Standards de numérisation
du Son
Standards de numérisation
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La numérisation d'un signal requiert trois opérations combinées :
Bande passante théorique : 0 à 4 kHz - qualité très
moyenne -
Bande passante pratique : 300 Hz à 3,5 kHz, soit BP = 3,2 kHz
Le théorème de Shanon implique une rapidité de 6 400 échantillons
par seconde..
On a retenu 8 000 échantillons par seconde.
La loi de quantification est semi-logarithmique : "loi A" (A-Law) aux EUA, "loi mu" (u-Law) en Europe.
Le codage est fait sur 7 bits aux EUA : standard PCM (Pulse Coded
Modulation)
et sur 8 bits en Europe : standard MIC (Modulation par Impulsions Codées).
Le débit est donc (Shanon) de 56
k bit/s aux EUA - Il est de 64 k bit/s en Europe.
Dans une application interactive, les interlocuteurs éprouvent
une gêne lorsque le temps de transmission dépasse 300 ms, soit
600 ms aller-retour.
La valeur de 800 ms aller-retour a été adoptée par l'UIT-T.
Les échos sont une autre cause de gêne s'ils sont
espacés de plus de 56 ms, ce qui représente un aller simple à
28 ms.
Ou la traversée du réseau se fait en moins de 28 ms, ou il faut
prévoir des dispositifs annulateurs d'écho ou une adaptation des
lignes.
Remarquons que dans le temps de traversée du réseau
il faut compter le remplisage est de vidage des trames, plus la traversée
des commutateurs des réseaux haut débit.
L'échantillonnage à 64 k bit/s implique qu'un octet doit partir,
et arriver, toutes les 125 microsecondes.
Exemple :
Dans le cas des réseaux ATM, les cellules de transfert comptent 48 octets
de charge utile, il faut donc 6 ms pour remplir une cellule à la vitesse
de 64 k bit/s et 6 ms pour la vider à l'autre bout.
Le temps de traversée du réseau est donc au maximum 28 - 2*12
= 16 ms.
A 200 Mm/s, temps de propagation du signal, nous obtenons le diamètre
maximal du réseau 3 200 km.
Encore n'avons-nous pas compté le temps de passage dans les commutateurs
du réseau. Ce calcul montre les contraintes de temps considérables
que le son interactif impose aux réseaux de transmisssion. Il en est
tenu compte dans les nouvelles technologies de commutation. Voir "ATM"
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Normes
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Type de codage
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Débit en k bit/s
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Qualité
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G.711
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Numérisation
classique 64 k bit/s EU - 56 EUA
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5,3
à 6,4
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Très
bonne
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Compresion
de parole
|
5
k bit/s
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Bonne
- Tests
-
|
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G.726
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Différentiel
adaptatif
|
16
- 24 - 32 - 40
|
Très
Bonne
|
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G.727
|
Différentiel
adaptatif - fonction de la charge du réseau
|
16
- 24 - 32 - 40
|
Très
Bonne
|
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G.728
|
Différentiel
prédictif
|
16
|
Bonne
|
|
G.729
|
Différentiel
prédictif
|
8
|
Bonne
|
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Codecs audio
|
Echantillonnage
( k bit/s ) |
Résolution
( bits) |
Débit (kOctets/s)
|
Mono - Stéréo
|
| CITT A-Law |
8
/ 11,025 / 22,050
|
8
|
8
à 86
|
mono
ou stéréo
|
| CITT u-Law |
8
/ 11,025 / 22,050
|
8
|
8
à 86
|
mono
ou stéréo
|
| DSP GroupTrueSpeech |
8
|
1
|
1
|
mono
|
| GSM 6.10 |
8
|
mono
|
||
| IMA ADPCM |
8
/ 11,025 / 22,050 / 44,100
|
4
|
8
à 43
|
mono
|
| Lernout&Hauspie CELP |
8
|
16
|
1
|
mono
|
| Lernout&Hauspie SBC |
12 / 16 / 8
|
16
|
2
|
mono
|
| Microsoft ADPCM |
8
à 44
|
4
|
4
à 43
|
mono
ou stéréo
|
| Microsoft G 723.1 |
8
|
1
|
1
|
mono
|
|
SBC
(Sub-Band Coding)
LPC (Linear Predictive Coding) CELP (Code Excited Linear Production) |
||||
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CCITT
A-law
CCITT u-law |
Type
de quantification et de compression audio recommandée par le CCITT
et supportée par les applications téléphoniques sur
