Cours nCours n°°22 Codage et stockage de l’audio
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Cours nCours n°° 22
Codage et stockage de l’audioCodage et stockage de l’audio
Sommaire1. Codage de l’audio
1. PCM (Pulse Coded Modulation)2. Codage psycho-acoustique
1. MP32. Spatialisation
3. Formats de signaux audio3. Formats de signaux audio
2. Stockage de l’audio1. CD (Compact Disk)
� CD-DA� CD-ROM
2. DVD (Digital Versatil Disk)
Année 2008 - 2009 2M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1. Codage de l’audio
Année 2008 - 2009 M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek 3
Codec (codeur-décodeur)� Matériel capable de convertir des signaux audio ou vidéo de leurs formes
analogique à numérique et vice-versa
� Matériel ou logiciel capable de compresser ou de décompresser des données audio ou vidéo.
� Nom générique donné aux algorithmes de compression et de décompression
1.1. CODAGE DE L’AUDIO CODAGE DE L’AUDIO
GénéralitésGénéralités (1/7)(1/7)
� Nom générique donné aux algorithmes de compression et de décompression
Exemples de codec : MP3 pour l'audio DivX pour la vidéo
Mesure du taux de compressionDébit en bits/s (bps ou b/s) à soutenir pour :� le stockage� la transmission (téléphone, internet)� l’application temps-réel (streaming : Web radio/télévision, voix sur IP)
Année 2008 - 2009 4M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Objectifs des codecs des signaux audio� Optimiser le débit (recherche des faibles débits)
� Optimiser les coûts de calcul de la compression et de la décompression
� Qualité de la restitution (signal restitué après codage et décodage)
Compromis, pour une application donnée, entre ces différents facteurs
1.1. CODAGE DE L’AUDIO CODAGE DE L’AUDIO
GénéralitésGénéralités (2/7)(2/7)
Critères de qualité et applications� Communication téléphonique
Le critère est l’intelligibilité de la parole transmise
� Ecoute musicale
Le critère est lié à l’audition :le signal restitué après décodage doit être, idéalement, indiscernable à l’audition du signal original
Année 2008 - 2009 5M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Estimation des coûts de calculs en MIPS requis pour le DSP (Digital Signal Processing)
Ordre de grandeur du retard introduit par la compression : du dizième de ms (0,125 ms) à quelques dizaine de ms (30 ms)
1.1. CODAGE DE L’AUDIO CODAGE DE L’AUDIO
GénéralitésGénéralités (3/7) (3/7)
Estimation de la qualité de restitutionen MOS (Mean Opinion Score)
• 5 : excellent • 4 : bon (dégradation à peine perceptible) • 3 : passable (dégradation perceptible, mais on reconnaît son interlocuteur)• 2 : médiocre (dégradation considérable, voix synthétique) • 1 : mauvais (problèmes d'intelligibilité).
Année 2008 - 2009 6M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Codage réversible/sans perteCodage et décodage : fonction identitéPas de perte dans le contenu informationnel Méthodes de compression entropiques/statistiques
Fanno-Shannon, Lempel-Zipf, Huffman, …Taux de compression 1:2 au plus
1.1. CODAGE DE L’AUDIO CODAGE DE L’AUDIO
GénéralitésGénéralités (4/7)(4/7)
Codage irréversible/avec perteCodage : fonction non injective (même codage pour deux sons différents)Elimination d’information (transparentes à l’audition)Pas de retour possible à l’originalMéthodes
Echelle logarithmiqueMasque de bandePrédiction linéaire
Taux de compression visé > 1:2
Année 2008 - 2009 7M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Ecoute binauriculaire humainePermet de localiser spatialement les sources sonoresdans un espace tridimensionnel (verticalité , horizontalité , profondeur )
Grande différence dans les phénomènes de perception• notre perception du champ de pression• notre perception à l’écoute d’un enregistrement
1.1. CODAGE DE L’AUDIO CODAGE DE L’AUDIO
Généralités Généralités –– L’écoute humaineL’écoute humaine (5/7)(5/7)
• notre perception à l’écoute d’un enregistrement
