Pourquoi le format MP3 est un format de compression avec pertes ?

La fondation allemande qui détient le brevet à vénérable “vieux” Le format de musique MP3 a récemment annoncé qu’il laisserait tomber son brevet. Le partage de fichiers audio au format MP3 a été largement ouvert au cours des années 1990 et au début des années 2000. La combinaison de la compression des données, de la taille du fichier et de la qualité audio conservée a permis de garantir la notoriété du format audio de part et d'autre de l'argument de piratage..

Les titres lus “MP3 est mort,” mais tout audiophile sait qu’une mort réelle est hautement improbable. Néanmoins, il est temps de regarder l'histoire d'un format audio de renommée mondiale et ce qui pourrait arriver dans un avenir proche..

Comment fonctionne le MP3??

En fonction de l'âge et de l'abus subi par vos oreilles, votre gamme de fréquences auditives se situe entre 20 Hz et 20 000 Hz. De plus, nos oreilles sont plus sensibles aux fréquences sonores comprises entre 2 kHz et 5 kHz. Notre audition est également limitée par notre capacité à filtrer et à traiter les signaux audio à leur arrivée.

Le masquage de fréquence - clé de la compression MP3 - repose sur l'incapacité du cerveau à distinguer certains signaux.

Imaginons que nous ayons deux sons. Ils ont des fréquences très similaires (par exemple 200 Hz et 210 Hz) mais ils sont joués à des volumes différents. Le son le plus faible est audible seul, mais le plus fort ne peut être distingué que s'il est joué simultanément. Le processus consistant à couvrir une fréquence avec une autre fréquence rapprochée est appelé “masquage.” Le masquage de fréquence fonctionne efficacement en haut et en bas du spectre audio.

Ripper un CD

Supposons que nous copions un CD sur votre ordinateur. La musique du CD est échantillonnée. 5 Conseils pour l’optimisation de la taille des fichiers audio 5 Conseils pour l’optimisation de la taille des fichiers audio Si vous avez toujours voulu réduire la taille d’un fichier audio sans savoir comment le faire sans nuire à sa qualité. enregistrement, voici tout ce que vous devez savoir. Lire la suite 44 100 fois par seconde (44,1 kHz). Les échantillons ont une longueur de 2 octets (1 octet correspond à 16 bits). MP3 prend en charge plusieurs débits, mais utilise généralement la norme CD 44,1 kHz.

Un fichier MP3 individuel est constitué de cadres MP3, comportant un en-tête et un bloc de données. Chaque trame contient 1 152 échantillons. Techniquement, c'est deux “granules” de 576 échantillons. Les échantillons passent dans un filtre qui divise ensuite le son en un ensemble spécifique de 32 plages de fréquences. L'algorithme MP3 divise ensuite ces 32 bandes de fréquences par un facteur 18, créant ainsi 576 bandes encore plus petites. Chaque bande contient 1 / 576ème de la plage de fréquences de l’échantillon d’origine (quand nous avons commencé à extraire le CD sur votre ordinateur).

À ce stade, deux algorithmes mathématiques complexes font leur travail: la transformée en cosinus discrète modifiée (MDCT) et la transformée de Fourier rapide (FFT). Chacun effectue un processus différent sur le matériau source décomposé.

Les FFT analysent chaque bande de fréquence à la recherche de sons faciles à masquer, en s'assurant que le masquage de fréquence préserve les sons essentiels de la piste..

Les échantillons sont ensuite triés et transmis au MDCT. MDCT transforme chaque bande en un ensemble de valeurs spectrales. Les valeurs spectrales représentent plus précisément la manière dont notre audition interprète l'audio. Par conséquent, de nombreux encodeurs audio compressés utilisent des valeurs spectrales pour supprimer les données audio. Une fois que les informations spectrales et l'analyse du granule sont complètes, le processus de compression proprement dit commence. Comment la compression audio fonctionne-t-elle et pouvez-vous vraiment faire la différence? Comment fonctionne la compression audio et pouvez-vous vraiment faire la différence? Dans cet article, nous allons examiner le fonctionnement de la compression musicale et déterminer si elle a un impact réel sur le son de votre musique. Lire la suite .

Une brève histoire du MP3

Vous souvenez-vous de votre premier lecteur MP3? J'ai eu la chance d'avoir un iPod original - jusqu'à ce qu'un homme avec un couteau me l'ait libéré. De toute façon, les mini-disques étaient bien plus frais.

