L'audio numérique compressé (Minidisc, DCC,MPEG, MP3, VQF ainsi que le MPEG des télévision et radios numériques) est très différent du numérique natif du format CD audio ou du DAT: il entraîne en effet des pertes qui ne sont presque jamais mentionnées par les constructeurs: Ces pertes sont inacceptables dans le cadre de la bioacoustique.
Ce qui est grave est que les vendeurs de magasin et les publicités entretiennent la confusion "qualité équivalente au laser" ou affirment ouvertement  le mensonge suivant : "c'est en numérique, alors c'est une qualité identique au CD-audio", ce qui est totalement faux lorsqu'on parle du Minidisc ou de la radio numérique, ou encore du MP3!, même de qualité excellent un MPEG continura à produire des "pertes" spectrales, l'évoloution technique récente constituant à peaufinner la taille et la répartition des "trous" spectraux pour passer inaperçu à l'oreille dans un contexte musical (mais non un contexte bioacoustique), la surface totale "des trous" restant la même...
Les pertes sont flagrantes et impossible à confondre avec quelconque défaut de liaison, de contact, de bande ou de qualité de prises ou des micros. Ce qui "signe" sans risque de confusion des pertes dues à un algorithme de compression numérique est en effet la présence de limites de bandes passantes très nettes que ne font jamais des défauts analogiques (de tels effets d'ailleurs ne pouvaient pas être produit en analogique, à cause de la pente des filtres, du bruit de fond et de la difficulté de commuter des filtres différents plusieurs fois par seconde).
Voyez ces explications avec images à l'appui...
N'oubliez pas de cliquer sur les images pour mieux les visualiser
Qu'est-ce un sonogramme?

Le Minidiscdébut
Ce petit appareil utilise un système  de compression numérique voisin du MPEG, l'ATRAC, qui rogne le spectre audio d'une manière catastrophique dans le cadre de la bioacoustique, en particulier avec les chants d'insectes! Les insectes émettent en effet des sons très variés et riches dans les aigus, ce qui révèle d'une façon décisive "l'affreux" défaut!
Voici le résultat de l'essai du Sharp 702 sur une ambiance nocturne d'août (sauterelles et grillons)

  Les données numériques stockées sur le support (un disque magnéto-optique) sont 5 fois moins encombrantes sur un Minidisc que sur un CD-AUDIO, et les pertes ont été calculées en tenant compte de "l'effet de masque" de l'oreille humaine qui tend à ignorer les fréquences placées au dessus d'une émission sonore importante (dans l'exemple, le maximum est vers 10000Hz.) Nous remarquerons que les fréquences supérieures à 18000 Hz sont éliminées de manière échancrée au dessus de 18000 Hz mais que aussi, des "trous" sont apparus vers 14000 Hz.
L'aspect gênant de la distorsion de Minidisc est le fait que la bande passante semble varier (sur les sons purs comme un sifflement de test la restitution monte à 20000 Hz, mais sur les sons riches la bande passante est moins importante, de l'ordre de 14000 Hz avec en plus des pertes de fréquence intermédiaires). Cela donne l'impression pour les jeunes oreilles que les insectes prennent des sonorités métalliques et discontinues, que les violons perdent leur richesse sur de la musique classique. Les personnes qui ont fusillé leurs oreilles en boite de nuit (perte des aigus et de certaines fréquences intermédiaires) sont par contre insensible à ces dégradations!
La ligne entre 2000 et 3000 Hz est un fond d'Oecanthus Pellucens est due les grillons des nuits de l'été.

Dommage que le minidisc compresse l'audio: Un système d'enregistrement en numérique natif sur disque magnéto-optique aurait pu exister: il existe des disques magnéto-optiques de 5Go de capacité pour 12 cm de diamètre; il aurait pu donc exister des disque magnéto-optiques de 650Mo de 6cm de diamètre et des enregistreurs natifs aussi pratiques que les Minidisc, ils auraient été plus chers (et encore peut etre pas) à cause de la complexité qu'entraîne un transfert de données 5 fois plus rapide lors de l'écriture (et encore... ce n'est pas prouvé car il ya moins de calcul à faire pour transférer sans compressions).
Le MINIDISC est donc un "danger" pour la bioacoustique: il est 3 fois moins cher qu'un DAT et les vendeurs des magasins tendent à dire que la qualité est équivalente, ce qui est totalement faux (voyez vous même la présences de trous dans le spectre restitué). En plus c'est plus petit, plus pratique, séduisant. Ainsi nous voyons apparaître de plus en plus souvent des spectres audio tout plein de trous qui ne sont donc pas utilisables pour une étude scientifique, et qu'il faut donc rejeter, au grand étonnement  du preneur de son bioacousticien nouvellement équipé.