Système de prise de son et diffusion modifient la perception du relief sonoreDe plus, l’image peut « modifier » notre perception
Paramètres de restructuration de la profondeur sono reliés à notre acquis auditif
� Intensité Notion de proximité liée à l’intensité plus forte, plus faible � Fréquence Près (loin) d’une source, bonne perception de l’aigu (grave) � Réverbération Notion d’espace et d’éloignement
Année 2008 - 2009 8M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Système de prise de son par un/des microphones et de diffusion via un/des canaux sur une/des enceintes
Monophonie (19??)� Prise de son par 1 micro diffusé via 1 canal sur 1 ou 2 enceintes
Dans le cas de 2 enceintes, c’est le même canal (information) qui est diffusé
� Perception de profondeur (demie)
1.1. CODAGE DE L’AUDIO CODAGE DE L’AUDIO
Généralités Généralités –– L’audiophonieL’audiophonie (6/7)(6/7)
� Perception de profondeur (demie)
Stéréophonie (1960)Objectif : restituer un relief sonore supérieur à la monophonie
� Prise de son par 2 micros diffusée sur 2 canaux affectés à 2 enceintes
� Perception de profondeur (demie) et d’horizontalité
Monophonie dirigéeConsiste à placer 1 micro par sourcepuis à mixer le son, à gauche , à droite ou au milieu (équilibrage gauche et droit)
Année 2008 - 2009 9M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Production de disquesStéréophonie (10%)Enregistrement dans les salles concerts pour une acoustique naturelle par positionnement (crucial) des 2 micros. Pas de post-production
Monophonie dirigée (90%)
Radio
1.1. CODAGE DE L’AUDIO CODAGE DE L’AUDIO
Généralités Généralités –– Utilisation de l’audiophonieUtilisation de l’audiophonie (7/7)(7/7)
Radio Stéréophonie (10% : France Musique, France Culture)
CinémaSystème Surround (Dolby) issu de la quadriphonie/tétraphonie (1970) : 2 microphones , 4 pistes pour la perception de la profondeur, 4 enceintes (dont deux placés à l’arrière)
Ambiophonie : plusieurs micro à la prise de son et mixage sur plusieurs canaux/pistes diffusés en pentaphonie appelée 5.1 (années 90), 7.1
Année 2008 - 2009 10M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
PCM (Pulse Coded Modulation)Codage audio constitué de la séquence des échantillons mesurés suivant :• une fréquence d’échantillonnage• une loi de quantification sur B bits
Quantification linéaireSur B bits : 2B valeurs dans [-2B-1..2B-1 –1]
1.1.1.1. CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation) CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation)
Quantification linéaire Quantification linéaire
Sur B bits : 2B valeurs dans [-2B-1..2B-1 –1] avec un pas de quantification constant de 1/2B
Codage non-compressif réversible
Débit et poidsDébit (b/s) = NbCanaux x B (bit) x fe (Hz) Monophonie : 1 canalStéréophonie : 2 canaux
Poids (octets) = Débit / 8 (bits)Taille du fichier en octets
Année 2008 - 2009 11M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Codage de référence de la musiqueQualité HiFi (CD audio) - support de référence CD-DA44,1kHz, 16 bits, stéréophonique
La référence pour comparer/évaluer les codecs « musi caux »entre autres les taux de compression, la qualité de restitution
1.1.1.1. CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation) CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation)
Exploitation commerciale Exploitation commerciale (PCM (PCM –– Quantification linéaire) Quantification linéaire)
Stockage d’une minute prend 10 M-octets (1411 kb/s)Pour télécharger 1 minute de musique, qualité CD audio, stéréo,16 bits par canal, 44,1kHz, 1) Quelle est la taille attendue du fichier PCM à télécharger ?
Taille = 60x44100x16x2 /8 = 10 584 000 octets ≈ 10,1 Mo2) Combien de minutes peut-on enregistrer sur un CD de 650 Mo ?
NbMinutes = 650/10,1 ≈ 64 minutes3) La durée de son téléchargement sur une ligne téléphonique grand public?4) Le taux de compression à atteindre pour télécharger et jouer en temps réel ?
