Compression avec ou sans perte

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1 Compression avec ou sans perte
Etude du WMA et du WAVPACK

2 Plan de l’étude Présentation du WMA Présentation du WAVPACK
Tableau comparatif

3 Présentation WMA

4 Histoire du WMA WMA 2 WMA 7 WMA 8 WMA 9 WMA 9 WMA 10 1999 2000 2001
MS audio par Henrique Malvar WMA en 1999 et MP3 proximité de qualité CD audio WMA 2 WMA 7 WMA 8 WMA 9 WMA 9 WMA 10 1999 2000 2001 2003 2003 2004 Le codec WMA premier était fondé sur des travaux antérieurs par Henrique Malvar et son équipe qui a été transféré à l'équipe des médias de Windows de Microsoft. (Malvar a été chercheur principal et directeur du Groupe de traitement de signal à Microsoft Research) , dont l'équipe travaillé sur le projet MSAudio. La version finale du premier codec a été initialement dénommé MSAudio 4.0 Il a ensuite été publié officiellement en tant que Windows Media Audio, dans le cadre de Windows Media Technologies 4.0. Microsoft fait valoir que WMA pourrait produire des fichiers qui ont été la moitié de la taille de l'équivalent de qualité des fichiers MP3, Microsoft a également affirmé que WMA livré "à proximité de qualité CD audio" à 64 kbit / s. => La demande a été rejetée ex toutefois par certains audiophiles . RealNetworks a également contesté les allégations de Microsoft en ce qui concerne l'AMM audio de qualité supérieure par rapport à RealAudio. Les nouvelles versions de WMA est devenu disponible: Windows Media Audio 2 en 1999, Windows Media Audio 7 en 2000 Windows Media Audio 8 en 2001 Windows Media Audio 9 en 2003 => Microsoft première annoncé son intention de licence de technologie WMA à des tiers en 1999. Bien que les versions antérieures de Windows Media Player a joué les fichiers WMA, le soutien à la création de fichiers WMA n'a pas été ajouté jusqu'à la septième version. En 2003, Microsoft a publié de nouvelles codecs audio qui ne sont pas compatibles avec le codec WMA d'origine. => Ces codecs sont Windows Media Audio 9 Professional, Windows Media Audio 9 Lossless Windows Media Audio 9 Voix. En 1999 Microsoft annonce => Licence à des tiers En 2003 Microsoft publie de nouveau codecs