Quoi qu'il en soit, au moment où l'iPod d'origine a rapidement accru le désir de MP3 (en 2001), le format avait déjà huit ans. De plus, MP3 faisait déjà des vagues sur Internet et sur d'autres appareils de musique numériques portables.

D'où vient le MP3??

MP3 était un Moving Pimage Experts gconception de groupe (MPEG), dans le cadre de sa norme de compression audio et vidéo MPEG-1 originale. MP3 est une abréviation de MPEG-1 Audio Layer III, approuvée pour une utilisation en 1991 et finalement publiée en 1993..

L'idée derrière MP3 est plutôt cool.

L'algorithme MP3 tire parti des limites de perception de l'audition humaine, appelée masquage auditif. Le masquage auditif survient lorsque la perception d'un son est affectée par la présence d'un autre. De plus, chaque chanson contient des éléments audio imperceptibles pour l’écoute globale. Manfred R. Schroeder a proposé pour la première fois un codec de masquage psychoacoustique en 1979. Cependant, ce n'est pas avant la formation du MPEG (en tant que sous-comité de l'ISO / CEI) en 1988 qu'une initiative concertée pour une norme mondiale a commencé..

Il existe un autre nom important dans l’histoire de MP3: Karlheinz Brandenburg. Brandenburg a commencé à travailler sur la compression de musique numérique dans les années 1980 et a achevé sa thèse de doctorat en 1989. Les différents modes de compression sur lesquels il avait travaillé Comment fonctionne la compression de fichiers? Comment fonctionne la compression de fichier? On pourrait soutenir que la compression de fichiers est au cœur du fonctionnement du Web moderne, car elle nous permet de partager des fichiers dont le transfert prendrait trop de temps. Mais comment ça marche? Read More a constaté des limitations à la fois dans les technologies disponibles, ainsi que dans la conception des processus de codage précoces. Avec d'autres membres fondateurs du MPEG, il s'est rendu compte que seul un nouveau système suffirait.

Institut Fraunhofer

En 1990, Brandebourg est devenu professeur assistant à l'Université d'Erlangen-Nuremberg. Il a poursuivi ses travaux sur la compression au sein de la société Fraunhofer (il rejoindra finalement Fraunhofer en 1993)..

“Nous avons eu le sous-groupe audio dans le groupe d'images animées [MPEG],” Brandebourg expliqué dans une interview NPR. “À la fin, nous avons tous trouvé un compromis qui comportait différents modes, appelés couche I, couche II, couche III… Et la plupart de nos idées se sont tournées vers les modes de compression audio MPEG… qui étaient les plus complexes. celui qui donne la meilleure qualité à bas débit - appelé couche III.”

Brandebourg a utilisé la chanson “Tom's Diner” par Suzanne Vega pour affiner l'algorithme de compression, l'écouter encore et encore, pour s'assurer que son rafistolage n'affecte pas négativement l'enregistrement de la voix de Vega.

MP3 éclate

MP3 est resté dans le marasme pendant quelques années après sa sortie officielle, le codec a “trop compliqué” pour une utilisation généralisée.

Cependant, en 1997, les choses ont changé - rapidement.

Tout d'abord, un “Étudiant australien” logiciel d'encodage professionnel acheté l3enc d'une entreprise allemande. Il a inversé l’ingénierie du logiciel, l’a recompilé et l’a chargé sur un FTP de l’université américaine avec un fichier README indiquant, “C'est un freeware grâce à Fraunhofer.” Ce petit acte a instantanément changé l'accès au codage et au décodage MP3. Soudain, coller un CD dans votre ordinateur a rendu un son de haute qualité en très petites tailles.

Deuxièmement, Nullsoft a publié le vénérable lecteur audio Winamp. Les fichiers MP3 extraits d'un CD peuvent être facilement lus sur un ordinateur.

