Format de codage audio

Un format de codage audio (ou parfois format de compression audio ) est un format de représentation de contenu pour le stockage ou la transmission d' audio numérique (comme dans la télévision numérique , la radio numérique et dans les fichiers audio et vidéo). Les exemples de formats de codage audio incluent MP3 , AAC , Vorbis , FLAC et Opus . Une implémentation logicielle ou matérielle spécifique capable de compresser et de décompresser l'audio vers/depuis un format de codage audio spécifique est appelée codec audio ; un exemple de codec audio est LAME , qui est l'un des nombreux codecs différents qui implémentent l'encodage et le décodage audio au format de codage audio MP3 dans un logiciel.

Certains formats de codage audio sont documentés par un document de spécifications techniques détaillé appelé spécification de codage audio . Certaines de ces spécifications sont rédigées et approuvées par des organismes de normalisation en tant que normes techniques et sont donc appelées norme de codage audio . Le terme « norme » est également parfois utilisé pour les normes de facto ainsi que pour les normes formelles.

Le contenu audio encodé dans un format de codage audio particulier est normalement encapsulé dans un format conteneur . Ainsi, l'utilisateur n'a normalement pas de fichier AAC brut , mais dispose à la place d'un fichier audio .m4a , qui est un conteneur MPEG-4 Part 14 contenant de l'audio encodé en AAC. Le conteneur contient également des métadonnées telles que le titre et d'autres balises, et peut-être un index pour une recherche rapide. Une exception notable concerne les fichiers MP3 , qui sont des codages audio bruts sans format conteneur. Les normes de facto pour ajouter des balises de métadonnées telles que le titre et l'artiste aux MP3, telles que ID3 , sont des hacks qui fonctionnent en ajoutant les balises au MP3, puis en s'appuyant sur le lecteur MP3 pour reconnaître le fragment comme un codage audio mal formé et donc l'ignorer. Dans les fichiers vidéo avec audio, le contenu audio encodé est regroupé avec la vidéo (dans un format de codage vidéo ) dans un format conteneur multimédia .

Un format de codage audio ne dicte pas tous les algorithmes utilisés par un codec implémentant le format. Une partie importante du fonctionnement de la compression audio avec perte consiste à supprimer des données d'une manière que les humains ne peuvent pas entendre, selon un modèle psychoacoustique ; l'implémenteur d'un encodeur a une certaine liberté de choix dans le choix des données à supprimer (selon son modèle psychoacoustique).

Un format de codage audio sans perte réduit la quantité totale de données nécessaires pour représenter un son, mais peut être décodé dans sa forme originale, non compressée. Un format de codage audio avec perte réduit en outre la résolution en bits du son en plus de la compression, ce qui se traduit par une quantité de données bien moindre au prix d'informations irrémédiablement perdues.

L'audio transmis (streaming) est le plus souvent compressé à l'aide de codecs audio avec perte, car leur taille plus petite est beaucoup plus pratique pour la distribution. Les formats de codage audio les plus utilisés sont le MP3 et l'Advanced Audio Coding (AAC), qui sont tous deux des formats avec perte basés sur la transformée en cosinus discrète modifiée (MDCT) et des algorithmes de codage perceptuel .

Des formats de codage audio sans perte tels que FLAC et Apple Lossless sont parfois disponibles, mais au prix de fichiers plus volumineux.

Les formats audio non compressés , tels que la modulation par impulsions et codage (PCM ou .wav), sont également parfois utilisés. PCM était le format standard pour Compact Disc Digital Audio (CDDA).

En 1950, Bell Labs a déposé le brevet sur la modulation différentielle par impulsions codées (DPCM). La DPCM adaptative (ADPCM) a été introduite par P. Cummiskey, Nikil S. Jayant et James L. Flanagan aux Bell Labs en 1973.

Le codage perceptif a été utilisé pour la première fois pour la compression du codage de la parole , avec le codage prédictif linéaire (LPC). Les concepts initiaux du LPC remontent aux travaux de Fumitada Itakura ( Université de Nagoya ) et Shuzo Saito ( Nippon Telegraph and Telephone ) en 1966. Au cours des années 1970, Bishnu S. Atal et Manfred R. Schroeder des Bell Labs ont développé une forme de LPC appelée codage prédictif adaptatif (APC), un algorithme de codage perceptif qui exploitait les propriétés de masquage de l'oreille humaine, suivi au début des années 1980 par l' algorithme de prédiction linéaire excitée par code (CELP) qui a atteint un taux de compression significatif pour l'époque. Le codage perceptif est utilisé par les formats de compression audio modernes tels que MP3 et AAC .

La transformée en cosinus discrète (DCT), développée par Nasir Ahmed , T. Natarajan et KR Rao en 1974, a servi de base à la transformée en cosinus discrète modifiée (MDCT) utilisée par les formats de compression audio modernes tels que MP3 et AAC. La MDCT a été proposée par JP Princen, AW Johnson et AB Bradley en 1987, à la suite de travaux antérieurs de Princen et Bradley en 1986. La MDCT est utilisée par les formats de compression audio modernes tels que Dolby Digital , MP3 , et Advanced Audio Coding (AAC).

• Codage prédictif linéaire (LPC)
  • Codage prédictif adaptatif (APC)
  • Prédiction linéaire par code excité (CELP)
  • Prédiction linéaire excitée par code algébrique (ACELP)
  • Prédiction linéaire relâchée par code excité (RCELP)
  • CELP à faible délai (LD-CELP)
  • Multi-débit adaptatif (utilisé dans GSM et 3GPP )
  • Codec 2 (remarqué pour son absence de restrictions de brevet)
  • Speex (remarqué pour son absence de restrictions de brevets)
• Transformée en cosinus discrète modifiée (MDCT)
  • CAA-LD
  • Transformée à chevauchement à énergie contrainte (CELT)
  • Opus (principalement pour les applications en temps réel)

• Apple Lossless (ALAC – Apple Lossless Audio Codec)
• Codage acoustique à transformation adaptative (ATRAC)
• Codage audio sans perte (également connu sous le nom de MPEG-4 ALS)
• Transfert de flux direct (DST)
• Dolby True HD
• DTS-HD Master Audio
• Codec audio sans perte gratuit (FLAC)
• Transformée en cosinus discrète sans perte (LDCT)
• Garniture sans perte Meridian (MLP)
• Audio du singe (Monkey's Audio APE)
• MPEG-4 SLS (également connu sous le nom de HD-AAC)
• OptimFROG
• Qualité sonore d'origine (OSQ)
• RealPlayer (RealAudio sans perte)
• Raccourcir (SHN)
• TTA (True Audio Lossless)
• WavPack (WavPack sans perte)
• WMA sans perte (Windows Media sans perte)