Format audio

Un article de Wiki Paris Descartes.

Caractéristiques du format audio

Le format d'un fichier audio prend en considération un ensemble de facteurs liés :

• à la numérisation de la source
  • Fréquence d'échantillonnage du signal sonore analogique
  • Codage de chaque échantillon (1, 2 ou 3 octets soit : 8, 16 ou 24 bits)
  • Nombre de canaux ("pistes") utilisés (son mono = 1, stéréo = 2, multipiste = 3 et plus).
    L'utilisation de plusieurs pistes audio permet de restituer le son sur un système comportant plusieurs enceintes (une par piste). Une piste est un canal d'enregistrement réservé à un son, pour une durée déterminée, avant le mixage.

  Plus on augmente la fréquence d'échantillonnage, la valeur de codage ou/et le nombre de canaux, plus la qualité sera bonne ... et le poids du fichier audio lourd.
  

  Poids du fichier (kilooctets/seconde) = Fréquence x Codage x Nb de pistes
  

  (avec : Fréquence en Hz et Codage en octets)
  
  A titre indicatif :
  

  Usage	Fréquence	Codage	Canaux	Taille du fichier
  Téléphone	8 000 Hz	8 bits	Mono	8 ko/s	64 kbps
  Radio AM	11 025 Hz	8 bits	Mono	11 ko/s	88 kbps
  Radio FM	22 050 Hz	16 bits	Stéréo	88 ko/s	704 kbps
  CD	44 100 Hz	16 bits	Stéréo	172 ko/s	1376 kbps
  DAT	48 000 Hz	16 bits	Stéréo	187 ko/s	1496 kbps

  
  
• à la compression utilisée (codec)
  Pour réduire la taille du fichier (pour permettre son stockage et faciliter sa transmission), les données sont, en effet, généralement compressées. Mais, plus le fichier est compressé, moins la qualité sonore sera bonne. La compression est indispensable si la séquence sonore doit être écoutée en temps réel, pendant son téléchargement (streaming). Dans ce cas, les taux de compression peuvent être élevés. Ils sont parfois différenciés selon le débit de la liaison.
• à l'organisation des octets dans le fichier

Certains formats sont adaptés à un usage local sur l'ordinateur, d'autres, au streaming.

Formats audio

CDA

(Compact Disc Audio)

• Extension : .cda
• Format des pistes des CD audio. Pas de compression.
• CDA (Wikipédia)

PCM

(Pulse Code Modulation)

• Extension : .pcm
• Codec audio non compressé utilisé pour les disques compacts audio (CD), pour l'enregistrement sur bandes DAT, les disques optiques à haute capacité, ainsi que pour les fichiers WAV standard.
• Peut contenir jusqu'à 8 canaux.
• Résolutions : 16, 20 ou 24 bits
• PCM (Wikipédia)

WAV

(ou WAVE)

• Extension : .wav
• Format propriétaire et ouvert, mono ou stéréo, mis au point par Microsoft et IBM.
• Fichier conteneur le plus courant pour l'audio non compressé sur les plates-formes de Microsoft, mais il est également courant sur les systèmes GNU/Linux aussi. Peut contenir les formats MP3, WMA, ATRAC3, ADPCM et PCM.
• PCM est le codage le plus couramment utilisé, ce qui confère au format wav un encodage et un décodage immédiats, sans compression, avec une qualité sonore par conséquent excellente ... mais la taille des fichiers est très importante (à ne pas utiliser, donc, pour la diffusion par Internet)
• Pas de gestion de métadonnées
• Fichier limité à 2 Go.
• Compatible avec tous les lecteurs audio. Logiciel d'édition libre proposé : Audacity
• WAVEform audio format (Wikipédia)

AIFF

(Audio Interchange File)

• Extension : .aif ou .aiff
• Fichier conteneur. propriétaire et ouvert. Equivalent du format Wav dans le monde Macintosh.
• Format non compressé (codé en PCM) : les fichiers sont très volumineux. Le format AIFF-C (ou AIFC) supporte une compression.
• Résolutions possibles : 8, 16, 20, 24 et 32 bits.
• Peut être lu avec les lecteurs audio : Quicktime, iTunes, Winamp, Audacity.
• Format AIFF (Wikipédia)

RealAudio

• Extension : .ra (real audio), .rv (real video), .rm (real media), .ram (real audio metadata)
• Famille de codecs audio propriétaires (RealNetworks). Très ancien. Il permet de diffuser de la musique sur internet en utilisant la technique du streaming.
• Les fichiers RealAudio sont compressés selon différents formats.
• Lisible avec RealPlayer.
• RealAudio (Wikipédia)

MP3

(MPEG-1 Layer 3)

• Extension : .mp3
• Format propriétaire et ouvert. Fait l'objet d'une licence.
• Codec audio le plus répandu.
• Spécification sonore de la norme MPEG-1. La couche (layer) 3 de la norme MPEG-1 (compression destructive) est dédiée à des applications nécessitant des débits faibles. MP3 est devenu ainsi idéal pour la diffusion libre sur internet. Taux de compression 1:4 à 1:12.
• Un encodage de 128 ou 192 kilobits par seconde (kbit/s) permet de bénéficier d'une qualité audio acceptable pour un morceau de musique.
• Compatible avec presque tous les logiciels existants.
• 2 canaux maximum en stéréo.
• Stockage et gestion des métadonnées. Elles permettent de contenir des informations comme le nom de l'artiste, le titre, l'auteur-compositeur
• Pas de gestion des droits d'accès (DRM). Pas de streaming.
• Format CBR (Constant Bitrate) ou VBR (Variable Bitrate).
• Le codec MP3Pro est une évolution de mp3 et présente un meilleur ratio qualité/poids.
• MP3 et Mp3PRO (Wikipédia)

