MPEG-1/2 Audio Layer 3 / MP3

Le MPEG-1/2 Audio Layer 3, plus connu sous son abréviation de MP3, est la spécification sonore du standard MPEG-1, du Moving Picture Experts Group.



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Codec audio - Algorithme de compression avec perte - MPEG - Format fermé pour cause de brevet - Format de fichier audio

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Le MPEG-1/2 Audio Layer 3, plus connu sous son abréviation de MP3, est la spécification sonore du standard MPEG-1, du Moving Picture Experts Group (MPEG). C'est un algorithme de compression audio (voir aussi codec) capable de diminuer drastiquement la quantité de données indispensable pour restituer de l'audio, mais qui, pour l'auditeur, est comparable à une reproduction du son original non compressé, c'est-à-dire avec perte de qualité sonore significative mais acceptable pour l'oreille humaine.

L'extension de nom de fichier est . mp3 et le type MIME est audio/mpeg[1]. Ce type de fichier est nommé «fichier MP3».

Un fichier MP3 n'est soumis à aucune mesure technique de protection (cf. gestion numérique des droits) .

Un lecteur de MP3 portable

Histoire

Le codage MPEG-1/2 Layer 2 est né avec le projet Digital Audio Broadcasting (radio numérique DAB) qui fut lancé par le Deutsche Luft und Raumfahrt . Ce projet a été financé par l'Union européenne, et faisait partie du programme de recherche EUREKA, plus connu sous le nom de EU-147.

Le projet EU-147 exista de 1987 à 1994. En 1991, deux formats étaient disponibles :

Le format Musicam conçu par le CCETT, Philips et l'IRT fut choisi par l'ISO MPEG Audio dirigé par Hans-Georg Mussman à cause de sa structuration modulaire en plusieurs couches de codage [Layers], sa simplicité de mise en œuvre côté décodeur et sa grande tolérance aux erreurs de transmission.

À la demande de Hans-Georg Mussman, un groupe de travail comprenant Leon Van de Kerkhof (Philips), Yves-Francois Dehery (TDF-CCETT), Karlheinz Brandenburg (Fraunhofer-Gesellschaft) reprit des idées de Musicam et d'ASPEC, ajouta de nouveaux outils technologiques et créa le format MP3 (Layer III ou couche III), conçu pour être de même qualité à 128 kbit/s que le MP2 à 192 kbit/s.

La norme ISO MPEG Audio avec ses trois couches de codage Layer I, Layer II (Musicam), Layer III (. MP3) fut achevée officiellement en 1992 et forma la première partie du MPEG-1, le premier travail du groupe MPEG, groupe à l'origine de la norme internationale ISO/CEI 11172-3[2], publiée en 1993. Le travail sur l'audio MPEG se termina en 1994 et forma la seconde partie (MPEG-2) de la norme internationale ISO/CEI 13818-3, publiée pour la première fois en 1995.

Les équipes de normalisation procédèrent à de nombreux tests subjectifs en double aveugle sur de nombreux matériaux sonores pour déterminer le niveau de compression approprié pour les diverses couches de l'algorithme. On a surtout utilisé Tom's Diner, la chanson de Suzanne Vega comme séquence de test pour l'algorithme de compression du MP3. Cette chanson a été choisie à cause de sa finesse et de sa simplicité, qui favorise la détection des imperfections du codec.

Utilisation

Sur les CD vierges il est indiqué «80 minutes» pour 737 Mo (702 Mio) soit 1, 24 Mbit/s. Le format populaire de compression audio permet une réduction de 3, 88 (320 kbit/s) à 155 (8 kbit/s). Un fichier audio occupe fréquemment ainsi 3, 88 à 19, 4 (64 kbit/s) fois moins d'espace une fois compressé au format MP3. La réduction de taille favorise le téléchargement et le stockage de données musicales sur un support numérique, tel qu'un disque dur ou une mémoire flash.