le Web de Windows 95. Parmi d'autres applications, A-law et u-law ont été initialement développés comme standards de communication téléphonique. |
|
Codecs TrueSpeech
|
Développé
par la firme "DSP
Group's TrueSpeech" ce codec échantillonne le signal à
8 kbit/s en monophonique avec une profondeur de codage équivalente
à 1, ce qui réduit le flux à 1 kocte/s. C'est, en volume et en bande passante, le 1/8 ème des résultats obtenus par les plus réduits des formats PCM audio : WAV ou AIFF. Ou le 1/4 du plus réduit des formats ADPCM. En contrepartie, la qualité du son est proche de celle du son téléphonique d'abonné, c'est à dire : bonne pour la voix, médiocre pour la musique. |
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PCM
|
Pulse Code Modulation C'est le format natif
de la numérisation (voir "Numérisation
- PCM") |
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AD-PCM
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Adaptive Differential
Pulse Code Modulation Cette méthode
de codage du son exige moins d'espace de stockage que les formats PCM
utilisés dans les fichiers WAV et AIFF ou le format CD-Audio. |
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AIFF
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Audio
Interchange File Format Format audio développé par Apple Computer pour l'enregistrement musical de haute qualité. Egalement utilisé par Silicon Graphics et d'autres professionnels du son. Peut être joué par toute une gamme d'utilitaires téléchargeables sur PC ou MAC. |
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CODECS
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codeur/decodeur
ou algorithme de compression/decompression Il en existe toute une variété permettant de résoudre les compromis entre qualité et volume de stockage ou bande passante Exemples : MPEG pour la vidéo. RealAudio pour le son digital. Certains Codecs peuvent
être utilisés à flot continu (streaming) :
vidéo et son en temps réel. |
|
Lernout
& Hauspie
Speech Products |
Firme spécialisée dans
la reconnaissance vocale, la conversion texte-parole, le codage digital
de la voix et de la musique. Techniques utilisées : SBC (sub-band coding), LPC (codebook excited linear predictive coding), harmonic coding. Ils couvrent une large gamme de rapports de compression liés à diverses qualités du son. |
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WAV
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Format de fichier son non compressé codé PCM. Particulier à Windows. |
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AU
|
Format de fichiers son de Sun Microsystems pour Unix. Les clients http tels que Netscape Navigator lisent les fichiers d'extension *.au. |
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MIDI
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musical instrument digital interface Standard permettant de relier un ordinateur de type PC ou MAC à des instruments de musique, des synthéiseurs pour réaliser des sons solistes ou orchertraux. Les fichiers MIDI ont pour extension *.mid et comportent uniquement des indications musicales : instruments - notes - sonie - tempos - etc. Le matériel et le logiciel contenu dans chaque élément d'un ensembe MIDI interprète ces informations de manière interactive par un échange de messages. MIDI est très largement utilisé dans les bandes sonores de jeux et studios d'enregistrement. |
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VOC
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Format créé il y longtemps par Creative Labs pour être
utilisé dans les premières cartes Sound Blaster sous DOS. Format en perte de vitesse au profit de WAV. |
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AVI
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Audio / Video Interleave Format
pour vidéos sous Windows : Video for Windows . |
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MOV
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Extension de fichier utilisé par QuickTime multimedia technology to run it. MOV files can be movie clips, such as Video for Windows' AVI files, or still images, such as GIFs. |
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MPEG