WMA

(Windows Media Audio)

• Extension : .wma
• Format propriétaire et fermé de compression audio destructive développé par Microsoft. Uniquement compatible avec Microsoft. Alternative au MP3 : plus souple mais moins répandu.
• A la fois codec et fichier conteneur.
• Différentes déclinaisons : compressé, non compressé, avec ou sans DRM (gestion des droits d'accès ), streaming.
• Généralement adapté à la diffusion par internet (si compressé).
• 2 canaux maximum en stéréo.
• Format CBR ou VBR.
• Peut être lu avec les lecteurs audio : Media Player, Winamp.
• WMA (Wikipédia)

AAC

(Advanced Audio Coding) ou MPEG-2 AAC

• Extension : .aac, .mp4, .m4a
• Format propriétaire et fermé.
• Codec audio concurrent direct du WMA. Un des formats successeurs au MP3.
• Compression audio avec perte de données (extension du MPEG-2 et amélioré en MPEG-4).
• Format des fichiers audio supportés par Apple pour son baladeur numérique iPod et son logiciel iTunes.
• Encodage VBR.
• Possibilité de gérer des sons sur 48 canaux différents.
• Gestion des droits d'accès (DRM)
• La fonction « Gapless », qui permet ne plus avoir de coupure entre 2 morceaux.
• Peut être lu avec les lecteurs audio : iTunes, Winamp.
• AAC (Wikipédia)

OGG Vorbis

• Extension : .ogg
• Format ouvert et libre (concurrent des formats propriétaires MP3, WMA et AAC).
• OGG est un fichier conteneur qui peut contenir des pistes sonores (codec Vorbis), audio sans perte (codec FLAC), audio parlées (codec Speex) ou/et vidéo (codec Theora). OGG Vorbis contient des pistes sonores au format Vorbis.
• Vorbis est un codec audio ouvert et libre. Format de compression destructive, VBR, plus performant en terme de qualité et taux de compression que le format MP3.

Bonne compression, très bonne qualité sonore. Sa qualité ne s’apprécie pas en Kbps mais sur une échelle de 1 à 10. Ce format est sans doute le meilleur dans les très hauts niveaux d’encodage (de q5 à q10). Une équivalence avec le mp3 peut être approximativement donnée :

• Ogg q5 : Mp3 160 Kbps
• Ogg q7 : Mp3 224 Kbps
• Ogg q9 : Mp3 320 Kbps
• Ogg q10 : Mp3 500 Kbps
• La structure en paquet le rend bien adapté à une utilisation en diffusion continue (streaming) sur l'internet.
• Permet un enregistrement polyphonique (jusqu'à 255 canaux son).
• Peut être lu avec les lecteurs audio : MPlayer, Winamp, VLC (VideoLAN Client), Windows Media Player , Audacious, Whamb, etc.
• Non-prise en charge du format par les baladeurs numériques iPod de chez Apple.
• Vorbis - Ogg (Wikipédia)

MPC

(Musepack)

• Extension : .mpc
• Format ouvert et libre.
• Codec de compression audio destructive, basé sur le format MPEG-2. Grande qualité sonore bien supérieure au MP3 ou à l'Ogg
• Possède aussi, comme le format AAC, le « GapLess », qui permet de ne pas faire de coupure entre 2 morceaux.
• Codage et encodage très rapides.
• MPC (Wikipédia)

FLAC

(Free Lossless Audio Codec)

• Extension : .flac ou .fla
• Format ouvert et libre.
• Codec de compression audio non destructive ("lossless" : sans perte acoustique). Compression faible par rapport au MP3. Ce format est utilisé pour l'archivage ou l'édition.
• Format VBR.
• Streaming possible (la décompression se faisant par blocs) à condition d'avoir une connexion le permettant au niveau du débit.
• Gestion des métadonnées.
• Grande rapidité dans la vitesse de décodage, beaucoup moins performant à l'encodage.
• Peut être lu avec les lecteurs audio (après ajout d'un plug-in) : Adobe Audition, Audacity, Winamp, XMMS, etc.
• Résolutions possibles : 4 à 32 bits.
• FLAC (Wikipédia)

Monkey's Audio

• Extension : .ape
• Format fermé.
• Codec de compression audio sans perte. Taux de compression légèrement meilleur que celui de FLAC : division par deux de la taille des fichiers audio..
• Monkey's_Audio (Wikipédia)

Conteneurs audio

WAV, AIFF et WMA sont des conteneurs audio.
AIFF et WMA sont aussi des codecs.

Liens pour approfondir

• Vidéo analogique - Vidéo numérique (RenéWiki)
• Son (physique) - Format de données - Format audio - Codec - Compression audio (Wikipédia)
• Fichiers audio et vidéo Formats, caractéristiques, compatibilités et conversions. (Site personnel, Mickaël MARCHAL)
• La vidéo - Etat de l'art sur la vidéo (gipsa-lab, Oct 2007)
• Traitement audio (Tutoriels-animes.com). Tutoriels animés qui vous permettront de jongler avec les formats audio et de maîtriser quelques notions de base de l'édition d'échantillons sonores.