Le DCC.
ce système numérique est le tout premier à avoir été utilisé en portable et est en cours de fossilisation. Un exemple de prise de son massacrée à grands coups de DCC a été trouvé dans une cassette voyageuse numéro 3 de l'Oiseau Musicien, index 09 et index 11

 Les trous ne sont pas discrets! et en dessus de 14000Hz il n'y a plus rien, ce qui confère au DCC de piètres performances par rapport à un bon Walkman enregistreur de cassettes audio analogiques, qui monte bien au dessus de 14KHz sans faire de trous avant.
l'exemple trouvé ne montre qu'un exemple où la richesse du son est faible (oiseau tout seul), les pertes sont infiniment plus dramatiques sur une ambiance avec du vent, des bruits de grattements et surtout avec des insectes en fond sonore.
retour haut de page
Le MPEG
C'est ainsi qu'actuellement est transmise la musique sur toutes les chaînes de télévision numérique ainsi que sur les toutes nouvelles radio-numériques (DAB: déjà en route à Lyon), pour diviser le débit par 10, au format MPEG2 160Kb/s.
La même méthode est employée que dans le cas du Minidisc, mais en pire: jugez vous même.
Voici comment a été réceptionné la musique de boîte qui fût à la mode dans les années 80:  Spagna: "easy Lady" , cela sur une chaîne de télévision numérique, qui utilise le même standard que celui employé sur les nouvelles radios DAB.
Le même procédé est aussi utilisé pour la radio téléphonie mobile, en "pire" (pourvu que l'on se comprenne!)

Effets du MPEG-2 à 160Kb/s.

 Il ne reste rien en dessus de 14000 Hz, et dés 10000 Hz les trous sont biens visibles, les trais fin et parallèles en bas sont la voix de la chanteuse. C'est ainsi qu'est transmis le plus souvent le son sur la télévision numérique et les nouvelles radios DAB (Digital Audio Bidon... heu?! Broadcast).
Ce sonogramme évoque bien l'image désolante de murs en ruines... ici le spectre est bel et bien ruiné!!!
Nous pouvons observer qu'en 10 ans, la qualité du son des radios numériques s'est considérablement dégradé pour diviser la place mémoire prise par canal-audio par 3 environ (par rapport à du 32KHz 16bits initialement utilisé au tout début). Ce phénomène touche en bien pire encore les communications téléphoniques (avez vous remarqué comme le son des nouveaux réseau portable est Pouerk?): La perte de qualité spectrale est compensée (faussement) par une force de son plus forte et une richesse en aigus trompeuse, pour cacher les trous.
F5DFN Georges (un radioamateur dont le boulot consiste à installer ces émetteurs) m'a confié que certaines radios DAB devaient passer des concertos de piano en monophonie, pour utiliser un débit suffisant pour un seul canal: sinon, les pertes d'harmoniques en stéréo faisaient jouer le piano trop faux!!! Cela les publicité se gardent bien de le dire.
Le MPEG constitue donc actuellement la plus grande menace pour l'intégrité des spectres diffusés, car c'est le standard employé par toutes les chaînes de télévision et radios numériques actuelles. De plus en plus on y a recours dés la prise de son avec les tous nouveaux enregistreurs à mémoire "flash" qui servent pour les reportages. Alors c'est des spectres pleins de trous qui arrivent chez les bioacousticiens: c'est facheux pour la restitution de certaines ambiances sonores telles que celles du film "Microcosmos" qui utilisent les aigus, ou encore les transmissions musicales (jazz surtout)
Dans un avenir proche, tout accompagnement sonore associé à un film risque d'être ainsi dégradé lors des retransmissions: cela est fâcheux pour les reportages sur la nature dans laquelle la bande son, volontairement ou non permettait de découvrir des insectes ou autres animaux émettant des émissions sonores complexes permettant de les reconnaître.
  Le MPEG regroupe en fait  plusieurs algorithmes de compression numérique dont le MPEG layer3 nommé "MP3" qui est populaire surtout sur Internet. Ces différents standards sont employés par les radios et la télévisions numériques et même certains enregistreurs à mémoire vive compressant par 8 à 20 les données numériques brutes. Le MPEG-1 et 2 ne font pas de différences sonores, la différence est dans leurs association avec la vidéo. Le MP3 diffère plus.
Le débit maximum possible sur les canaux de radiodiffusion est de l'ordre de 160 Kb/s, c'est à dire moins de la moitié du Minidisc, que ce soit en stéréo ou en mono. En mono, le son est moins dégradé car la même quantité de données est transmise pour une seule voie: cette alternative est parfois utilisée pour la musique classique sur les radios numériques  car il est moins grave d'entendre un piano jouer  juste en mono qu'un piano qui semble jouer faux en stéréo!!! Dans le cas d'instruments comme le piano, il arrive en effet que le fondamental est moins fort que certains harmoniques, et la compression numérique supprime parfois ce fondamental qui représente la hauteur de la note!
 