Il a aussi été beaucoup mis en œuvre en diffusion numérique dans les récepteurs T-DMB Radio dont la spécification a été adoptée par l'ETSI en 2005 et qui est beaucoup répandue en Corée du Sud. En effet le MP3 appartient à la même famille de norme MPEG Audio que le MP2 MUSICAM utilisé en radiodiffusion numérique (TNT pour la télévision numérique de terre et T-DMB Radio). Un simple transcodage binaire du format "MP2 audio diffusé" en format "MP3 enregistré" peut ainsi être réalisé dans les terminaux T-DMB, autorisant par conséquent la mise sur le marché de baladeurs/récepteurs audionumériques qui cumulent les fonctions de décodage audio MP2 (MUSICAM) et MP3.

Technique de codage

Le taux de compression peut être augmenté en choisissant un débit binaire (en anglais bitrate) plus faible. On considère généralement qu'il faut au moins 128 ou 192 kilobits par seconde (kbit/s) pour bénéficier d'une qualité audio acceptable pour un morceau de musique. À 8 kbit/s, le son devient fortement altéré (bruits parasites non attendus, spectre «sourd», …).

Taux de compression

L'efficacité de la compression des codeurs avec perte est généralement définie par le débit binaire, puisque le taux de compression dépend de la taille de l'échantillon et de la fréquence d'échantillonnage du signal d'origine. Cependant, les paramètres du disque compact sont fréquemment utilisés comme référence (44, 1 kHz, 2×16 bits). Et aussi quelquefois, ceux du DAT SP (48 kHz, 2×16 bits). Le taux de compression pour cette référence est plus élevé, ce qui montre la complexité de la définition du terme «taux de compression» pour les codeurs avec perte.

Fraunhofer-Gesellschaft publie sur son site Web officiel les taux de compression et les débits de données pour le MPEG-1 Layer I, II et III :

Ces valeurs ne disent pas grand-chose sur la qualité du résultat obtenu, puisque la qualité ne dépend pas uniquement du format de codage du fichier, mais également de la qualité de l'algorithme psycho-acoustique utilisé par le codeur. Typiquement, les codeurs layer I utilisent un algorithme particulièrement simple, d'où un résultat nécessitant un débit supérieur pour un codage transparent.

En considérant de bons codeurs, on obtient :

Les débits présentés ne sont par conséquent pas équivalents en termes de qualité, et les qualités ne sont pas nécessairement optimales. Qui plus est , la qualité du codeur est un facteur particulièrement important. Ainsi, avec les premiers codeurs, il était le plus souvent admis que 128 kbit/s avec le Layer III n'avait pas un son excellent, mais tout juste raisonnable. La génération de codeurs actuels permet d'obtenir un son particulièrement correct à 128 kbit/s avec le Layer III.

Si on est soucieux de la qualité et pas uniquement du débit, on utilisera plutôt les valeurs suivantes :

La stéréophonie a un débit précisément deux fois supérieure à la monophonie si la qualité est semblable pour ces deux modes d'écoute. Le mode stéréo joint diffère de la stéréo simple car il ne code pas scindément les deux canaux gauche et droit si les informations sonores sont semblables, donnant la possibilité un gain de qualité comparé à la stéréo classique avec une même valeur de compression. Le procédé de la stéréophonie est un codage dit différentiel de même type que celui utilisé pour la radiodiffusion en FM stéréo.

Taux de compression et qualité du codage mp3Pro

Article détaillé : mp3PRO.

Balises

Outre le fait de stocker la musique de façon particulièrement compacte tout en conservant une qualité acceptable, le MP3 apporte une fonctionnalité rarement présente sur les formats audio qui l'ont précédé : les métadonnées, «metadata» en anglais (données sur les données). En clair, le fichier MP3 ne contient pas uniquement la musique mais peut aussi apporter des informations sur celles-ci (telles que l'interprète, le titre, le nom de l'album, la pochette, les paroles ou du karaoké). Ces informations sont stockées sous forme de'balises' (tag en anglais) dont il existe plusieurs versions.

Le format MP3 d'origine ne permettait pas de stocker des balises, tout au plus, il permettait de préciser certains paramètres binaires comme le fait que le morceau soit protégé ou non par copyright ou le fait qu'il s'agisse d'un original ou d'une copie.

Les balises MP3 sont enregistrées au format ID3 (version 1 ou 2). Les caractères alphanumériques sont codés en code A. S. C. I. I. soit American Standard Code for Information Interchange 255 (8 bits, ou un octet). Il autorise par conséquent les majuscules, mais également minuscules et lettres accentuées.