Année 2008 - 2009 12M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Prise en compte de la perception• La sonie (intensité perçue) est liée au volume
mais pas de façon linéaire : entre 500 Hz et 5000 Hz• Plus grande sensibilité de l’oreille aux erreurs de quantification
dans les zones de faible intensité (silence)
1.1.1.1. CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation) CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation)
Quantification non linéaireQuantification non linéaire
Echelle logarithmique de quantification
� Convertisseur analogique-numérique non linéaire
� Une table de conversion d’échelles (linéaire et logarithmique) pour le codeur et le décodeur
� Codage compressif non-réversible
Année 2008 - 2009 13M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Codage de référence de la téléphonie (norme G.711)Support de la voix parléeMIC (Modulation par Impulsion Codée) loi A 8 kHz, 8 bits, monophonie
La référence pour comparer/évaluer les codecs en té léphonieentre autres les taux de compression, la qualité de restitution
1.1.1.1. CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation) CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation)
Exploitation commerciale Exploitation commerciale (PCM (PCM –– Quantification non linéaire) Quantification non linéaire)
entre autres les taux de compression, la qualité de restitution
Loi de quantification� Loi A en Europe� Loi mu aux Etats-Unis, JaponIntégration dans les composants électroniques 127204717100
79100010505050000
MICLinMICLin
Table de conversionCodage linéaire 12 bits (-2047…+2048) transformé en MIC 8 bits (-128…+127)
96kb/s -> 64 kb/s
Année 2008 - 2009 14M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Principe du codage différentielCode la différence entre deux échantillons consécutifs� Delta
Code sur un bit, par échantillon, le signe de la différence entre l’échantillon et son prédécesseur
� DPCM Differential Pulse Code ModulationCode sur quelques bits l’amplitude de la différence des échantillons
1.1.1.1. CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation) CODAGE PCM (Pulse Coded Modulation)
Codages différentiels et adaptatifsCodages différentiels et adaptatifs
Code sur quelques bits l’amplitude de la différence des échantillons
Principe du codage adaptatif/prédictifExtrapoler la valeur du signal à partir des N échantillons précédents pour adapter l’amplitude du pas de quantification à la variation prédite du signal
� Delta adaptatif� ADPCM Adaptative Differential Pulse Code Modulation
Application commerciale en téléphonie (norme G.721)Support de la voix parléeADPCM [8 kHz – 4 bits – 32 kb/s] Taux de compression 1:2 (MIC)
Année 2008 - 2009 15M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.1.2. CODAGE PSYCHOCODAGE PSYCHO--ACOUSTIQUE ACOUSTIQUE
Standard MPEG de l’audioStandard MPEG de l’audio--vidéo vidéo
MPEG (Motion Picture Experts Group)
Prévoit, pour l’audio, 3 couches/layers (1, 2, 3) de complexité croissante d’algorithme de compression
MPEG1Inclut la vidéo à basse définition et, paradoxalement, le son HiFi Inclut la vidéo à basse définition et, paradoxalement, le son HiFi MP3 correspond au format MPEGMPEG--1 Audio Layer 31 Audio Layer 3
MPEG2Reprend les 3 couches audio , II et III de MPEG1avec des possibilités de fréquences d'échantillonnage plus basses, des débits plus faibles et un nombre de canaux augmentéL’effort porte sur le codec vidéo
