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MPEG-1/2 Audio Layer 3

Le MP3 est l'abréviation de MPEG-1/2 Audio Layer 3, la spécification sonore du standard MPEG-1, du Moving Picture Experts Group (MPEG). C'est un algorithme de compression (voir aussi codec) capable de réduire drastiquement la quantité de données nécessaire pour restituer de l'audio, mais qui, pour l'auditeur, ressemble à une reproduction du son original non compressé, c'est-à-dire avec perte significative mais acceptable de qualité sonore pour l'oreille humaine. L'extension d'un fichier audio compressé au format MP3 est .mp3

1 Historique

2 Utilisation

3 Taux de compression

4 Étiquettes

5 Licence

6 Alternatives

[Source: fr.wikipedia.org]

Alternatives

La popularité du format MP3 a rapidement conquis de très nombreux utilisateurs tant par sa facilité d'utilisation que par le fait que pour la première fois, elle permettait de transmettre de l'information multimédia par Internet. Néanmoins, les limites de cette technologie aussi bien quantitativement (taux de compression donc taille des fichiers et temps de téléchargement) que qualitativement (perte de qualité par rapport à l'enregistrement non compressé, gestion des droits numériques) ont motivé plusieurs initiatives proposant des alternatives :

* MP3-pro développé par Fraunhofer IIS et Thomson
* Advanced Audio Coding (AAC) développé par les laboratoires Dolby et exploité par Apple Computer pour l'iPod et le Musicstore
* Ogg Vorbis, une solution libre développée par Xiph.org
* Windows Media Audio développé par Microsoft.
* Vqf éveloppé par Yamaha

[Source: fr.wikipedia.org]

Licence

Bien que le MP3 soit souvent perçu par l'utilisateur final comme une technologie gratuite (il peut en effet coder ou décoder gratuitement sa musique de manière tout à fait légale pour peu que l'enregistrement original lui appartienne ou qu'il soit une copie à usage privé), cette technologie fait l'objet d'une licence.

L'algorithme « MPEG-1 Layer 3 » décrit dans les standards ISO/IEC IS 11172-3 et ISO/IEC IS 13818-3 est soumis à des royalties à Fraunhofer IIS et Thomson (les détenteurs du brevet) pour toute utilisation commerciale ou implémentation physique (notamment sur les baladeurs MP3).

[Source: fr.wikipedia.org]

Étiquettes

Outre le fait de stocker la musique de façon très compacte tout en conservant une qualité acceptable, le MP3 apporte une fonctionnalité rarement présente sur les formats audio qui l'ont précédé : les métadonnées (données sur les données). En clair, le fichier MP3 ne contient pas seulement la musique mais peut également apporter des informations sur celles-ci (telles que l'interprète, le titre, le nom de l'album, voire la pochette, les paroles ou du karaoké). Ces informations sont stockées sous forme d'étiquettes (tag en anglais) dont il existe plusieurs versions.

Le format MP3 initial ne permettait pas de stocker des étiquettes, tout au plus, il permettait de préciser certains paramètres binaires comme le fait que le morceau soit protégé ou non par copyright ou le fait qu'il s'agisse d'un original ou d'une copie.

Les étiquettes MP3 sont enregistrées au format ID3 (version 1 ou 2).

[Source: fr.wikipedia.org]

Taux de compression

L'efficacité de la compression des codeurs avec perte est habituellement définie par le débit binaire, puisque le taux de compression dépend de la taille de l'échantillon et de la fréquence d'échantillonage du signal d'origine. Toutefois, les paramètres du disque compact sont souvent utilisés comme référence (44,1 kHz, 2x16 bit). Et aussi parfois, ceux du DAT SP (48kHz, 2x16 bits). Le taux de compression pour cette référence est plus élevé, ce qui montre la complexité de la définition du terme « taux de compression » pour les codeurs avec perte.

Fraunhofer IIS publie sur son site Web officiel les taux de compression et les débits de données pour le MPEG-1 Layer 1, 2 et 3 :

* Layer 1 : 384 kbit/s, compression 4:1
* Layer 2 : 192..256 kbit/s, compression 6:1..8:1
* Layer 3 : 112..128 kbit/s, compression 10:1..12:1

Ces valeurs ne disent pas grand-chose sur la qualité du résultat obtenu, puisque la qualité ne dépend pas seulement du format de codage du fichier, mais également de la qualité de l'algorithme psycho-acoustique utilisé par le codeur. Typiquement, les codeurs layer 1 utilisent un algorithme très simple, d'où un résultat nécessitant un débit supérieur pour un codage transparent.

En considérant de bons codeurs, on obtient:

* Layer 1 codé à 384 kbit/s, même avec ses algorithmes psycho-acoustiques simples, est meilleur que Layer 2 à 192..256 kbit/s
* Layer 3 codé à 112..128 kbit/s est équivalent au Layer 2 à 192..256 kbit/s.

