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Portail sur la musique et les claviers modernes : piano, synthétiseur et orgue.

TECHNIQUE ET MAO



LES FORMATS AUDIO EN MAO : MP3, WAV, WMA, AAC

HAUTEUR, INTENSITÉ ET TIMBRE

Outre le format MIDI (voir le chapitre Les bases du MIDI) permettant la communication entre appareils équipés MIDI et la lecture/création de fichiers Midifiles, la musique en MAO (Musique assistée par Ordinateur) propose également des formats audio pour satisfaire les besoins du musicien.


L'ARRIVÉE DU MP3

Si hier le MIDI était la voie royale pour tout musicien travaillant en MAO, l'accroissement de la puissance des ordinateurs a introduit l'exploitation de l'audio dans la création musicale sur ordinateur. Cependant, étant donné la taille importante des fichiers audio à l'état "brut" (fichier WAV), les ingénieurs ont eu l'idée de créer des compresseurs audio, légers et pratiques, capables de réduire drastiquement le poids des fichiers WAV sans altérer leur qualité sonore ou presque !

L'arrivée du format de fichier MP3 a bouleversé le marché de l'audio en facilitant l'exploitation du son sur les ordinateurs. Les internautes ont rapidement compris l'intérêt du procédé et développé une gigantesque banque mondiale d'échange de ces fichiers. Souvent illégaux, les fichiers mp3 ont entraîné une réaction de la part des majors du fait de la prolifération quasi incontrôlable de tels fichiers. Les artistes, quant à eux, sont divisés sur le sujet. Nombre d'entre eux estiment que le MP3 est une manière innovante et simple de faire connaître leurs travaux.


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De nombreux sites Internet se construisent en partenariat avec les principaux acteurs du marché du disque, des radios pour héberger du MP3 légal, donc commercial.

Aujourd'hui, le MP3 quitte souvent l'ordinateur pour devenir un fichier voyageur avec l'apparition de baladeurs MP3 à disque dur (ou lecteurs de CD compatible MP3), sans oublier les autoradios. Sa popularité à même conduit les constructeurs à l'implanter dans les lecteurs de DVD. Le MP3 est donc LE format grand public, alors que les musiciens préfèrent, quant à eux, travailler avec des fichiers WAV… question de "standing" !


L'AUDIO AU SERVICE DU MUSICIEN

Depuis une vingtaine d'années, la musique informatisée permet à tout musicien équipé d'un ordinateur puissant de travailler son morceau en direct-to-disk (sorte de magnétophone multipistes embarqué sur disque dur, mais sans les inconvénients liés à la bande : usure, rembobinage, etc.).

Un autre phénomène lié à l'évolution audio sur ordinateur est l'arrivée du "sound tracker". Basé sur des échantillons sonores, il permet de réaliser en quelques clics des montages/arrangements de morceaux dans des styles étudiés.


LES PRINCIPAUX FORMATS AUDIO


LE WAV ET L'AUDIO

Le WAV est un format audio sur plate-forme PC (son équivalent pour Macintosh est l'AIF). Il enregistre la forme d'onde d'un son. C'est le WAV qui se rapproche le plus de la source originale. Ce format de fichier est, par exemple, utilisé pour les sons de Windows (démarrage, clics de souris, etc.) Afin de bien comprendre ce qu'est le WAV, il convient de se tourner vers quelques chose de plus concret, comme une piste de CD audio.

Une piste audio issue d'un CD est caractérisée par deux arguments : sa fréquence d'échantillonnage, établie à 44,1kHz, et sa résolution, exprimée en bits (généralement, 16 bits). Si l'on décide de créer une représentation mathématique d'un fichier son, l'abscisse du graphique contiendra la fréquence d'échantillonnage et l'ordonnée, la résolution. Cette fréquence correspond au nombre de fois que l'on aura prélevé un morceau du fichier (un échantillon) en une seconde (découpage horizontal). La résolution est son équivalent vertical et symbolise l'amplitude du signal.


Mais pourquoi 44,1 kHz et pas une autre valeur ?

A cause du théorème de Nyquist, qui spécifie que, pour reproduire un son avec une qualité satisfaisante, la fréquence d'échantillonnage doit être au moins le double de la plus haute fréquence présente dans le son. Or, l'oreille humaine ne peut pas entendre les sons supérieurs à 20 kHz. Il fallait donc une fréquence d'échantillonnage un peu supérieure à 40 kHz. (Consulter : Constitution du son analogique et numérique).

Les ingénieurs qui ont mis au point le CD audio ont choisi 44,1 kHz, mais pour certains types de sons, une telle fréquence est absolument inutile. Ainsi, pour la voix humaine, qui ne dépasse pas les 4 kHz, une fréquence d'échantillonnage de 8 kHz est amplement suffisante et permet des économies sur le poids du son numérisé.


Peut-on prendre un autre exemple ?