Année 2008 - 2009 16M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Effet de masque fréquentiel caractéristique des codages psycho-acoustiques
1.2.1.2. CODAGE PSYCHOCODAGE PSYCHO--ACOUSTIQUE ACOUSTIQUE
Effet de masque Effet de masque (1/2) (1/2)
Déc
ibel
s
a) Courbe seuil d’auditionb) Modification de la courbe par la présence d’un son pur
de 500Hz de 70dB
Fréquence en Hz
Déc
ibel
s
Année 2008 - 2009 17M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
dB
1.2.1.2. CODAGE PSYCHOCODAGE PSYCHO--ACOUSTIQUE ACOUSTIQUE
Effet de masque Effet de masque (2/2) (2/2)
Fréquence (kHz)
Exemple d'interprétation de la courbeUn son pur à 8 kHz masque un autre son pur à 7 kHz si ce dernier son à une intensité inférieure à 40dB
Année 2008 - 2009 18M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Codage d’une trame (26ms)� Analyse spectrale de la trame préemphasée (d'une élévation à la puissance ¾)
� Suppression des fréquences inaudibles (<20 Hz, > 20 kHz)� Découpage du spectre en 32 bandes� Par bande : élimination des sons masqués et quantification adaptée
a) au rapport signal/masque
1.2.1.1.2.1. MP3 (MPEGMP3 (MPEG--1 AUDIO LAYER 3) 1 AUDIO LAYER 3)
Principe du codagePrincipe du codage
a) au rapport signal/masqueb) au débit souhaité
� Compression de Huffmann (des valeurs spectrales quantifiées)
Pour chaque frame, le débit après compression doit avoir une des valeurs prévues par la norme
• CBR (Constant Bit Rate) : débit constant des trames codées• VBR (Variable Bit Rate) : les frames constituées peuvent être de débits différents,
optimisés en fonction du contenu sonore
Année 2008 - 2009 19M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.1.1.2.1. MP3 (MPEGMP3 (MPEG--1 AUDIO LAYER 3) 1 AUDIO LAYER 3)
Entête des trames MP3Entête des trames MP3 (1/2)(1/2)
Chaque trame comporte une entête de 32 bits donnant les paramètres nécessaires pour son décodage
Sync : 12 bits de synchronisation
ID : 1bit (0 =MPEG-2, 1=MPEG-1)
Layer : 2 bits (00=pas défini, 01=layer 3, 10=layer 2, 11=layer 1)
Bitrate (débit) : 4 bits (cf. transp.20)Bitrate (débit) : 4 bits (cf. transp.20)
Frequency (fe) : 2 bits(cf. transp.21)
Priv . bit, Copy bit, Home bit : 3 bits de copyright
Mode : 2 bits (type du codage mono/stéréo) (cf. transp.21)
Emphasis : 2 bits (emphase du signal) (cf. transp.21)
Prot . bit : bit de protection
(0=pas de checksum, 1=16 bits de checksum avant les données)
Pad. bit (padding) (1=8 bits ajoutés, 0=pas d’ajout à la protection)
Année 2008 - 2009 20M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.1.1.2.1. MP3 (MPEGMP3 (MPEG--1 AUDIO LAYER 3) 1 AUDIO LAYER 3)
Entête des trames MP3Entête des trames MP3 (2/2)(2/2)
Année 2008 - 2009 21M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.1.1.2.1. MP3 (MPEGMP3 (MPEG--1 AUDIO LAYER 3) 1 AUDIO LAYER 3)
Entête des trames MP3Entête des trames MP3 (2/2)(2/2)
Année 2008 - 2009 22M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.1.1.2.1. MP3 (MPEGMP3 (MPEG--1 AUDIO LAYER 3) 1 AUDIO LAYER 3)
Positionnement de MP3Positionnement de MP3
Comparé avec la qualité CD audioMP3 est réputé indiscernable de l'original avec un débit >= 256 kbit/ssoit un taux de compression de 5.5
A 128 kbit/s , taux de compression de 11Poids d’une minute d'enregistrement qualité CD audio ≈ 1 MoLa qualité reste très bonneLa qualité reste très bonne
Enjeux commerciauxMP3 est connu comme la référence freeware de la musique en ligne