5 Les modes d'encodages WMA
Le WMA permet, comme le MP3 ou Vorbis Ogg, de stocker de grandes quantités de sons (musique, voix) sur peu d'espace grâce à une compression des données. Il gère deux types de compression : Windows Media Standard ou series Windows Media Audio 10 Professional Windows Media Audio 9 Lossless Windows Media Audio 9 Voix Windows Media Audio : Windows Media Audio (WMA) est le codec le plus commun des quatres codecs WMA. l'usage familier du terme WMA, en particulier dans les documents de marketing et les spécifications appareil, se rapporte généralement à ce seul codec. La première version du codec sorti en 1999 est considéré comme WMA 1. Dans la même année, le flux de bits de syntaxe, ou algorithme de compression , a été modifié de manière mineure et est devenu WMA 2. Depuis lors, les nouvelles versions du codec ont été libérés, mais le processus de décodage est resté le même, assurer la compatibilité entre codec versions. WMA est un codec audio basé sur l'étude de la psychoacoustique . Les signaux audio qui sont réputés être imperceptible à l'oreille humaine sont codés avec une résolution réduite au cours du processus de compression. WMA peuvent coder des signaux audio échantillonnés jusqu'à 48 kHz avec un maximum de deux canaux ( stéréo ). WMA 9 introduit débit binaire variable (VBR) et le taux binaire moyen (ABR) les techniques de codage dans le codeur MS même si les deux étaient techniquement soutenu par le format d'origine 9,1 WMA également ajouté le support pour audio-delay bas, qui réduit la latence pour le codage et le décodage. Fondamentalement, WMA est une transformation basée sur codeur modification transformée en cosinus discrète (MDCT), quelque peu semblable à AAC , Cook et Vorbis . Le flux de bits de WMA est composé de superframes, contenant chacune 1 ou plusieurs trames de 2048 échantillons. Si le réservoir n'est pas peu utilisé, un cadre est égale à une supertrame. Chaque trame contient un nombre de blocs, qui sont 128, 256, 512, 1024 et 2048 échantillons longtemps après avoir été transformée dans le domaine fréquentiel par l'intermédiaire du MDCT. Dans le domaine des fréquences, de masquage pour les échantillons est déterminée transformé, puis utilisée pour les échantillons requantize. Enfin, la virgule flottante échantillons sont décomposés en parties coefficient et exposant et indépendamment Huffman codé . l'information est généralement stéréo Mid / Side codé. À faibles débits binaires, paires de lignes spectrales (typiquement moins de 17 kbit / s) et une sorte de bruit de codage (généralement moins de 33 kbit / s) peut également être utilisé pour améliorer la qualité. Comme AAC et Ogg Vorbis, WMA visait à régler les lacunes perçues dans la norme MP3. Compte tenu de leurs objectifs de conception commune, il n'est pas surprenant que les trois formats fini par faire des choix de conception similaire. Tous les trois sont de transformer pure codecs. En outre, la mise en œuvre MDCT utilisés dans WMA est essentiellement un ensemble de celles utilisées dans Ogg et AAC tels que WMA et les routines de fenêtrage iMDCT peut être utilisé pour décoder AAC et Ogg Vorbis presque inchangée. Toutefois, la quantification et le codage stéréo est traité différemment dans chaque codec. Le trait distinctif du primaire au format WMA Standard est l'utilisation unique de 5 tailles de blocs différents, par rapport aux formats MP3, AAC, Ogg Vorbis et que chacun de restreindre les fichiers à seulement deux dimensions. WMA Pro étend en ajoutant une taille de bloc utilisée au sixième 88.1/96 kHz. Certifié PlaysForSure dispositifs, ainsi qu'un grand nombre d'appareils non certifiés, allant des lecteurs de musique portatif à la main pour set-top lecteurs de DVD , en charge la lecture des fichiers WMA. La plupart des magasins en ligne PlaysForSure certifié distribuer du contenu à l'aide de ce seul codec. En 2005, Nokia a annoncé son intention de soutenir la lecture WMA dans les combinés Nokia avenir. Dans la même année, une mise à jour a été mis à disposition pour la PlayStation Portable (version 2.60) qui a permis à des fichiers WMA à être lus sur l'appareil pour les premiers temps Windows Media Audio Professional : Capture d'écran de Windows Media Encoder 9 Series, affichant de nouvelles options d'encodage pour Windows Media Audio Professional 10. Windows Media Audio Professional (WMA Pro) est un nouveau et plus avancé avec perte codec audio. Il est basé sur un nouvel algorithme de compression qui est non seulement supérieur au format WMA en termes de qualité, l'efficacité, et des fonctionnalités, mais aussi des échelles et à des débits faibles. Ses principaux concurrents sont au format AAC, HE-AAC , Vorbis , Dolby Digital et DTS. Il peut supporter des résolutions de l'audio jusqu'à 96 kHz et jusqu'à 8 canaux discrets ( surround 7.1 canaux ). [21] WMA Pro prend également en charge la compression de plage dynamique , ce qui réduit la différence de volume entre le plus fort et le plus silencieux des sons dans la piste audio. Selon Microsoft, Amir Majidimehr, WMA Pro est techniquement possible au-delà surround 7.1 et de soutien »un nombre illimité d'canaux. » codec Bit Stream La syntaxe de l'été gelé à la première version, WMA 9 Pro. Les versions ultérieures de WMA Pro introduit débit binaire de codage-bas, de retard audio bas, mode d'interpolation de fréquence, et une gamme élargie des taux d'échantillonnage et de profondeur de bits options d'encodage. Un fichier WMA 10 Pro compressé avec mode d'interpolation de fréquence comprend un WMA 9 Pro piste encodée à la moitié du taux d'échantillonnage d'origine, qui est alors restauré en utilisant un nouvel algorithme de compression. Dans cette situation, WMA 9 Pro joueurs qui n'ont pas été mis à jour le WMA 10 Pro codec ne peut décoder la moindre qualité WMA 9 Pro écouter. A partir de 10 départs WMA Pro, huit canaux d'encodage à 128 kbit / s, et les pistes peuvent être encodés à la résolution native CD audio (44,1 kHz, 16-bit), auparavant le domaine de la WMA Standard. Malgré un nombre croissant de périphériques pris en charge et de sa supériorité sur WMA, WMA Pro a encore peu de matériel et de logiciels. Parmi les exceptions notables à cette règle sont le Zune de Microsoft (limité à la stéréo), Xbox 360 , Windows Mobile powered dispositifs, avec Windows Media Player 10 Mobile, et les nouveaux Toshiba Gigabeat et Motorola dispositifs. En outre, WMA Pro est une exigence pour le programme de certification HD WMV. Sur le plan logiciel, Verizon utilise, WMA Pro 10 pour son V CAST Music Service et de Windows Media Player 11 a favorisé le codec comme une alternative au format WMA pour la copie des pistes de CD audio. WMA Pro est pris en charge dans Silverlight de la version 2 (mais seulement en mode stéréo). En l'absence de matériel approprié audio, WMA Pro peut automatiquement mixer plusieurs cannaux audio stéréo ou mono , et une résolution de 24 bits à 16 bits lors de la lecture. Un exemple notable de WMA Pro est utilisé à la place de WMA Standard est la NBC Olympics site Web qui utilise le mode WMA Pro 10 en bas débit de son à 48 kbit / s. Windows Media Audio Voice: Windows Media Audio Voice (Voix WMA) est un codec audio qui rivalise avec Speex (utilisé dans Microsoft propre Xbox Live de services en ligne ), ACELP , et autres codecs. Conçu pour faible bande passante, les applications de lecture vocale, il emploie passe-bas et passe-haut de filtrage du bruit en dehors de la gamme de fréquence la parole humaine pour atteindre une meilleure efficacité de compression de WMA. Il détecte automatiquement les sections d'une piste audio contenant à la fois la voix et la musique et d'utiliser les algorithmes de compression WMA standard à la place. WMA Voice supporte jusqu'à 22,05 kHz pour un seul canal (mono) uniquement. L'encodage est limité à constant débit binaire (CBR) et jusqu'à 20 kbit / s. La première version et seulement du codec est WMA 9 voix. Mobile-powered dispositifs Windows avec Windows Media Player 10 Mobile ont un support natif pour la lecture WMA 9 voix. En outre, la BBC World Service a employé WMA Voice pour sa radio sur Internet en streaming service.