TEST avec bruit blanc.
Essayons ce test. Un bruit blanc (souffle) à -22dB plus un signal sinus à -2 dB   superposé.comme montré ci-dessous, restitué par un CD audio
(cliquez sur les images pour les afficher, elles font entre 60 et 100Ko)

Tentons maintenant de reproduire ce son en MPEG-2 avec un débit de 160 Kb/s. Ce fichier a été obtenu grâce au plug-in inclus dans Samplitude, qui offre la meilleure qualité possible, et pourtant...
le résultat  est flagrant!

 

Dans la nature: immaginez ce que donne des chants d'oiseaux par dessus le vent et le bruissement des feuilles: les trous pratiqués dans le souffle révèllent des bruits encore plus caractéristiques à l'oreille car "incongrus"

Le MP3  le plus populaire donne un autre résultat très différent, avec un débit de 128 Kb/s, obtenu ici avec MPlifier
retour vers le début de la page

En choisissant un débit de 320 Kb/s le résultat est infiniment meilleur, à part la suppression au dessus de 16KHz de toutes les fréquences.

Cependant les logiciels peuvent travailler différemment: voici deux résultats totalement différents obtenus avec MPlifier et AudioCatalyste pour le même débit et le même format, ici en MP3 à 320 Kb/s L'original est une ambiance d'insecte dans une forêt de Sumatra. Original 

MPlifier bande passante 0-16KHz : on rabote tout au dessus de 16KHz mais en bas on touche pas trop
(Mplifier est un vieux logiçiel de 1995 qui reste pourtant, encore maintenant très performant et rapide)

la qualité est comparable à un enregistrement DAT en 32KHz, car la bande passante est limitée à 16 KHz et les trous restent très rares. Il n'y a pas cet inconvénient de bande passante variable.
Au contraire audio catalyste veut "passer" jusqu'à 22KHz la bande passante est soi disant augmentée, mais on creuse des trous dans les médiums pour vaguement crépiter le spectre plus loin dans les aigus:
résultat, à l'oreille c'est pire: il vaut mieux perdre l'intégrité du spectre quasi ultrasonore que de perforer tel des mites dans un bas de laine le spectre auquel touts les oreilles sont sensibles.

Audio catalyste: bande passante 0-22000Hz on va jusqu'à 20000Hz et on se récupère en rongeant le reste. C'est ici la meilleur qualité possible (320 Kb/s)

dans ce cas là, où pourtant on trouve certains son à 20000 Hz (donc une bande passante de 20000Hz) le résultat est moins bon: trous à 9000 Hz et spectre des aigus transmis par intermittence. Une bonne oreille a   l'impression d'un faux contact de la prise micro, car les insectes en haut du spectre ne sont transmis que par intermittence (effet de squelch)

retour
Le VQF Yamaha débit de 96 Kb/s
tient!? inconnu... Vous en avez entendu parler vous?
Miracle! Ce procédé parait bien prometteur! tout le spectre est restitué! Hélas une écoute attentive n'est pas satisfaisante non plus et fait penser à une sorte de saturation: agrandissez l'image: Vous verrez que la la richesse spectrale est respectée mais que la netteté autour des transitoires est largement diminuée: l'image paraît être plus floue, rien qu'en regardant ces aperçus.
 Vous remarquerez par exemple que les 3 premier groupe de quatres, puis deux fois cinq accents (dans la stridulation d'insecte la plus aiguë) sont  si dégradés sur la restitution en VQF qu'on ne peut plus du tout compter les accents! revoir original
Ces exemples de dégradations du son devraient vous convaincre maintenant de la réelle différence entre un original en numérique natif (non interprété) qui est d'un encombrement maximal, et du numérique compressé qui tente de supprimer des fréquences ou des valeurs intermédiaires de quantification pour économiser des données.
Pour le bioacousticien pas d'hésitation: les prises de son seront stockée soit sur DAT, soit sur CD-AUDIO, ou mieux au format Wave sur CD-rom, mais jamais en compressé!!! tant-pis si cela coûte des dizaines de Go!!!
Pour l'internaute passionné de musique: préférez acheter le CD audio, plutôt que télécharger un fichier MP3 payant  tout plein de trous! (on devrait avec le cable pirater directement les CD-audio en wav, ç'est toujours moins lourd que les films au format DVD que certains déjà ne se gênent pas à copier en quelques heures avec l'ADSL)
Vous l'avez cette fois bel et bien vu: Ce n'est pas vrai que le MP3, la télévision et les radios numériques et le Minidisc ont une qualité équivalente au CD-audio! dites le autour de vous!
retour
 
 

DAB
Digital audio broadcast
j'ai remi à jour cette page suite à l'envoi d'un mail d'un associé de F5DFN
 

Effets du MPEG-2 à 160Kb/s.