Licence

Bien que le MP3 soit fréquemment perçu par l'utilisateur final comme une technologie gratuite (parce qu'il peut en effet coder ou décoder sa musique de manière particulièrement légale pour peu que l'enregistrement original lui appartienne ou qu'il soit une copie à usage privé), cette technologie fait l'objet de brevets et d'une licence commerciale.

L'algorithme «MPEG-1 Layer 3» décrit dans les standards fran ISO/CEI IS 11172-3 et ISO/CEI IS 13818-3 est soumis à des redevances (droits commerciaux), en France à Philips (entreprise néerlandaise), TDF (entreprise française), France Télécom (entreprise française), IRT (entreprise allemande), Fraunhofer IIS (entreprise allemande) et Thomson pour toute utilisation ou implantation physique (surtout sur les baladeurs MP3).

Il convient de noter qu'aucune royalty n'est prélevée par ces ayants-droits sur un fichier au format MP3 au contraire de une pratique courante dans le monde de la propriété intellectuelle.

Logiciels servant à créer des MP3

Sous Windows

Quand on dispose d'un CD audio et d'un lecteur CD sur un ordinateur sous Windows, il suffit d'insérer le CD et de le lire avec le Lecteur Windows Media intégré au système d'exploitation et de cliquer sur l'onglet «Extraire» pour transformer les fichiers audio du CD. Néanmoins, le Lecteur Windows Media est réglé par défaut pour extraire les fichiers en WMA, il faut alors modifier les options de codage dans Outils/Options, onglet Extraire la musique, et passer outre le message d'avertissement sur les défauts du codage MP3.
Le codeur MP3 du Lecteur Windows Media est présent depuis la version pour Windows XP, avant il fallait installer un codeur externe.

Il existe des logiciels plus spécialisés offrant plus d'options et une meilleure qualité (grâce au compresseur LAME) tels que CDex, EAC et d'autres.

Sous Mac OS

Quand on dispose d'un CD audio et d'un lecteur CD sur un ordinateur sous Mac OS X ou Mac OS 9, il suffit d'insérer le CD et de le lire avec le lecteur QuickTime intégré au système. Le contenu du CD est visible et les fichiers peuvent particulièrement aisément être extraits par un glisser-déposer avec la souris. Le fichier obtenu est au format AIFF et peut être lu avec QuickTime et codé avec n'importe quel codeur MP3. Le logiciel iTunes offre des possibilités de conversion d'un format à un autre, mais ne prend pas en charge les formats ouverts les plus connus.

Pour un encodage LAME on pourra par exemple utiliser XLD [3] ou, en interaction avec iTunes, l'application iTunes-LAME[4].

Sous Linux

Logiciels adaptés à la lecture du MP3

Matériels adaptés à sa lecture

Autres solutions

La popularité du format MP3 a rapidement conquis de nombreux utilisateurs à partir de la seconde moitié des années 1990 tant par sa facilité d'utilisation que par le fait que pour la première fois, elle permettait de transmettre de l'information multimédia par Internet.

Néanmoins, les limites de cette technologie autant quantitativement (taux de compression par conséquent taille des fichiers et temps de téléchargement) que qualitativement (perte de qualité comparé à l'enregistrement non compressé, gestion des droits numériques) et/ou des considérations juridiques ont motivé plusieurs initiatives proposant d'autres formats, dont son successeur direct AAC, et Vorbis (. ogg[5]) qui est un format ouvert, dégagé de tout brevet, offrant un meilleur taux de compression que le MP3.

Voir aussi

Liens externes

Notes et références

  1. Voir RFC 3003 The audio/mpeg Media Type : [1]
  2. (en) Information technology — Generic coding of moving pictures and associated audio information - Part 3 : Audio [2]
  3. (en) X Lossless Decoder : Lossless audio decoder for Mac OS X
  4. (en) iTunes-LAME encoder
  5. (quand il est intégré au conteneur Ogg)

Recherche sur Amazone (livres) :



Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/MPEG-1/2_Audio_Layer_3.
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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
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