Présentation du format MP3

Le MP3 "MPEG Audio layer 3" est un format de compression de données audio par destruction de données audio développée par l'organisation de standardisation internationale (ISO). Ce format permet de compresser à un taux de 1:12 les formats audio habituels (WAV ou CD audio). Vous pouvez donc mettre l'équivalent de douze albums de musique sur un seul CD de mp3. De plus, le format mp3 n'altère pas le son pour l'oreille humaine.

Le contexte

En fait la compression MPEG layer 3 consiste à retirer des données audio les fréquences inaudibles par l'oreille humaine. Il s'agit d'analyser les composantes spectrométriques d'un signal audio, et de leur appliquer un modèle psycho-accoustique pour ne conserver que les sons audibles. L'oreille humaine est capable de discerner des sons entre 0.20Khz et 20Khz, sachant que sa sensibilité est maximale pour des fréquences entre 2 et 5Khz (la voix humaine est entre 0.5 et 2Khz), suivant une courbe donnée par la loi de Fletcher et Munsen.

La compression consiste à déterminer les sons que nous n'entendons pas et à les supprimer, on pert ainsi des données.

Les procédés

L'effet de masque

Gabriel Bouvigne explique:
"Lorsque vous regardez le soleil et qu'un oiseau passe dans son axe, vous ne le voyez pas car la lumière provenant du soleil est trop importante. En acoustique, c'est similaire. Lorsqu'il y a des sons de fort volume sonore, vous n'entendez pas les sons faibles. Prenez l'exemple d'un orgue: lorsqu'un organiste ne joue pas, vous entendez le souffle dans les tuyaux, et quand il joue, vous ne l'entendez plus car il est masqué.

Il n'est donc pas essentiel d'enregistrer tous les sons, c'est la première propriété utilisée par le format MP3 pour gagner de la place."

Le réservoir de bytes

Souvent, certains passages d'une musique ne peuvent pas être encodés sans altérer la qualité. Le mp3 utilise donc un petit réservoir de bytes qui agit en utilisant des passages qui peuvent être encodés à un taux inférieur au reste des données.

Le joint stereo

Dans beaucoup de chaines hi-fi, il ya un boomer (ce qui produit les basses) unique. Cependant on n'a pas l'impression que le son vient de ce boomer mais plutôt des haut-parleurs satellites. En effet, en dessous d'une fréquence donnée l'oreille humaine est incapable de localiser l'origine du son. Le format mp3 peut exploiter (en option) cette astuce en utilisant la méthode du joint stereo. C'est-à-dire que certaines fréquences sont enregistrées en mono mais elles sont accompagnées d'informations complémentaires afin de restituer un minimum d'effet spatial.

Le code Huffman

La technique de l'algorithme Huffman est un algorithme de codage (et non de compression), qui agit à la fin de la compression, en créant des codes de longueurs variables sur un grand nombre de bits. Les codes ont l'avantage d'avoir un préfixe unique, ils peuvent toutefois être décodés correctement malgrè leur longueur variable , et rapidement grâce à une correspondance de tables. Ce type d'encodage permet de gagner en moyenne un peu moins de 20% d'espace.

Lorsque les sons sont "purs" (lorsqu'il n'y a pas de masquage) l'algorithme Huffman est très efficace car le son digitalisé contient de nombreux sons redondants.

Les résultats

Ainsi, une minute d'un CD-audio (à une fréquence de 44.1 khz, 16 bits, stéréo) ne prendra qu'un seul Mo.
Une chanson fait donc en moyenne 3 ou 4 Mo, ce qui rend son téléchargement possible par modem.

Bande passante	Mode	Débit	Qualité	Compression
11.025	Mono	8 Kbps	Mauvaise	200:1
22.050	Stéréo	64 Kbps	Bonne	25:1
44.100	Stéréo	96 Kbps	Très bonne	16:1
44.100	Stéréo	128 Kbps	Excellente	12:1

La décompression d'un fichier MP3 (c'est-à-dire la lecture) se fait en temps réel avec un P166, mais monopolise une grande partie des ressources sytème, c'est pourquoi il est déconseillé (à moins d'avoir une bête de course) de lancer une autre application gourmande en mémoire pendant la lecture.

Les programmes

Soft	Lecture	Compression	Extraction Audio	Décompression (.WAV)	Playlist	Pitch (réglage de la vitesse)	Télécharger
K-Jofol
MP3 Compressor
Sonique
Virtual Turn Tables
Winamp
Wplay160
Xaudio Mpeg DJ Encoder

La légalité

Le format MP3 n'est pas illégal, car c'est juste une façon de compresser des données numériques. Par contre son utilisation peut l'être. Le MP3 doit respecter les droits d'auteur: vous pouvez faire une copie (de sauvegarde) d'une chanson dont vous possédez l'original. Ainsi, lorsque vous téléchargez un MP3 vous ne pouvez pas le conserver plus de 24h si vous ne possédez pas l'original.