 Il ne reste rien en dessus de 14000 Hz, et dés 10000 Hz les trous sont biens visibles, les trais fin et parallèles en bas sont la voix de la chanteuse. C'est ainsi qu'est transmis le plus souvent le son sur la télévision numérique et les nouvelles radios DAB qui utilisent bel et bien de MPEG2
Le débit maximum possible sur les canaux de radiodiffusion est en général de l'ordre de 160 Kb/s (certaines radio disposent d'un plus haut débit mais c'est plus cher car elle demandent ainsi plus de ressources, en particulier en cas de relayage sattellitaire, donc mis à part France Musique par exemple ça reste rare, et encore ils se limitent vers 256Ko/s, voir le démenti), en tout cas, le débit est de l'ordre de la moitié du Minidisc, que ce soit en stéréo ou en mono. En mono, le son est moins dégradé car la même quantité de données est transmise pour une seule voie: cette alternative est (aurait) parfois été utilisée en allemagne (ou le DAB est déjà répandu) pour la musique classique sur les radios numériques car il est moins grave d'entendre un piano jouer  juste en mono qu'un piano qui semble jouer faux en stéréo (supression des harmoniques les plus faibles)!!! Dans le cas d'instruments comme le piano, il arrive en effet que le fondamental est moins fort que certains harmoniques, et la compression numérique supprime parfois ce fondamental qui représente la hauteur de la note!
Une musique aussi passe particulièrement mal en DAB: il s'agit des percussions.
F5DFN Georges (un radioamateur dont le boulot consiste à installer ces émetteurs) m'a confié que certaines radios DAB devaient passer des concertos de piano en monophonie, pour utiliser un débit suffisant pour un seul canal: sinon, les pertes d'harmoniques en stéréo faisaient jouer le piano trop faux!!!
Pire encore, il arrive que le son original soit compressé, décompressé pour passer dans des faisceaux herztiens analogiques, recompressé à nouveau pour être stocké, décompressé pour être travaillé, et puis recompressé à nouveau pour être diffusé....

On retrouve une qualité de son comparable dans les bandes son des vidéo MPEG dit DivX ou le son subit des dégradations du fait d'une compression importante. Le son des DVD par contre semble correct pour les films.

Voici enfin le mail que j'ai reçu avec quelques liens sur la question du DAB par les concepteurs eux même, qui eux sont convaincus qu'il n'y a pas de pertes sensibles pour une oreille humaine, ce qui est vrai dans 90% des cas mais 100%: il y aura souvent des audiophiles dont l'oreille excercée entend trop nettement les artefacts du son comprimé, qui sont, finalement plus gênant qu'un souffle analogique.

Bonjour,
je suis tombe par hasard sur votre page vieux.rhone.free.fr/bioacoustique/l_audio_numerique_compresse.htm Je suis un peu surpris par les termes que vous reperenez de la part de Georges qui travaille par ailleurs chez nous ?! Concernant le MPEG et la diffusion en mono de certaines parties de musiques c'est completement faux. Je ne sais pas d'ou vous pouvez sortir cette affirmation. Concernant le debit maximal admissible en DAB pour un flux MPEG, il est de 384 kbits/s et non de 160 kbits/s comme vous l'indiquez sur votre site. Par exemple France musiques est diffuse a 224 kbits/s et Radio classique 256 kbits/s. De plus la qualite du MPEG est extremement dépendante de l'encodeur choisi avec 2 encodeurs différent on peut avoir le pire comme le meilleur a un meme debit. La technologie MPEG evolue d'annee en annee et je peux vous dire qu'a debit equivalent la qualite des encodeurs s'est également nettement améliorée en quelques annees. Entre 1997 et 1999, l'augmentation de la qualité a été foudroyante. Je viens de recevoir la toute derniere generation d'encodeurs pour essais et les tests semblent prometteurs. Je vous conseille de lire les rapports sur les tests effectues dans des conditions tout a fait exceptionnelles et qui sont au dessus de tout soupçon. http://mpeg.telecomitalialab.com/quality_tests.htm En espérant que ces informations complémentaires vous permettront de completer / corriger votre site. Je me tiens à votre disposition pour toute information complémentaire.   sinceres salutations.

Nicolas        VDL diffusion - VDL soft
http://www.vdl.fr/