un signal de Seconde
- L'oreille et la perception auditive de base de Seconde
- Numérisation d'un son : échantillonnage temporel et théorème de Shannon-Nyquist
- Numérisation d'un son : quantification en amplitude et résolution en bits
- Taille d'un fichier audio non compressé et débit binaire
- Compression audio sans perte (lossless) et avec perte (lossy)
- Puissance acoustique et intensité acoustique surfacique
- Niveau d'intensité sonore en décibels (dB) et échelle logarithmique
- Addition de plusieurs sources sonores incohérentes en intensité et dB
- Atténuation géométrique en espace libre et atténuation par absorption
- Anatomie et fonctionnement de l'oreille humaine (tympan, osselets, cochlée)
- Lésions de l'appareil auditif, acouphènes et surdité précoce
- Bilan : Synthèse et méthode sur Son numérisé, transmission et audition humaine