6 Présentation WAVpack

7 Histoire du WAVpack WAVp v.1 WAVp v.2 WAVp v.3 WAVp v.4 1998 1999 2004
WAVpack sortie David Bryant WMA en 1999 et MP3 proximité de qualité CD audio WAVp v.1 WAVp v.2 WAVp v.3 WAVp v.4 1998 1999 2004 Le développement de WavPack débute au milieu de l'année 1998 avec la sortie par David Bryant de la version 1.0, aux performances déjà remarquables. La version 2.0 ne tarde pas à suivre et , reprenant une idée déjà introduite par Monkey's Audio (un autre format de compression lossless), présente à ses utilisateurs un mode d'encodage avec pertes. La version 3.0 est lancée l'année suivante, et parmi les innovations offertes par cette nouvelle version, on peut citer : un mode d'encodage rapide, la gestion des fichiers PCM "brut" (raw) ainsi qu'un mécanisme de détection d'erreurs (CRC 32 bit). Utilisateurs, préfére des formats plus performants tels que Monkey's Audio ou FLAC. Il est vrai que le mode de navigation (seeking) des plus poussif de WavPack 3 (latence pouvant atteindre une dizaine de secondes pour aller d'un point à un autre !) n'était guère attrayant... Cinq années de gestation et de maturation seront indispensable pour qu'arrive, enfin, une version 4.0 du format riche en fonctionnalités. Pourvu d'un mode de navigation plus performant, gérant le multicanal, les sources particulièrement haute définition codées en virgule flottante, présentant un mode avec perte beaucoup perfectionné, la signature md5, le codage asymétrique. • Performance remarquable pour une 1er Introduit par Monkey’s Audio • Fonctionnalité et navigation riche • Performance • Stéréo • HD en Virgule Flottante • Signature md5 • Codage asymétrique • Plus rapide, gestion PCM « brut » (raw) • CRC 32 bits Problème de latence