MP3 a fait l'objet d’un dépôt de brevet (Fraunhoffer, Thalès), les droits envisagés pour des applications commercialestelles le DVD audio-vidéo ont conduit à l'adoption du codec concurrent Dolby AC3
Année 2008 - 2009 23M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
SpatialisationPar exploitation de plusieurs canaux5.1 : 6 canaux7.1 : 8 canaux
1.2.2.1.2.2. SPATIALISATION SPATIALISATION
Codeurs psychoCodeurs psycho--acoustiques avec spatialisationacoustiques avec spatialisation
Principe� Compression basée sur le masquage fréquentiel� Compression par artifices techniques :
un son à émettre sur les six enceintes à la fois, est stocké une seule fois et marqué « global »
� Découpage en fragments d’environ 5 ms, répartis sur les différentes pistes
Année 2008 - 2009 24M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Support DVD numérique – qualité home cinémaDolby – Digital AC3 (5.1, 7.1)Taux de compression 1:10Actuellement, le signal le plus compressé pour la reproduction du son au cinéma
Studios Universal - DTS (Dolby Theater Sound)Performances audio supérieures au Dolby Digital
1.2.2.1.2.2. SPATIALISATION SPATIALISATION
Exploitation commercialeExploitation commerciale
Performances audio supérieures au Dolby DigitalNécessite un lecteur plus performant (puissance du décodeur)
La concurrenceMP3 (Fraunhoffer& Thalès)Atrac (Sony)Ogg Vorbis (freeware)AC2, AC3, AAC, DTS (Dolby)
Année 2008 - 2009 25M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.2.1.2.2. SPATIALISATION SPATIALISATION
Evolution des marchés et des codecsEvolution des marchés et des codecs
Audio des audioAudio des audio--vidéovidéoMP2MP2MPEG1MPEG1CDCD--VidéoVidéo
HomeHome--cinemacinemaAC3AC3DTSDTSMPEG2MPEG2DVDDVD--VidéoVidéo
Films en ligneFilms en ligneAACAACMPEG4MPEG4
MusiqueMusiqueCDCD--DADA
Musique en ligneMusique en ligneMP3MP3MPEG1MPEG1
Musique T HiFiMusique T HiFiDVDDVD--AudioAudioSASA--CDCD
–– ApplicationApplication–– CodecCodec–– StandardStandard–– Support physiqueSupport physique
Année 2008 - 2009 26M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.3.1.2.3. FORMAT DES SIGNAUX AUDIOFORMAT DES SIGNAUX AUDIO
Les classiquesLes classiques
Concepteur Compression Multicanal
AIFFMacintosh PCM linéaire, MIC, ADPCM,
RT24, RT29, QuickTimeOui
AUSUN/SGI PCM linéaire 8-16-24-32 bits,
MICNon
OGG, AAC, WMA
Année 2008 - 2009 27M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
MP3MPEG MPEG Couche 3 Mono/Stéréo
VOCSoundblaster PCM linéaire 2-4-6-8-16 bits Mono/Stéréo
WAVMicrosoft PCM linéaire, MIC, ADPCM,
GSM, MPEG, Dolby AC-2
Oui
1.2.4.1.2.4. TESTS D’ECOUTE TESTS D’ECOUTE
Principes Principes
Paradigmes de discrimination perceptuelle
Recommandations internationales de l'UIT-R (anc. CC IR)BS.1116 (évaluation de signaux légèrement dégradés)BS.1534 (évaluation de signaux modérément ou très dégradés)
Méthode MUSHRA MUlti Stimulus test with Hidden Reference and AnchorsTest d’écoute en double aveugle, stimulus multiples, avec référence et repères Test d’écoute en double aveugle, stimulus multiples, avec référence et repères dissimulés,mesure absolue de la qualité audio d’un codec,
Signal de référenceSignal original en largeur de bande totale
Signaux repèreSignal original dégradé dans des conditions similaires aux systèmes testés(limitation de la largeur de bande, image stéréo réduite)
Année 2008 - 2009 28M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.4.1.2.4. TESTS D’ECOUTE TESTS D’ECOUTE
Test d’écoute à un débit donné Test d’écoute à un débit donné
