Audio numérique - Compression des données audio

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Les algorithmes de compression lossy se basent sur la connaissance des caractéristiques des données à comprimer. Selon le type de données, il est possible d'identifier des paramètres récurrents à exploiter pour effectuer la compression. Pour expliquer ce fait, imaginons de devoir concevoir un algorithme de compression pour images en mouvement. On exploitera le fait que dans une succession de photogrammes, une image et la suivante diffèrent de peu (à moins qu'on ne se trouve en correspondance d'un changement d'encadrement). Donc, dans notre algorithme de compression, nous mémoriserons seulement les données qui ont changé d'une image à l'autre. Dans le cas du signal sonore, les caractéristiques à exploiter pour la compression sont différentes. La grande partie des algorithmes de compression du signal sonore se basent sur le principe du masquage, autrement dit sur le fait que si une certaine fréquence du signal en question a une ampleur suffisamment élevée, elle aura pour effet de masquer les fréquences voisines si celles-ci ont une ampleur réduite.

La figure suivante montre un signal à diverses fréquences et le cheminement du seuil d'écoute de l'oreille, en correspondance des fréquences à ampleur plus élevée:

Son numérique - Signal à comprimer

Signal à comprimer

La figure ci-après montre le résultat de la compression obtenue en éliminant les fréquences à ampleur limitée voisines aux fréquences à ampleur élevée. Comme on peut le voir, les informations à mémoriser ont visiblement diminué:

Son numérique - Signal comprimé

Signal comprimé

Les algorithmes plus connus qui opèrent selon les critères qu'on vient de décrire sont l'ATRAC et l'MP3 (largement utilisés pour le transfert des fichiers audio. Le premier est décrit dans la section consacrée au MiniDisc [Le MiniDisc ] . Dans le second, la compression est réalisée en utilisant un algorithme appelé MPEG[38 ] 1 Layer III[39 ] qui opère en se servant du principe du masquage. Il permet d'atteindre des rapports de compression de l'ordre de 12:1.



[38 ] MPEG est l'acronyme de Moving Picture Expert Group. Il s'agit d'un groupe de travail qui opère sous la direction de l'ISO (International Standard Organization) et del'IEC (International Electro-Technical Commission).

Le but du groupe est celui de créer des standards de compression pour images et sons à transmettre sur des réseaux informatiques en minimisant le plus possible l'occupation de la bande.

[39 ] A ne pas confondre l'MP3 (MPEG 1 Layer III) avec l'MPEG 3 qui est un système de compression du signal vidéo.