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La fondation allemande qui détient le brevet du vénérable 'ancien' format de musique MP3 a récemment annoncé qu'elle laisserait son brevet expirer. Le MP3 a ouvert grand le partage de fichiers audio tout au long 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 assuré la notoriété du format audio de chaque côté de l'argument du piratage.
Les gros titres disent « MP3 est mort », mais tout vrai audiophile sait qu'une vraie mort 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 proche avenir.
Comment fonctionne exactement le MP3 ?
Selon l'âge et les abus que vos oreilles ont subis, votre gamme de fréquences auditives se situe entre 20 Hz et 20 000 Hz. De plus, nos oreilles sont les 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 mesure qu'ils arrivent.
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Le masquage de fréquence - la clé de la compression MP3 - repose sur l'incapacité du cerveau à distinguer certains signaux.
Imaginez 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 par lui-même, mais le son le plus fort ne se distingue que s'ils sont joués simultanément. Le processus consistant à couvrir une fréquence avec une autre fréquence proche est appelé « masquage ». Le masquage de fréquence fonctionne efficacement en haut et en bas du spectre audio.
Extraction d'un CD
Supposons que nous extrayons un CD sur votre ordinateur. La musique du CD est échantillonnée 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.
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Un fichier MP3 individuel se compose de cadres MP3, comportant un en-tête et un bloc de données. Chaque trame contient 1152 échantillons. Techniquement, il s'agit de deux 'granules' de 576 échantillons. Les échantillons sont passés à travers un filtre qui divise davantage le son en un ensemble spécifique de 32 plages de fréquences. L'algorithme MP3 divise ensuite ces 32 bandes de fréquences par un facteur de 18, créant 576 bandes encore plus petites. Chaque bande contient 1/576ème de la gamme de fréquences de l'échantillon original (lorsque nous avons commencé à extraire le CD sur votre ordinateur).
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A ce stade, deux algorithmes mathématiques complexes font leur travail : le Transformée en cosinus discrète modifiée (MDCT) et transformées de Fourier rapides (FFT). Chacun effectue un processus différent sur le matériel source décomposé.
Les FFT analysent chaque bande de fréquence pour les sons qui peuvent être facilement masqués, en s'assurant que le masquage de fréquence préserve les sons vitaux dans 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 façon dont notre audition interprète l'audio. Par conséquent, de nombreux encodeurs audio compressés utilisent des valeurs spectrales pour supprimer les données audio. Une fois les informations spectrales et l'analyse du granule terminées, le processus de compression proprement dit commence.
Une brève histoire du MP3
Vous vous souvenez de votre premier lecteur MP3 ? J'ai eu la chance d'avoir un iPod original - jusqu'à ce qu'un homme avec un couteau le libère de ma possession. MiniDisques étaient bien plus cool, de toute façon.
Quoi qu'il en soit, au moment où l'iPod d'origine a rapidement intensifié le désir de MP3 (en 2001), le format avait déjà huit ans. De plus, le MP3 faisait déjà des vagues sur Internet et d'autres appareils de musique numérique portables.
D'où vient le MP3 ?
MP3 était un M en cours P image ET experts g roup (MPEG), dans le cadre de sa norme originale de compression audio et vidéo MPEG-1. MP3 est l'abréviation de MPEG-1 Audio Layer III, dont l'utilisation a été approuvée en 1991 et finalement publiée en 1993.
L'idée derrière MP3 est plutôt cool.
L'algorithme MP3 tire parti des limitations perceptives de l'audition humaine, appelées masquage auditif. Le masquage auditif se produit lorsque la perception d'un son est affectée par la présence d'un autre. De plus, chaque chanson contient des éléments audio imperceptibles à l'expérience d'écoute globale. Manfred R. Schroeder a proposé pour la première fois un codec de masquage psychoacoustique en 1979. Cependant, ce n'est qu'avec la formation du MPEG (en tant que sous-comité de l'ISO/IEC) en 1988 qu'une initiative concertée pour une norme mondiale a commencé.
