9 Formats CODEC Conteneurs

Formats audionmériques CODEC Conteneurs

Format de fichier audio  Un format de fichier audio est un format de données utilisé en informatique pour stocker des sons, sous forme numérique,

Définition CODEC. Un codec pour « COmpression/DECompression » ou « Codage DECodage » est un procédé algorithmique (sous forme logicielle ou matérielle) capable, de compresser un signal ou numérique, en un format de compression spécifique de données pour permettre la transmission, le stockage ou le cryptage de ces données, et de décompresser (décoder) ces flux ou signaux.

Les formats conteneurs Le conteneur est un fichier « valise », destiné à contenir des flux audio (vidéo) et des données. Les flux peuvent être encodés à l’aide de codecs. Des informations fournies en entête de fichier spécifient comment interpréter les flux de données encodés, en indiquant le nom des codecs utilisés pour leur compression. Attention certains noms de formats de fichiers désignent à la fois le conteneur et le codec.

Présentation des formats audio sans compression.

 Il existe deux  grands formats audio non compressés : le format WAV développé par Microsoft et le format AIFF développé par Apple.  Les données sont en PCM – Pulse Code Modulation -  donc non compressées. Attention, le format WAVE est un format conteneur, il peut donc contenir des sons sous forme MP3 par exemple. Les formats non compressés sont appropriés pour le stockage et la réalisation d’enregistrements originaux.

WAV / WAVEforme audio format.

Il s’agit d’un format conteneur développé par Microsoft et IBM. capable de recevoir des formats aussi variés que le MP3, le WMA, l’ATRAC3, le PCM. C’est ce dernier qui est cependant le plus courant, et c’est pour cela que l’extension .wav est souvent  considérée comme correspondant à des fichiers « sans pertes » Il est basé sur le format RIFF pour « Ressource Interchange File Format ». Le suffixe des fichiers créés est .wav. Article détaillé  il s’agit d’un conteneur. Ce format ne permet pas de créer des fichiers de grande taille (maximum 2 Gio).

BWF Brodcast Wave Format

Le BWF est un format audio créé par l’EBU ‘European Broadcasting Union en tant que successeur du WAV. Le BWF permet de stocker des métadonnées dans le fichier. Elles facilitent la gestion interne des ressources elles peuvent être utilisées pour nommer, décrire, cataloguer et indiquer la propriété ou le droit d’auteur. Pour les caractéristiques du BWF, voir document EBU 3285. Il s’agit du format d’enregistrement utilisé dans de nombreuses stations de travail audio professionnel de la télévision et du cinéma.

Rapport technique EBU 3285 cliquez Brodcast Wave Format EBU 3285 

AIFF: AudioInterchange File Format

L’AIFF est un format de fichier audionumérique développé par Apple pour stocker les sons. AIFF est un acronyme qui signifie AudioInterchange File Format.  Les données sont codées en PCM big-endian sans compression.
Il existe néanmoins un format compressé (AIFF-C ou AIFC) qui supporte une compression pouvant aller jusqu’à un rapport 1/6. Le suffixe des fichiers créés est .aif Une variante l’AIFF-C permet de compresser la taille jusqu’à 6x.
Note : L’orientation big-endian et little-endian. En orientation big-endian,  l’octet de poids le plus fort est enregistré à l’adresse mémoire la plus petite, l’octet de poids inférieur est enregistré à l’adresse mémoire suivante. Les fichiers AIFF sont limités à 4 Go théorique.

CAF Core Audio Format Le CAF Les format WAVE AIFF ne permettent pas de créer des fichiers de grande taille, ce qui le rend inapte au travail sur des fichiers HD. En effet, la limite de 2 Gio – 20 min d’informations au format 5.1 en 24 bit/96 kHz. C’est pour cette raison qu’ Apple a développé un nouveau conteneur nommé Core Audio Format (CAF). (Core audio format).

CDA  Le CDA (Compact Disc Audio), est un format Microsoft spécifique à Windows, des pistes des CD audio, telles qu’elles apparaissent lorsqu’elles sont insérées dans le lecteur CD-ROM. Les CD audio du commerce répondent à la norme professionnelle « Red Book ». Le suffixe des fichiers créés est .cda

Les formats audio compressés.