Au même moment, Internet s'était répandu dans des millions de foyers à travers le monde. Des millions de disques durs se remplissaient de MP3 4 outils fantastiques pour gérer votre collection MP3 massive 4 outils fantastiques pour gérer votre collection MP3 massive La gestion d'une bibliothèque musicale peut être une expérience totalement frustrante, surtout si vous avez des années de musique non organisée en attente d'être triée et étiquetée correctement . Une mauvaise gestion de la bibliothèque musicale vous reviendra et vous mordra plus tard… Lire la suite, et le format est devenu le format de partage de fichiers audio préféré pour les services de partage de fichiers peer-to-peer précoces, tels que Napster, Gnutella et eDonkey ). La piraterie musicale était vivante et rampante et était en partie aidée par la montée du MP3.

Lecteur MP3

Dans un autre avantage pour l'industrie audio établie, les lecteurs MP3 portables sont apparus. Au début des années 90, l’Institut Fraunhofer avait essayé et échoué à créer un lecteur MP3 commercialisable. Il était tout simplement trop tôt pour une adoption généralisée. La combinaison susmentionnée du partage de fichiers, de la prolifération d’Internet et du logiciel d’extraction pour donner un élan aux lecteurs MP3.

La société sud-coréenne Elger Labs a présenté le MPMAN F10 à 250 USD, doté d’une mémoire impressionnante de 32 Mo. Ce n’était pas l’étincelle qui a provoqué l’industrie telle que nous la connaissons. Cette distinction revient au Diamond Rio PMP300, qui propose également 32 Mo.

Le succès du Diamond Rio a attiré une attention indésirable. La RIAA (Association de l'industrie de l'enregistrement) (Amérique du Nord) a poursuivi Diamond Multimedia Systems (le fabricant) - et a été débouté. Cependant, la RIAA a correctement supposé que c’était le début du piratage musical endémique, qui se poursuit encore de nos jours..

Qu'est-ce qui s'est passé ensuite, vous demandez? L'évolution de la consommation de musique: comment nous en sommes arrivés ici L'évolution de la consommation de musique: nous sommes arrivés ici L'essor de l'iPod, du téléphone mobile écoutant de la musique et de nombreuses plates-formes de diffusion multimédia en continu pointent vers une seule idée simple: la musique est important. Mais comment en sommes-nous arrivés là? Lire la suite

Eh bien, un appareil peu connu appelé le iPod frappé les marchés, légitimant complètement le format MP3 comme format audio de facto de l'époque, et la RIAA a entamé sa croisade (en cours) contre les pirates du monde entier.

Le reste, comme on dit, appartient à l'histoire.

Pourquoi MP3 meurt alors?

L'institut Fraunhofer était propriétaire du brevet MP3. Le 23 avril 2017, leurs brevets restants ont expiré. Par conséquent, Fraunhofer ne peut plus émettre de nouvelles licences MP3. Nous avons expliqué exactement ce qui se passait. Comment la "mort de MP3" vous affectera-t-elle? Comment la "mort de MP3" va-t-elle vous affecter? Vous avez peut-être vu les gros titres suggérant que le MP3 est mort. Heureusement, c'est un non-sens. Alors, quelle est la vérité derrière les manchettes et comment la vraie histoire vous affectera-t-elle? Lire plus avec ces “apocalyptique” les titres, ainsi que la façon dont cela va vous affecter.

Vous voulez le TL; DR? MP3 n'est pas mort et il ne va nulle part.

L'une des principales raisons invoquées par Fraunhofer pour renoncer au MP3 était l'âge. Il ne peut plus rivaliser avec ses nouveaux codecs-cousins. Leur suggestion? Utilisez plutôt le codage audio avancé (AAC). Par coïncidence, Fraunhofer est également titulaire du brevet (en cours) pour la CAA. Nous avons donc quelques alternatives MP3 parmi lesquelles vous pouvez choisir, ci-dessous.

MP3 Alternatives

Votre collection MP3 ne brûlera pas soudainement, tout comme les encodeurs et décodeurs existants continueront à produire des fichiers MP3. Cela dit, MP3 est un peu daté maintenant. Il existe plusieurs formats audio alternatifs gratuits. 10 formats audio courants comparés: Lequel devriez-vous utiliser? 10 formats audio courants comparés: lequel devriez-vous utiliser? Nous connaissons peut-être tous le format MP3. Qu'en est-il de l'AAC, du FLAC, de l'OGG ou du WMA? Pourquoi tant de normes existent-elles? De qui devriez-vous vous soucier et lesquels pouvez-vous ignorer? Lire plus que vous pouvez utiliser pour stocker votre musique numérique maintenant.