Il y a un autre nom important dans l'histoire du MP3 : Karlheinz Brandenburg. Brandenburg a commencé à travailler sur la compression de musique numérique dans les années 1980, terminant sa thèse de doctorat en 1989. Le divers modes de compression sur lesquels il avait travaillé trouvé des limites dans les deux technologies disponibles à l'époque, ainsi que dans la conception des premiers processus de codage. Lui, avec d'autres membres fondateurs de MPEG, s'est rendu compte que seul un nouveau système suffirait.
L'Institut Fraunhofer
En 1990, Brandebourg est devenu professeur assistant à l'Université d'Erlangen-Nuremberg. Il a poursuivi son travail sur la compression avec la Fraunhofer Society (il a finalement rejoint Fraunhofer 1993).
« Nous avions le sous-groupe audio au sein du groupe de films cinématographiques [MPEG] », a expliqué Brandenburg dans un Entretien NPR . «En fin de compte, nous avons tous ensemble élaboré un compromis qui comportait différents modes, appelés Couche I, Couche II, Couche III. . . Et la plupart de nos idées sont allées dans les modes de compression en audio MPEG. . . qui était la plus complexe et celle qui offrait la meilleure qualité à faible débit -- elle s'appelait la couche III.'
Brandenburg a utilisé la chanson « Tom's Diner » de Suzanne Vega pour affiner l'algorithme de compression, l'écoutant encore et encore, pour s'assurer que son bricolage n'affecte pas négativement l'enregistrement de la voix de Vega.
MP3 explose
MP3 est resté dans le marasme pendant quelques années après sa sortie officielle, le codec jugé «trop compliqué» pour une utilisation généralisée.
Cependant, en 1997, les choses ont changé - rapidement.
Tout d'abord, un « étudiant australien » a acheté un logiciel d'encodage professionnel l3enc d'une société allemande. Il a procédé à l'ingénierie inverse du logiciel, l'a recompilé et l'a téléchargé sur un FTP d'une université américaine avec un LISEZ-MOI fichier disant : 'Ceci est un logiciel gratuit grâce à Fraunhofer'. Ce petit geste a instantanément changé l'accès à l'encodage et au décodage MP3. Soudain, le fait d'insérer un CD dans votre ordinateur a rendu un son de haute qualité dans des fichiers de petite taille.
Deuxièmement, Nullsoft a sorti le vénérable lecteur audio Winamp. Les MP3 extraits d'un CD peuvent être facilement lus sur un ordinateur.
Dans le même temps, Internet s'était répandu dans des millions de foyers à travers le monde. Des millions de disques durs se remplissaient de MP3 , et le format est devenu le format de partage de fichiers audio préféré pour les premiers services de partage de fichiers peer-to-peer, tels que Napster, Gnutella et eDonkey (Gnutella était un autre projet Nullsoft). Le piratage musical était vivant et endémique et a été en grande partie aidé par l'essor du MP3.
Lecteur MP3
Autre avantage pour l'industrie audio établie, les lecteurs MP3 portables sont apparus. Au début des années 1990, l'Institut Fraunhofer avait essayé en vain de créer un lecteur MP3 commercialisable. Il était tout simplement trop tôt pour une adoption généralisée. Il fallait la combinaison susmentionnée de partage de fichiers, de prolifération d'Internet et de logiciels d'extraction pour donner un élan aux lecteurs MP3 portables.
La société sud-coréenne Elger Labs a présenté le MPMAN F10 à 250 $, doté d'une énorme mémoire de 32 Mo. Ce n'était pas l'étincelle époustouflante pour l'industrie telle que nous la connaissons. Cette distinction revient au Diamond Rio PMP300, également doté de 32 Mo.
Le succès du Diamond Rio a attiré une attention indésirable. La Recording Industry Association of America (RIAA) a poursuivi Diamond Multimedia Systems (le fabricant) – et a perdu. Cependant, la RIAA a supposé à juste titre que c'était le début d'un piratage musical endémique, qui continue à ce jour.
Que s'est-il passé ensuite, demandez-vous?
Eh bien, un appareil peu connu appelé le iPod a frappé les marchés, légitimant complètement le MP3 comme format audio de facto de l'époque, et la RIAA a commencé sa croisade (en cours) contre les pirates du monde entier.