Il peut être avec perte (LOSSY) ou sans perte (LOSSLESS)

Il peut être à débit variable (VBR) ou à débit constant (CBR)

La compression audio avec perte LOSSY  est basée sur l’effet de masque temporel et fréquenciel. LE CODAGE PSYCHO-ACOUSTIQUE …

Quelques formats audios compressés avec perte LOSSY

AC3 Officialisée en 1992, la compression AC3 permet d’utiliser jusqu’à 6 canaux sonores indépendants avec un taux d’échantillonnage de 32, 44,1 ou 48 kHz et avec un taux de transfert allant de 32 à 640 kbit/s. Le Dolby Digital utilise ce principe de codage, c’est pourquoi on le désigne souvent sous ce nom. Format très courant dans les DVD.

MUSICAM (Masking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing)

Codec audio développé par le Centre commun d’études de télévision et télécommunications (CCETT). Il s’agit d’un projet financé par l’Union européenne, sous le nom de EU-147 et faisait partie du programme de recherche EUREKA.

Il est utilisé pour la radiodiffusion numérique : Digital Audio Broadcast (DAB) la Télévision numérique avant la modulation COFDM.
Ce codec a été classé en MPEG-1 Audio Layer II MP2
MP3 MP3 est l’abréviation de MPEG-1/2 Audio Layer 3.

MP3  est l’abréviation de MPEG-1/2 Audio Layer 3.

MPEG, sigle de Moving Picture Experts Group, est le groupe de travail de l’ISO et de la pour les technologies de l’information. Ce groupe d’experts est chargé du développement de normes internationales pour la compression, la décompression, le traitement et le codage de la vidéo, de l’audio.

Le  groupe de travail de l’Institut Fraunhofer (+ Philips TDF) reprit les idées du Musicam mais aussi de l’ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding), avec l’introduction de la technologie de codage entropique, il ajouta de nouveaux outils technologiques pour créer le format MP3.

La norme ISO MPEG Audio a trois couches de codage : Layer I, Layer II (Musicam), Layer III (MP3) La couche (Layer) III est la couche la plus complexe. Elle est dédiée à des applications nécessitant des   débits faibles (128 kbit/s) d’où une adhésion très rapide du monde Internet à ce format de compression. Les taux de compression (ratio) sont d’ordinaire de 1 pour 10 (1:10) (1:4 à 1:12). Très rapide à l’encodage Des royalties importantes sont à payer pour exploiter la licence MP3.

Le MP3 est en option sur ProTools : MP3 pdf

mp3PRO  Le format mp3PRO – propriété de Thomson- est un algorithme de compression audio qui se présente comme le successeur avantageux au mp3. En effet, les fichiers sont compatibles avec tous les lecteurs mp3. Cependant seuls les lecteurs certifiés mp3PRO bénéficient des avantages du mp3PRO offrant de meilleurs résultats sonores grâce : 1 L’utilisation du VBR (pour Variable Bit Rating) qui adapte en temps réel le débit en fonction de la densité et de la complexité sonore 2 La préservation de la bande passante aiguë normalement sacrifiée par le mp3 standard.

A qualité égale un fichier mp3Pro permet un gain de place substantiel par rapport à un fichier mp3

AAC  AAC Advanced Audio Coding (AAC, ‘Encodage Audio Avancé’ en français) est un algorithme de compression audio avec perte de données ayant pour but d’offrir un meilleur ratio Qualité/débit binaire que le format plus ancien MPEG-1/2 Audio Layer 3 (MP3). Pour cette raison, il a été choisi par différentes firmes comme Apple.

Le AAC, est une extension du MPEG-2 (ISO/IEC 13818-7) et a été amélioré avec l’avènement du MPEG-4 Il fait donc partie des extensions MPEG-2 Partie 7 et MPEG-4 Partie 3. On a plusieurs CODEC AAC, AAC+, eAAC+ et HD-AAC.