• AAC - Le codage audio avancé, comme mentionné ci-dessus, est le successeur du MP3. Le seul problème est que le format lui-même est maintenant un peu daté. Néanmoins, l'AAC réalise généralement une meilleure fidélité audio que le MP3, avec des débits binaires et des tailles de fichier similaires. AAC est aussi un format avec perte.
• Ogg Vorbis - Format Vorbis, couramment utilisé avec le format de conteneur Ogg. C'est le meilleur, légèrement plus jeune, cousin open source de MP3. Malgré une compression, des débits binaires plus élevés et une qualité audio généralement meilleure, Ogg n’a jamais démarré de la même manière que le MP3, en raison de l’absence de périphériques pris en charge. Ogg est aussi un format avec perte.
• FLAC - Le codec audio sans perte libre est le format de codec audio sans perte le plus populaire. Pourquoi? FLAC offre une copie audio exacte du matériel source, deux fois plus petite qu'un CD traditionnel. Les sons les plus affectés par le format MP3 (par exemple, les guitares, les cymbales, la réverbération, etc.) restent croustillants en dépit d’une compression importante. FLAC est un format sans perte.

MP3 n'est pas mort

Vous n'avez rien à craindre. Vous pouvez continuer à extraire au format MP3 et vos appareils continueront de lire votre musique. À long terme, il vous faudra au moins explorer un nouveau format audio pour votre collection. Les techniques de compression feront progresser 4 méthodes simples et efficaces pour compresser des fichiers audio volumineux 4 méthodes simples et efficaces pour compresser des fichiers audio volumineux La compression de fichiers audio afin de réduire leur taille est une compétence essentielle. Voici quatre outils qui vous aideront à réduire la taille des fichiers volumineux à une taille plus gérable. Lire plus et la taille des copies exactes diminuera.

En outre, il convient de considérer la capacité de stockage. Quand les premiers lecteurs MP3 portables sont arrivés avec 32 Mo de stockage 7 Technologies qui sont devenues et sont venues au cours des 15 dernières années 7 Technologies qui sont arrivées et sont allées au cours des 15 dernières années Vous souvenez-vous du Walkman? Le lecteur de bande portable de Sony a révolutionné l'industrie de la musique. Lire la suite, c'était cool, mais évidemment pas assez. Le plus grand stockage pour un iPod Classic était de 160 Go. Cela pourrait être compensé par une mise à niveau personnalisée du stockage. Donnez une nouvelle vie à votre vieil iPod classique avec ces astuces géniales Inspirez une nouvelle vie à votre vieil iPod classique en utilisant ces astuces exceptionnelles Nous l'avons tous fait. Vous achetez un nouveau kit brillant à un prix exorbitant. Deux ans plus tard, il se trouve au fond d'un tiroir collecteur de poussière, à côté de votre ancien iPod. Lisez-en plus sur 240 Go - plus de 1 000 000 de pistes MP3. Le fait étant que lorsque la taille de stockage augmente et que la taille physique diminue, nous pouvons faire plus avec moins..

Enfin, Internet continue de changer notre façon d’écouter de la musique. J'avais l'habitude de pirater de la musique parce que je ne pouvais pas me permettre de payer 12 à 20 dollars pour chaque nouvel album sorti. J'ai maintenant un compte familial Spotify. Économisez sur les abonnements Premium avec ces 9 comptes partageables. Économisez sur les abonnements Premium avec ces 9 comptes partageables. Les services d'abonnement Premium sont excellents, mais les coûts augmentent rapidement. Voici 9 services que vous pouvez partager pour obtenir le maximum pour votre argent. Lisez-en plus avec un accès à des millions de pistes et à un compte Amazon Prime avec des millions d'autres. La seule chose qui me limite, c'est ma connexion Internet. Même dans ce cas, ils ont tous les deux la possibilité de télécharger hors connexion dans des formats de haute qualité..

Ce n'est plus aussi important qu'auparavant, mais MP3 n'est pas mort.

Quel est votre format audio préféré? Avez-vous besoin de la réalité nette de Lossless? Ou compression extrême d'un format avec perte? Votre utilisation de la musique a-t-elle changé depuis la généralisation des services de streaming? Laissez-moi une ligne dans les commentaires, et je reviendrai vers vous.

Crédit d'image: Ti Santi via Shutterstock.com

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