Création d’un ou de plusieurs signaux repères
Création de N (e.g. 5) ensembles de stimuliSignal de référence + signaux d’un débit donné + signaux repère,Ordre aléatoire et anonymisation des signaux (hors référence)
Notation des N ensembles de stimuliNotation des N ensembles de stimuliEcoute en aveugle par un tiers
Equipe de deux étudiants1er étudiant Construction des stimuli et analyse des notations2ème étudiant Notation des stimuli
Année 2008 - 2009 29M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
1.2.4.1.2.4. TESTS D’ECOUTE TESTS D’ECOUTE
NotationsNotations
Echelle de qualité continue à cinq niveauxExcellent, bon, moyen, médiocre, mauvais20 graduations par niveau
Année 2008 - 2009 30M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
2. Stockage de l’audio
Année 2008 - 2009 M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek 31
� 1982 : Lancement du Compact Disc (CD-DA)� Développé à partir du Laser Disc� Brevet Philips
� Caractéristique physiques� Diamètre (12 cm), épaisseur (1,2 mm), � Trous (largeur 0.5 microns, longueur 0.8 à 3 microns, épaisseur 0.15 microns),
2.1.2.1. STOCKAGE DE L’AUDIO STOCKAGE DE L’AUDIO –– COMPACT DISK (CD) COMPACT DISK (CD)
HistoriqueHistorique
� Trous (largeur 0.5 microns, longueur 0.8 à 3 microns, épaisseur 0.15 microns),� Spirale unique de 5829 m (distance inter-piste 1.6 microns),� Vitesse linéaire constante (1,3 m/s)
� 1984 : Lancement du CD-ROM� Extension de la technologie CD-DA
Année 2008 - 2009 32M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
� Livre rouge (1980)� Format physique des CD-DA, système de correction d’erreur, subcode channel
� Livre jaune (1983)� Format des CD-ROM, système de fichier ISO9660, spécification des CD-ROM XA
� Livre vert (1986)� Format des CD-I (CD-interactive), synchronisation audio et vidéo, système temps-réel
2.1.2.1. STOCKAGE DE L’AUDIO STOCKAGE DE L’AUDIO –– COMPACT DISK (CD) COMPACT DISK (CD)
NormesNormes
� Livre orange (1990)� Format physiques des disques inscriptibles (CD-MO, CD-WO, CD-RW)
� Livre beige (1991)� Format des Photo CD, Portfolio CD (Kodak)
� Livre blanc (1993)� VideoCD, gestion des données vidéo, capture d’image
� Livre bleu (1995)� Format des CD extra (audio + données)
Année 2008 - 2009 33M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
� Division en trames
� Organisation d’une trame (588 bits, 136 micro-secondes)
� Bit Contenu0-23 Synchronisation24-26 Bits de redondance
2.1.2.1. STOCKAGE DE L’AUDIO STOCKAGE DE L’AUDIO –– COMPACT DISK (CD) COMPACT DISK (CD)
Format physique du CDFormat physique du CD--DADA
27-40 Subcode Channel (8 canaux) P,Q,R,S,T,U,V,W41-43 Bits de redondance44-247 Voie audio 1 (6 échantillons sur 16 bits)248-315 Détection et Correction d’erreur 316-519 Voie audio 2 (6 échantillons sur 16 bits)520-587 Détection et Correction d’erreur
� Redondance importante (< 33% de données audio)
Année 2008 - 2009 34M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
� Division en secteurs
� Organisation d’un secteur (2352 octets) = 4 trames
� Octet Contenu� 0 0000 0000� 1- 10 1111 1111
2.1.2.1. STOCKAGE DE L’AUDIO STOCKAGE DE L’AUDIO –– COMPACT DISK (CD) COMPACT DISK (CD)
Format physique du CDFormat physique du CD--ROMROM
� 1- 10 1111 1111� 11 0000 0000� 12 Minutes (+ hex A)� 13 Secondes� 14 Numéro de bloc (mise à zéro à chaque seconde)� 15 Mode (0 bloc nul, 1, 2)� 16-2063 Données utilisateur (2048 octets)� 2064-2351 Correction d’erreur + subcode channel (mod e 1)