Le MP4 ACC  Audio Advanced Coding, dérivant du MPEG 4 standardisé en 1999. Ce format de compression est dit à perte, (codec « lossy »)

ATRAC L’ Adaptive Transform Acoustic Coding (ATRAC) est une technique de compression développée par Sony en 1992 pour MiniDisc. C’est la compression utilisée pour le codage SDDS 7.1.Ce format a subi plusieurs évolutions : ATRAC3, ATRAC3plus (familièrement écrit ATRAC3+)
ATRAC Advanced Lossless propose une compression sans pertes. Permet leur extraction pour une lecture sur un appareil compatible uniquement avec ATRAC3 ou ATRAC3plus.
Note : Sony Dynamic Digital Sound (abrégé SDDS) est un système de codage audiophonique mis au point par la société Sony. Le son est enregistré (sous forme numérique) sur les deux bords extérieurs de la copie 35 mm du film. Le système prend en charge jusqu’à 8 canaux sonores indépendants : 5 canaux avant, 2 canaux surround et un canal LFE. Arrêt du SDDS 2010.

Ogg Vorbis Le format Ogg Vorbis est un format libre, fruit de la fondation Xiph.org. Vorbis se différencie des MP3, WMA par son algorithme. Il segmente les sources audio en paquets successifs, l’algorithme de compression agissant dans un premier temps sur chaque paquet indépendamment des autrese  : cela permet de conserver la même qualité quel que soit le type de musique. Le suffixe est .ogg ou parfois .oga.
Par abus de langage, on appelle ‘fichier Ogg’ des fichiers musicaux compressés par l’algorithme Vorbis.  En fait, Ogg est un conteneur qui peut contenir des pistes sonores (Vorbis).

Windows Media Audio aussi appelé WMA est un format propriétaire de compression audio développé par Microsoft. Le format WMA offre la possibilité de protéger dès l’encodage les fichiers de sortie contre la copie illégale par une technique nommée gestion des droits numériques (ou GDN, ou DRM en anglais). Le format existe sous quatre formes : le WMA Standard, le premier à être sorti ; le WMA Pro, théoriquement de meilleure qualité mais bien moins répandu ; le WMA Lossless qui offre une qualité sonore identique à l’original, un concurrent sérieux à des formats sans perte comme Flac ; Le Standard et le Pro sont capables de coder en débit constant (Constant bitrate – CBR) ou en débit variable (VBR). Le lossless est totalement orienté VBR. De tous les formats d’encodage avec perte, WMA est l’un des plus rapides. Débit : 320 kbit/s à 64-80 kbit/s.

ASF  L’Advanced Systems Format (ASF, anciennement Advanced Streaming Format et Active Streaming Format) est un format conteneur multimédia propriétaire développé par Microsoft, très utilisé en streaming. Le format ASF appartient au framework Windows Media. Les fichiers au format ASF peuvent être encodés avec un très grand nombre de codecs : MPEG-1 Layer III (MP3) • MPEG-1 Layer II • Advanced Audio Coding • AAC • AAC+ • eAAC+ …

Cohérent Acoustic DTS est le raccourci souvent utilisé pour le DTS Coherent Acoustics codec.

La compression sans perte : codage entropique et code de Huffman.

Codage d’Huffman consiste à coder les valeurs qui arrivent souvent sur un nombre de bit faible quitte a coder les valeurs qui arrivent rarement sur un nombre de bit élevé

La compression sans perte (lossless) signifie qu’on utilise un algorithme tel qu’on peut toujours retrouver les données d’origine. La compression sans perte permet de diviser la taille des fichiers par deux ou trois au grand maximum. Elle est utilisée pour l’archivage audio mais le gain de place est très faible en comparaison avec la compression avec perte. L’archivage reste l’activité de base des Codec Lossless. On développe les CODEC losseless pour remplacer le MP3 ou pour la transmission et l’enregistrement des nouveaux formats Dolby True HD, DTS HD.