8 Les modes d'encodages WAVpack
WavPack est constitué de trois modes d'encodages. Le mode dit «sans perte» (fréquemment désigné par l'anglicisme lossless) Le mode dit «avec pertes» (l'anglicisme lossy est souvent employé Le mot dit «hybride» Le mode dit «sans perte» (fréquemment désigné par l'anglicisme lossless) : utilise des techniques identiques à celles utilisées par des encodeurs généralistes tels que Zip ou 7z. Sa finalité réside dans la compression de données. Ce mode d'encodage présente pour intérêt majeur de n'occasionner aucune espèce de dégradation des données : une fois décodé, le flux audionumérique est rigoureusement semblable à celui précédent l'encodage. Appliquées à l'audio, ces techniques de compression sans perte se révèlent par conséquent parfaites pour l'ensemble des travaux scientifiques (généalogie, océanologie... ) ou ceux concernant l'archivage; l'encodage sans perte est aussi prisé pour une utilisation audiophile particulièrement stricte. En contrepartie, le taux de compression atteint est plus faible que celui obtenu par des encodeurs de type «avec pertes» (lossy) tels que le MP3. Généralement, l'encodage avec WavPack sert à diminuer de moitié le volume original du fichier source. Ces performances peuvent atteindre -80% avec des fichiers plus compressibles (fichiers monophoniques, ou ceux présentant un spectre sonore tronqué) et peuvent descendre à -20% à peine pour les cas les plus extrêmes. Le mode dit «avec pertes» (l'anglicisme lossy est souvent employé): Il est une caractéristique originale de WavPack. Le mode autorise l'utilisateur de spécifier le débit d'encodage et donc de prévoir la taille finale, qui est par nature imprédictible en lossless. Ce mode d'encodage peut être rapproché du MP3 en ce qu'il occasionne une dégradation irrémédiable du signal. Cependant, WavPack lossy s'en démarque d'un point de vue technique, car il n'exploite pas la majorité des ressources utilisées par les encodeurs perceptuels (MP3, WMA, Vorbis, AAC…) respectant les traditions, se rapprochant davantage d'encodeurs reposant sur la pure quantification tel que l'ADPCM. C'est pourquoi WavPack lossy est inadapté aux bas débits d'encodage (le débit minimal est d'environ 200 kbps pour une source PCM 44.1KHz/16 bit), tout en devenant théoriquement supérieur aux encodeurs perceptuels à des débits plus élevés (350…400 kbps). Le mot dit «hybride» : sert à combiner les deux modes d'encodages précédent. Son fonctionnement consiste en l'encodage d'un premier fichier avec perte, et d'un second l'accompagnant et qui comprend l'ensemble des données de correction nécessaires à la restauration idéale du signal d'origine. L'utilisation à la lecture de cette annexe dite de «correction» est optionnelle. Un utilisateur pourra par exemple lire depuis un réseau un fichier dégradé pour en économiser les ressources, ou activer la correction si besoin est . Autre forme d'utilisation : le téléchargement depuis internet d'un fichier imparfait nécessitant peu de bande passante, avec en cas de satisfaction la possibilité d'y ajouter les "données manquantes". La forme "avec pertes + correction" présente un débit particulièrement faiblement majoré (1% au plus) comparé à un encodage simplement "sans perte", pour un résultat (ou qualité) rigoureusement semblable. Cette forme d'encodage permet ainsi aux utilisateurs de bénéficier simultanément d'un double encodage lossy et lossless, mais géré de manière plus efficace (pas de redondance par conséquent moins d'espace consommé) qu'avec une combinaison de type "MP3 + sans perte".

9 Tableau comparatif

10 Tableau comparatif Source Perf de comp. Technique Codage Canaux
Wavpack WMA Source Ouvert Fermé Perf de comp. Relativement Lent Rapide mais – que le MP3 Technique Sans perte Avec perte ou sans perte Codage De 8 à 24 bits, 32 bis flottant 8 ou 16 bits Canaux Ex : Mono/Stéréo 2 max + Stéréo S : 2 (2003) + S P : stéréo L : stéréo V : 1 en mono Fondateur David Bryant Henrique Malvar et Microsoft Protection/Sign MD5 DRM Latence Lourde avc pertes Correction avec pertes => faible faible WMA Standard était nettement mieux que le MP3 LAME, mais pas mieux que les autres codecs modernes dans un collectif, de tests indépendants en Juillet 2004.

11 Tableau comparatif suite
Résolution de l’audio S : 48 khz P : 96 khz L : 96 Khz V : 22,05 khz Concurence FLac MP3 Sur OS tous Principalement Win Qualité finale du fichier Pour le perte et le sans perte + bien pour l’hybride à comparé du WMA Lossly + L’hybride est un + pour reconstruire le fichier après téléchargement Chacun ont leur particularité. Le WMAs de vue utilisateur => DRM + comparable à la qualité du MP3 peut être un peu meilleurs d’après MS le WAVpack n’a pas les même caractéristique que le WMA mais par comparaison semblable avec perte, le WMA reste de loin plus performent !!!