Considérons un fichier audio stéréo d'une durée d'une minute...

Celui-ci est constitué de 44 100 échantillons de 16 bits par seconde,
donc 44 100 x 16 x 60 = 42 336 000 bits.

Un octet est égal à 8 bits, donc 42 336 000 bits = 5 292 000 octets.

Un kilo-octet est égal à 1024 octets, donc 5 292 000 octets = 5167,97 Ko.

Un mégaoctet est égal à 1024 kilo-octets, donc 5 167, 97 Ko = 5,05 Mo.

On multiplie ensuite ce poids par 2 puisque le fichier est stéréo. On atteint alors environ 10 Mo pour une minute de son stéréo de qualité CD. Ensuite, pour réduire de façon notoire le poids d'une minute de son, il est possible d'utiliser un mode de compression visant à ne pas altérer auditivement le fichier ou de jeter une partie de l'information. Maintenant, si vous passez le son en mono pour diminuer sa taille de 50%, si vous abaissez la résolution à 8 bits et la fréquence d'échantillonnage à 22,050 kHz, nul doute que la qualité finale sera bien différente !


LE FORMAT MP3

Le MP3 (MPEG-1 audio Layer 3) est un format de fichier son compressé par perte de données. Ce sont les internautes qui ont décidé d'utiliser ce format pour échanger des fichiers son. Il n'existe presque pas de différences audibles entre une piste audio extraite d'un CD et son image compressée en MP3 (conversion supérieure à 128 Kbps).


LE PRINCIPE DE LA COMPRESSION MP3

Le principe de cet encodage réside dans les facultés de perception de l'oreille humaine, finalement moins performante que le matériel que l'on utilise aujourd'hui pour créer le son.

L'encodeur MP3 se charge de compresser le son de manière qu'il paraisse identique à l'original, en supprimant au passage tout ce que nous ne pouvons pas entendre dans le fichier d'origine. Ainsi, pour schématiser, nous sommes plutôt doués pour percevoir les fréquences intermédiaires (médiums) et beaucoup moins dans les extrémités du spectre, c'est-à-dire les graves et les aigus. C'est la première tâche d'amaigrissement. Ensuite, il va s'attaquer à une cure plus subtile : celle des effets de masque.

Nous avons bien du mal à entendre un son faible lorsqu'il est émis conjointement à un son fort ou lorsque deux sons très brefs sont émis dans un laps de temps très court. De là à les supprimer, il n'y a qu'un pas que les concepteurs du format ont franchi. Toutefois, malgré ces transformations, la qualité globale du fichier affecté par la compression MP3 est tout à fait acceptable. Surtout, si l'on considère le rapport poids/définition et le taux de compression qui peut atteindre 1 :12, une minute d'audio stéréo ne pesant plus que 1 Mo (à rapprocher des 10 Mo sans compression).

LES ENCODEURS/DÉCODEURS MP3

Pendant un certain temps, les encodeurs/décodeurs de MP3 ne proposaient pas d'autre choix que le passage obligé par le format WAV. Depuis longtemps, cette ère est révolue et, aujourd'hui, il est possible de coder un CD audio dans son ensemble, directement en MP3, et cela en quelques minutes. On doit ce progrès aux améliorations subies par les algorithmes d'encodage.

De même l'édition MP3 est assez récente. Hier, il était indispensable de passer par le format WAV. A présent, les principaux logiciels d'encodage intègrent une fonction d'édition de MP3. C'est le cas, par exemple, de MP3 Maker et de eJay MP3 pro. Il existe même des logiciels exclusivement dédiés à l'édition de MP3 (MP3 Edit de Micro Application).

Leur utilisation est simple, grâce à la visualisation graphique des ondes. Vous n'aurez aucun mal à effectuer des manipulations extrêmement précises. Les volumes peuvent également être optimisés et modifiés à volonté.


Comme de plus en plus de logiciels audio et musicaux affichent une compatibilité avec le format MP3, ils sont capables d'importer et/ou d'exporter des fichiers à ce format. Parmi les applications bénéficiant de cette compatibilité, les trackers et séquenceurs audio ou bien les logiciels de montage vidéo sont les plus concernés.


LE FORMAT AAC - MP4 SUCCESSEUR DU MP3 ?

Le format AAC (Advanced Audio Coding) possède une qualité d'encodage supérieure au MP3. C'est un codec audio basé sur la norme Mpeg4, capable de compresser un fichier WAV sans en altérer la qualité sonore (selon Apple). C'est un fichier Gapless qui évite, contrairement au MP3, la petite coupure sonore lors de l'enchaînement entre deux morceaux.

Il peut être lu par l'iPod, l'iTunes ou le lecteur Winamp. Le MP4 possède de nombreuses ressources d'exploitation, notamment l'encodage audio de fichiers DivX.