Quelques formats audio compressés sans perte

ZIP/REAR  Très pratique avec l’installation de  winzip sur l’ordinateur avec win zip, le fichier zippé apparait dans le dossier permet le stockage. Pas de lecture en temps réel. WinRAR est un shareware fichiers archiveur et de compression de données, c’est un des rares utilitaire capable de créer des RAR Archives nativement, parce que la méthode d’encodage est tenu d’être propriétaires .

MP3HD, MP3 losseless, développé par Thomson, le format MP3HD, entre en concurrence avec les formats “lossless” existants comme le FLAC, le Windows Media Lossless de Microsoft ou encore le nouveau MP3 Surround du Fraunhofer Institute. Il existe un encodeur, un décodeur et un plug’in MP3HD pour Winamp les fichiers audio encodés dans ce format peuvent malgré tout être lus comme de simples fichiers MP3. Les taux de compression peuvent aller de 500 Kbps à 900 Kbps.

Audio Windows Media sans perte (fichier WMA). Un WMA Lossless (WMAL ou WMA LSL) supporte aussi le son haute définition (24 bits, 96 kHz) et une sortie sur 6 canaux ou plus avec  un débit variable (VBR). Les fichiers en WMA sans perte portent l’extension .WMA sous Windows. De nombreux logiciels prennent en charge cette variante du WMA, soit nativement (sans modification) soit par ajout d’un module d’extension (plug-in).Le taux de compression varie selon la nature et la complexité du son. En moyenne, il faut compter entre 30 et 50 % de réduction par rapport à l’original.  

WMA 9 lossless 48Khz/24 bits et 6 canaux permet d’encoder sans pertes, la version Pro supporte 96Khz mais avec pertesUtilisation. Utilisation Streaming, diffusion en continu sur réseau informatique  On peut importer ou exporter du WMAL dans vos logiciels de montage vidéo (Vegas, Première Pro…)

DOLBY TRUE HD Les possibilités du TrueHD – Blu-ray HD DVD – sont les mêmes : le programme peut transporter jusqu’à 8 canaux audio discrets, 24 bit/96 kilohertz. Débit max de 18 Mbit/s, ( souvent 5 Mbit/s). Tous les lecteurs compatibles TrueHD sont capables de “downmixer” le son TrueHd vers un nombre arbitraire de canaux plus appropriés. Par exemple, créer un downmix (stéréo-compatible) de 2 canaux d’une bande son possédant à l’origine 8 canaux.
Exige une liaison numérique capable de transporter le flux codé (jusqu’à 18 Mbit/s), ou  linéaire-PCM >35 Mbit/s : les liaisons  HDMI 1.1 ou HDMI 1.3 doivent être utilisées.  Le fantôme de l’opéra, sortie le en HD DVD, a été le tout premier film Home-vidéo offrant une bande sonore en TrueHD.
 
HDMI High Definition Multimedia Interface est une norme et interface audio/vidéo pour transmettre des flux non compressés et destinée au marché grand public. Le HDMI permet de relier une source comme un lecteur Blu-ray, un ordinateur à un téléviseur HD ou un vidéoprojecteur.DTS HDLe DTS HD est un format qui permet d’encoder et compresser jusqu’à huit canaux avec un débit minimum de 6 Mbps, le DTS master HD qui est actuellement l’un des meilleurs formats audio grand public puisqu’il peut délivrer huit canaux à 192 kHz en 24 bits et un débit variable pouvant aller jusqu’à 24,5 Mbps. Ce dernier format est compatible avec le HDMI 1.3.Il permet une reproduction du son sans perte (lossless) sur 8 canaux : Deux canaux avant ; Un canal central ; Deux canaux arrières ; Deux canaux latéraux ; Un canal actif pour le caisson de basses.

Le DSD : C’est la technologie de numérisation audio utilisé par le Super Audio CD (en opposition à technologie PCM des autres supports).

FLAC Le format FLAC (Free Lossless Audio Codec), est un format libre de compression audio sans perte. Maintenu par la fondation Xiph.org, il est apprécié pour conserver la qualité des fichiers sonores originaux en alternative aux formats de compression avec perte type MP3.

ATRAC (Adaptive Transform Acoustic Coding)propose une compression sans pertes.  

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