Le reste, comme on dit, appartient à l'histoire.
Pourquoi le MP3 meurt-il alors ?
L'Institut Fraunhofer possédait le 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 passe avec ces titres « apocalyptiques », ainsi que la façon dont cela vous affectera.
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 abandonner le MP3 était l'âge. Il ne peut plus rivaliser avec ses cousins codecs plus récents et plus brillants. Leur proposition ? Utilisez plutôt le codage audio avancé (AAC). Par coïncidence, Fraunhofer détient également le brevet (en cours) pour AAC, nous avons donc quelques alternatives MP3 parmi lesquelles vous pouvez choisir, ci-dessous.
Alternatives MP3
Votre collection MP3 ne brûlera pas soudainement, tout comme les encodeurs et décodeurs existants continueront à produire des fichiers MP3. Cela dit, le MP3 date un peu maintenant. Il y a plusieurs formats audio alternatifs gratuits vous pouvez utiliser pour stocker votre musique numérique maintenant.
- CAA -- Advanced Audio Coding, comme mentionné ci-dessus, est le successeur de MP3. Le seul problème est que le format en lui-même semble maintenant un peu daté. Néanmoins, AAC atteint généralement une meilleure fidélité audio que MP3, avec des débits binaires et des tailles de fichiers similaires. AAC est également un format avec perte.
- Ogg Vorbis -- Format Vorbis, couramment utilisé en conjonction avec le format de conteneur Ogg. C'est le meilleur cousin open source du MP3, légèrement plus jeune. Malgré Ogg offrant une meilleure compression, des débits binaires plus élevés et une qualité audio généralement meilleure, Ogg n'a jamais décollé de la même manière que MP3 en raison d'un manque d'appareils pris en charge. Ogg est également un format avec perte.
- FLAC -- Le Free Lossless Audio Codec est le format de codec audio sans perte le plus populaire. Pourquoi? FLAC offre une copie audio exacte du matériel source, à la moitié de la taille d'un CD traditionnel. Les sons les plus affectés par le MP3 (par exemple les guitares, les cymbales, la réverbération, etc.) restent nets bien qu'ils soient considérablement compressés. FLAC est un format sans perte.
MP3 n'est pas mort
Vous n'avez rien à craindre. Vous pouvez continuer à extraire en MP3, et vos appareils continueront à lire votre musique. À long terme, il vaudra au moins la peine de rechercher un nouveau format audio pour votre collection. Les techniques de compression vont progresser et la taille des fichiers des copies exactes diminuera.
De plus, il convient de considérer la capacité de stockage. Lorsque les premiers lecteurs MP3 portables sont arrivés avec 32 Mo de stockage , il était frais , mais visiblement pas assez. Le plus grand stockage pour un iPod Classic était de 160 Go. Cette pourrait être remplacé par une mise à niveau de stockage personnalisée à un énorme 240 Go - bien plus de 1 000 000 de pistes MP3 individuelles. Le fait est qu'à mesure que la taille du 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 la musique parce que je ne pouvais pas me permettre de payer 12 à 20 $ pour chaque nouvel album qui sortait. Maintenant, j'ai un compte de plan familial Spotify avec accès à des millions de morceaux et un compte Amazon Prime avec des millions d'autres. La seule chose qui me limite est ma connexion Internet, et même dans ce cas, ils ont tous les deux des options de téléchargement hors ligne dans des formats de haute qualité.
Ce n'est plus aussi important qu'avant, mais le MP3 n'est pas mort.
Quel est votre format audio préféré ? Avez-vous besoin de la réalité croustillante du sans perte ? 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 vous répondrai.
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Gavin est l'éditeur junior pour Windows et Technology Explained, un contributeur régulier au podcast Really Useful et un critique de produit régulier. Il possède un BA (Hons) en écriture contemporaine avec des pratiques d'art numérique pillées dans les collines du Devon, ainsi que plus d'une décennie d'expérience en écriture professionnelle. Il aime beaucoup le thé, les jeux de société et le football.
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