Son avantage/inconvénient, par rapport au MP3, est qu'il intègre un système d'anticopie. Les fichiers sont "tatoués" et les nouveaux lecteurs peuvent faire la différence entre fichier légal ou non, en bloquant la lecture par exemple.


LE FORMAT WMA (WINDOWS MEDIA AUDIO)

WMA (Windows Media Audio ) est la solution de Microsoft pour trouver une alternative au MP3. Le WMA désigne un type de fichier contenant des données audio compressées. Comme le MP3, il permet de stocker de grandes quantités de sons grâce à une compression avec pertes.

La compression WMA génère des fichiers de petite taille tout en conservant une qualité d'écoute correcte. En moyenne, la taille est réduite de moitié. Ce résultat est obtenu grâce à la diminution du bitrate (débit des informations) lors de l'encodage en WMA. Les propriétés audio souffrent, mais le morceau "sonne" comme un mp3 à 128 kbits/s.

Le WMA est lu par le lecteur multimédia fourni d'office avec Windows et Explorer. Sa dernière version, la onzième du nom, est très polyvalente puisqu'elle est capable de lire à peu près tout ce qui ressemble à un fichier audio comme vidéo. Seul bémol, sa consommation en ressources qui est importante.


LE FORMAT REAL AUDIO (.ra, .rm, .ram)

Ce format de fichier permet notamment de mettre en place le principe de streaming. Cette méthode permet de lire un fichier audio (ou vidéo) avant que celui-ci ne soit complètement chargé dans l'ordinateur. Ce qui apporte à ce format un atout majeur sur le Web, où l'on peut écouter un morceau pendant qu'il finit de se télécharger. Il est très à l'aise dans le traitement de la voix, et se trouve particulièrement léger.

Le format Real Audio offre des fichiers de taille abordable, des possibilités multimédias (audio, images, vidéo), le streaming, mais nécessite un plug-in pour le lire (Real Player G2) et ne restitue pas toujours un son magnifique.


LE DIRECT-TO-DISK

Il s'agit d'une technique générique liée à l'utilisation du numérique. Avec un logiciel de type séquenceur audionumérique, le musicien est capable d'enregistrer et de lire simultanément des données audio provenant de sources externes à l'ordinateur (une guitare, une voix, par exemple) directement sur le disque dur de l'ordinateur et en mode multipistes. Faire attention toutefois, car le nombre de celles-ci est totalement dépendant de la puissance de l'ordinateur hôte d'une part, de la capacité et des performances du disque dur d'autre part !

Ce point est particulièrement important : la plus puissante des unités centrales ne sera que peu efficace si les temps d'accès, tant en écriture qu'en lecture, du disque dur sont longs. Divers avis circulent à ce sujet, mais une règle tend à s'imposer : utiliser de préférence un disque dur SCSI de dernière génération piloté par une carte du même nom !

Cette technologie, jadis native sur MacIntosh, a largement fait ses preuves, même si elle représente un surcoût élevé lors de l'investissement dans une configuration informatique dédiée audionumérique. Les blocages inopinés du séquenceur et/ou de Windows pendant des prises audio proviennent le plus souvent d'un disque dur "qui ne suit pas". N'hésitez pas à investir dans des barrettes de mémoire supplémentaires afin de faciliter les très nombreux calculs que doit effectuer le microprocesseur. La qualité de la carte son et des convertisseurs audionumériques qu'elle héberge est également un facteur déterminant quant au résultat final.

Bref, un système DtD qui fonctionne bien se doit de ne contenir aucun maillon faible dans le cheminement du signal audio véhiculé !


LES SOUND TRACKERS

L'émergence des musiques dites électroniques n'est pas étrangère à l'apparition de ces outils de création sonore. En effet, les DJs les plus célèbres aujourd'hui n'avaient pas, du moins à leurs débuts, de réelles compétences musicales. Ils ont malgré cela réussi à lever derrière eux des foules d'admirateurs.

MAGIX MUSIC MAKER

La puissance des ordinateurs aidant, les éditeurs de logiciels se sont rués sur ce créneau, offrant des produits complets, puissants et souvent peu onéreux. Ainsi, la fabrication d'un arrangement et son exportation dans le format choisi sont à la portée de tous.

Leur principe s'articule autour de la manipulation d'échantillons sonores au format WAV ou MP3. Le plus souvent, un simple glisser-déposer de samples (à partir d'une liste préalablement indiquée au logiciel) vers la fenêtre principale suffit pour organiser un arrangement musical.

Des versions d'applications comme Acid de Sonic Foundry ou Music Maker d'Ejay débordent d'astuces simples et d'effets spéciaux qui les rendent particulièrement attractives, capables de gérer de nombreuses pistes et d'adapter "à la volée" le tempo des échantillons retenus. Ces logiciels ont le mérite d'ouvrir la création musicale au plus grand nombre (Consulter : composer en utilisant un logiciel de sound tracker).