� Pas de correction d’erreur en mode 2 (14% de données en plus)
Année 2008 - 2009 35M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
� 1994 : Spécifications du film numérique� (Hollywood) - MPEG2
� 1995 : Deux formats de supports en concurrence� MMCD (Philips/Sony), SD (Toshiba/Warner)
� 1996 : Accord sur un format unique� DVD-Vidéo 1.0 et DVD-ROM
� 1997 : Création du DVD-forum (organisme de
2.2.2.2. STOCKAGE DE L’AUDIO STOCKAGE DE L’AUDIO –– DIGITAL VERSATIL DISC (DVD)DIGITAL VERSATIL DISC (DVD)
HistoriqueHistorique
� 1997 : Création du DVD-forum (organisme de normalisation)� Sortie des premiers lecteurs
� Caractéristique physiques� Diamètre (12 cm), épaisseur (0,6 mm), � Trous (largeur 0.4 microns, longueur 0.4 à 1.87 microns, épaisseur 0.15 microns),� Spirale unique de 28269 m (distance inter-piste 0.74 microns),� Vitesse linéaire constante (3,49 m/s),� Possibilité de double face, double couche
Année 2008 - 2009 36M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
� Livre A (1996)� Spécifications du DVD-ROM (4.5 GB 8.5 GB)
� Livre B (1996)� Spécifications du DVD-Vidéo (4.5 GB 8.5 GB 9.4 GB 17.1 GB)� Codage image (720x576), son 3D (jusqu’à 8 pistes audio)
� Livre C (1998)
2. 2.2. 2. STOCKAGE DE L’AUDIO STOCKAGE DE L’AUDIO –– DIGITAL VERSATIL DISC (DVD) DIGITAL VERSATIL DISC (DVD)
NormesNormes
� Livre C (1998)� Spécifications du DVD-Audio (Audio + image fixe + texte) et du DVD-AudioV (+ vidéo)
� Livre D (1999)� Spécifications du DVD-R (3.9 GB normalisé)
� Livre E (2000)� Spécifications du DVD-RW (4.7 GB) - plusieurs formats en concurrence
� Caractéristiques physiques et système de fichiers identique
Année 2008 - 2009 37M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
� Norme proposée par le DVD forum� Pas de royalties à payer (-> Sony, Philips)
2. 2.2. 2. STOCKAGE DE L’AUDIO STOCKAGE DE L’AUDIO –– DIGITAL VERSATIL DISC (DVD) DIGITAL VERSATIL DISC (DVD)
DVDDVD--Audio (DVDAudio (DVD--A)A)
CD-audio DVD-audio
Capacité 640 Mo 4,7 Go
Nombre de canaux 2 (stéréo) 2 à 6
Durée d’enregistrement
74 minutes 74 min en 6 canaux
Nature du signal audio PCM PCM et MLP
Fréquence d'échantillonnage
44, 1 kHzJusqu’à 192 kHz(suivant nb de canaux )
Taux de transfert 1,4 Mbps 9,6 Mbps
Année 2008 - 2009 38M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
� Norme propriétaire (Sony, Philips)� Brevet sur la méthode d’acquisition (Direct Stream Digital),
� Conversion analogique-numérique Delta-Sigma (Intégration des différences)
� Fréquence d’échantillonnage 2.8224MHz sur un bit,
� Qualité équivalente au DVD-audio,
2. 2.2. 2. STOCKAGE DE L’AUDIO STOCKAGE DE L’AUDIO –– DIGITAL VERSATIL DISC (DVD) DIGITAL VERSATIL DISC (DVD)
Super Audio Compact Disc (SACD)Super Audio Compact Disc (SACD)
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Année 2008 - 2009 39M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek
Qualité Fréquence d'échantillonnage
Bande spectrale
Applications
Téléphonique 8 kHz [300 – 3 400 Hz] Téléphonie
Bande élargie16 kHz
22 kHz[50 – 7 000 Hz]
PC, audio-conférence (ADPCM)
2. 3.2. 3. QUALITE AUDIO ET APPLICATIONSQUALITE AUDIO ET APPLICATIONS
RécapitulatifRécapitulatif
22 kHzconférence (ADPCM)
Radiodiffusion 32 kHz [50 – 15 000 Hz] NICAM
Hi-Fi44.1 kHz
48 kHz[20 – 20 000 Hz]
CD Audio, Studio numérique, DAT
Très hautefidélité
96 kHz [20 – 48 000 Hz]DVD Audio, SACD
Année 2008 - 2009 40M1 – Conception Audio – Marie-José Caraty / David Janiszek