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Moving Pictures Experts Group MPEG est un standard de compression du son et de vidéos permettant un téléchargement avec utilisation en temps réel à flot continu (streaming) sur Internet. MPEG-1 délivre
vidéo et son à 150 koctets/s - à la même vitesse
qu'un lecteur de CD-ROM x1 MPEG-2 améliore
grandement les choses en ramenant la qualité presque au niveau
de celle des disques laser et du son CD-stéreo. MPEG-3 - plus connu sous le nom de MP3 - est le standard de compression de son assurant à la fois une excellente qualité de reproduction et un excellent taux de compression. Bande passante : 16 kOctets/s 128 kbit/s échantilloné à 44,1 kHz. |
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DVD
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digital versatile
disc |
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GIF
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Graphics Interchange
Format interlaced GIF
"GIF entrelacé" transparent
GIF |
|
JPEG
|
Joint Photographic
Experts Group progressive JPEG |
|
QuickTime
|
Developé par Apple Computer, QuickTime permet d'enregistrer des
sons, des graphisqmùes et des vidéos. Le fichiers QuickTime ont pour extension .MOV Bien que QuickTime ait été à l'origine décveloppé pour Macintosh, le logiciel d'écoute-visualisation est actuellement disponible pour Windows ou d'autres plateformes. |
|
Digital Signal Processor. Microprocesseur spécialement
développé pour le traitement rapide du signal. |
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| Osons
une tradution française : "flot continu" On utilise ce qualificatif pour indiquer que des données passent très rapidement d'un dispositif à un autre de telle manière que le dispositif recepteur puisse les utiliser en même temps qu'il les reçoit, sans attendre qu'elles soient toutes arrivées. Cest le cas des échanges de données son lors d'une conversation téléphonique interactive. Ce n'est pas le cas du transfert d'une vidéo QuikTime sur Internet. |
|
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3
méthodes pour produire un son
|
Lire un CD audio composé de pistes appelées "tracks" |
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Sites
en relation avec les systèmes de numérisation & codecs
-
|
|
| DSP TrueSpeech | http://www.dspg.com/prodtech/truespch/main.htm |
| Lernout & Hauspie | http://www.lhsl.com - activités - |
| Lernout & Hauspie | http://officeupdate.lhsl.com - traduction - |
| Codecs son & vidéo | http://www.terran.com/CodecCentral/Codecs/index.html |
Création d'un fichier TrueSpeech
La bande passante des sons de qualité est celle de l'oreille humaine
: 20 Hz - 20 kHz.
40 000 échantillons par seconde sont donc nécesaires d'après
le théorème de Shanon pour passer correctement les fréquences
les plus aiguës.
Le son stéréophonique étant composé de deux canaux indépendants, la bande passante en bit/s est doublée.
Nota :
En fait, dans les configurations d'enregistrement habituelles, les signaux des canaux droit et gauche présentent peu de différence.
Il suffirait de coder un canal et le signal différence des canaux droit et gauche. Der par ses faibles valeurs, cette différence ne nécessiterait pas un codage aussi riche que celui d'un canal intégral.
Mais cela désavantagerait certains créateurs qui souhaiteraient, pour certaines oeuvres, une totale indépendance des canaux.
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Valeurs usuelles pour le codage
MIC
Modulation par Impulsions Codées PCM (Pulse Coded Modulation) |
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|
Echantillons/s
( Hz ) |
Résolution
( bits ) |
Mono
Stéréo |
Débit
( octets/s) |
|
8000
|
8
|
Mono
|
8 000
|
|
8000
|
8
|
Stéréo
|
16 000
|
|
8000
|
16
|
Mono
|
16 000
|
|
8000
|
16
|
Stéréo
|
32 000
|
|
11 025
|
8
|
Mono
|
11 025
|
|
11 025
|
8
|
Stéréo
|
22 050
|
|
11 025
|
16
|
Mono
|
22 050
|
|
11 025
|
16
|
Stéréo
|
44 100
|
|
22 050
|
8
|
Mono
|
22 050
|
|
22 050
|
8
|
Stéréo
|
44 100
|
|
22 050
|
16
|
Mono
|
44 100
|
|
22 050
|
16
|
Stéréo
|
88 200
|
|
44 100
|
8
|
Mono
|
44 100
|
|
44 100
|
8
|
Stéréo
|
88 200
|
|
44 100
|
16
|
Mono
|
88 200
|
|
44 100
|
16
|
Stéréo
|
176 400
|
|
|
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