Les débits présentés ne sont donc pas équivalents en terme de qualité, et les qualités ne sont pas forcément optimales. De plus, la qualité du codeur est un facteur très important. Ainsi, avec les premiers codeurs, il était généralement admis que 128 kbits/s avec le Layer 3 n'avait pas un son excellent, mais tout juste raisonnable. La génération de codeurs actuels permet d'obtenir un son tout à fait correct à 128 kbits/s avec le Layer 3.

Si l'on est soucieux de la qualité et pas seulement du débit, on utilisera plutôt les valeurs suivantes :

* Layer 1 : excellent à 384 kbit/s
* Layer 2 : excellent à 256...384 kbit/s, très bon à 224...256 kbit/s, bon à 192...224 kbit/s
* Layer 3 : excellent à 224...320 kbit/s, très bon à 192...224 kbit/s, bon à 128...192 kbit/s

[Source: fr.wikipedia.org]

Technique du codage

La compression peut être plus grande que ce ratio en choisissant un débit binaire (en anglais bitrate) plus faible. On considère en général qu'il faut au moins 128 kilobits par seconde (kbit/s) pour bénéficier d'une qualité audio acceptable pour un morceau de musique, sachant que 8 kbit/s est la qualité audio d'un téléphone.

* Ce format de données utilise un modèle psycho-acoustique, c'est-à-dire qu'il s'agit d'un système de compression avec perte. Il ne retransmet pas intégralement le spectre des fréquences audio.
* En effet, un fichier au format mp3 ne contient ni ultrasons (harmoniques de fréquences supérieures à 20 kHz) ni infrasons (harmoniques de fréquences inférieures à 20 Hz) que l'oreille humaine ne peut percevoir. Le choix du niveau de compression permet de réduire encore davantage le spectre des fréquences retransmises. Compresser un fichier musical provenant d'un cd audio au format mp3 ne réduit pas la qualité comme beaucoup le laissent entendre. Non seulement toutes les fréquences du son original (ce qu'on entendrait si l'on écoutait l'artiste) ne sont pas présentes sur le cd audio mais aussi, ne supprimer que les harmoniques inaudibles ne peut induire une quelconque nuisance.
* De plus, la compression au format Mp3 exploite le mécanisme psycho-acoustique de « masque » : par exemple, si l'on écoute des gazouillis d'oiseaux et que, soudainement, un coup de klaxon retentit, les gazouillis des oiseaux deviennent imperceptibles. Cette information peut donc être supprimée.
* D'une manière générale on admet que la compression avec perte entraîne une différence de qualité d'écoute par rapport aux techniques de compression sans perte. Pour plus de rigueur, il faut considérer l'ensemble des harmoniques audibles qui ont été supprimées. Cet ensemble peut être vide.
* On peut améliorer la qualité à débit moyen égal en utilisant un débit binaire variable (VBR ou Variable Bit Rate par opposition à un débit constant CBR, Constant Bit Rate). Dans ce cas, les instants peu complexes comme les silences seront codés à un Bitrate plus faible, par exemple 64 kbit/s, laissant ainsi une réserve de bits supplémentaires pour coder les parties plus problématiques comportant des sauts de fréquences rapides jusqu'à 320 kbit/s.
[Source: fr.wikipedia.org]

Utilisation

"Ce format populaire de compression audio permet une compression approximative de 1:4 à 1:12. Un fichier audio occupe ainsi quatre à douze fois moins d'espace une fois transcodé en format MP3. Une spécificité intéressante qui facilite le téléchargement et permet d'engranger énormément de données musicales sur un disque dur ou une mémoire flash."
[Source: fr.wikipedia.org]

...

Historique

Le codage MPEG-1/2 Layer 2 est né avec le projet Digital Audio Broadcasting (DAB) qui fut lancé par Fraunhofer IIS-A. Ce projet a été financé par l'Union européenne, et faisait partie du programme de recherche EUREKA, connu sous le nom de EU-147.

Le projet EU-147 exista de 1987 à 1994. En 1991, deux formats étaient disponibles :

* Musicam (connu sous le nom de Layer II) ;
* ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding), ayant des points communs avec le MP3.

Musicam fut choisi pour sa simplicité et sa tolérance aux erreurs.

Un groupe de travail dirigé par Karlheinz Brandenburg et Jürgen Herre reprit des idées de Musicam et d'ASPEC, en ajouta et créa le format MP3, conçu pour être de même qualité à 128 kbit/s que le MP2 à 192 kbit/s.

Les deux algorithmes furent complétés en 1992 et constituèrent la première partie du MPEG-1, le premier travail du groupe MPEG, groupe à l'origine de la norme internationale ISO/CEI 11172-3, publiée en 1993. Le travail sur l'audio MPEG se termina en 1994 et constitua la seconde partie (MPEG-2) de la norme internationale ISO/CEI 13818-3, publiée pour la première fois en 1995.

Karlheinz Brandenburg a utilisé Tom's Dinner, la chanson de Suzanne Vega comme modèle pour l'algorithme de compression du MP3. Cette chanson a été choisie à cause de sa finessse et de sa simplicité, ce qui facilitait la détection des imperfections du format.[Source: fr.wikipedia.org]

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