étude personnelle de différents codecs audio basée sur les spectrogrammes et waveforms licence : Creative Commons BY-NC-ND

1. Compression audio libre vs propriétaire
Florent CARRÉ aka COLUNDRUM
20 février 2013

2. Licence
Compression audio libre vs propriétaire de Florent CARRÉ aka
COLUNDRUM est mis à disposition selon les termes de la licence Creative
Commons Attribution - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification
3.0 France. Les autorisations au-delà du champ de cette licence peuvent être
obtenues à http://www.colundrum.eu/creative-commons.html
1

3. Pourquoi cet ebook ?
Pour répondre à la question d’une amie voulant savoir pourquoi je déteste
autant les codecs propriétaires ou anciennement propriétaire.
Le but étant de montrer la stupidité d’utiliser un format lossy face au lossless
tout en utilisant un bit rate élevé afin de garder le maximum de qualité.
Avertissement
Cet ebook est une analyse personnelle où je vais essayer d’être impartial
en m’appuyant sur des spectrogrammes et des waveforms en plus des meta de
chaque fichiers sources.
Par "essayer d’être impartial", il faut savoir que je suis pro-libre et pro-open
source donc en m’appuyant sur les données brutes et non sur du ressenti, j’ai
tout ce qu’il faut pour l’être.
Lors des conclusions par rapport aux spectrogrammes et waveforms, je prends
le FLAC comme référence et la fréquence où se fait le cut est également très
importante.
Les sources de cet ebook sont dans le dépôt git.
Les fichiers son utilisés pour cet ebook sont disponibles sous la forme d’une
archive 7Zip : ils ne sont pas soumis à la licence de cet ebook.
2

4. Table des matières
Licence 1
Pourquoi cet ebook ? 2
Avertissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
I Codecs 4
1 Lossless 5
1.1 ALAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.2 FLAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 WAV PCM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Tableau comparatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Lossy 6
2.1 AAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2 MP3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 Vorbis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.4 Tableau comparatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
II Lossless 8
2.5 Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.5.1 ALAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.5.2 FLAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.5.3 WAV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.6 Spectrogrammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.6.1 ALAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.6.2 FLAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.6.3 WAV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.7 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
III Lossy 14
3 Bit Rate @ 64kb/s 15
3.1 Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3

5. 3.1.3 FAAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.4 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.1.5 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.2 Spectrogrammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.2.3 FAAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.4 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2.5 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4 Bit Rate @ 96kb/s 23
4.1 Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.1.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.3 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.1.4 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.2 Spectrogrammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2.3 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2.4 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
5 Bit Rate @ 128kb/s 30
5.1 Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.1.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.1.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
5.1.3 FAAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
5.1.4 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5.1.5 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2 Spectrogrammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2.3 FAAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2.4 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.2.5 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
6 Bit Rate @ 256kb/s 38
6.1 Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.1.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
6.1.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
6.1.3 FAAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
6.1.4 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
6.1.5 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
6.2 Spectrogrammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.2.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.2.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
6.2.3 FAAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4

6. 6.2.4 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6.2.5 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
7 Bit Rate @ 320kb/s 46
7.1 Waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
7.1.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
7.1.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
7.1.3 FAAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
7.1.4 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
7.1.5 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
7.2 Spectrogrammes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
7.2.1 AAC avec vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
7.2.2 AAC sans vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
7.2.3 FAAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
7.2.4 MP3 vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
7.2.5 Vorbis vbr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
7.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
IV Avis de l’auteur 54
7.4 Lossless . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.5 Lossy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7.6 Du bon sens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
5

7. Première partie
Codecs
6

8. Chapitre 1
Lossless
Lossless ou les codecs dont la compression est sans perte.
1.1 ALAC
L’Apple Lossless Audio Codec date de 2004, il n’est plus propriétaire depuis
fin octobre 2011, date à laquelle les sources ont été rendues disponibles sous une
licence Apache.
Apple n’utilise jamais l’abréviation ALAC, seulement le nom "Apple Loss-
less".
1.2 FLAC
Le Free Lossless Audio Codec date de 2000 (année prise sur la date d’enre-
gistrement du projet sur sourceforge).
1.3 WAV PCM
Le WAV en lui-même est un conteneur capable de recevoir des formats aussi
variés que le MP3, WMA, ATRAC3, ADPCM et PCM.
Ici, j’ai utilisé le PCM (Pulse Code Modulation) qui est lossless et non un
format lossy pouvant être dans un conteneur WAV.
1.4 Tableau comparatif
En m’appuyant sur les détails des différents fichiers, on obtient ce tableau :
codec overall bit rate (kb/s) bit rate (kb/s) filezise mediainfo (MiB) filesize cli
alac 1014 1013 25.6 26853727
flac 1000 997 25.3 26486198
wav 1411 1411.2 35.7 37386771
– Le FLAC est d’environ 70.834 % le filezise du WAV
– L’ALAC est d’environ 71.827 % le filezise du WAV
– L’ALAC est d’environ 101.388 % le filezise du FLAC
7

9. Chapitre 2
Lossy
Lossy ou les codecs dont la compression est avec perte.
2.1 AAC
L’Advanced Audio Coding date de 1997. J’ai utilisé 3 cas :
– AAC avec vbr fait par iTunes
– AAC sans vbr fait par iTunes
– AAC fait par FAAC
2.2 MP3
Il existe 2 versions publiques :
– MPEG-1 Audio Layer 3 dont la 1re release date de 1993
– MPEG-2 Audio Layer 3 dont la 1re release date de 1995
J’ai utilisé la version la plus récente.
2.3 Vorbis
Le Vorbis date de 1993.
8

10. 2.4 Tableau comparatif
En m’appuyant sur les détails des différents fichiers, on obtient ce tableau :
codec overall bit rate (kb/s) bit rate (kb/s) filezise mediainfo (MiB) filesize cli
aac avec vbr 67.3 64 1.7 1782438
aac sans vbr 64.3 64 1.63 1705269
mp3 vbr 64 64 1.62 1697101
vorbis vbr 63.7 64 1.61 1688310
faac 79.2 77.2 2 2097438
aac avec vbr 101 96 2.54 2663356
aac sans vbr 96.4 96 2.44 2553485
mp3 vbr 96 96 2.43 2545141
vorbis 93.4 96 2.36 2474395
aac avec vbr 133 128 3.37 3537118
aac sans vbr 128 128 3.24 3392710
faac 137 136 3.47 3641437
mp3 vbr 128 128 3.24 3393179
vorbis vbr 119 128 3 3142486
aac avec vbr 266 256 6.71 7036811
aac sans vbr 260 256 6.56 6881159
faac 234 232 5.91 6196760
mp3 vbr 256 256 6.47 6785336
vorbis vbr 252 256 6.37 6676763
aac avec vbr 335 320 8.46 8868598
aac sans vbr 326 320 8.24 8642702
faac 300 298 7.57 7942187
mp3 vbr 320 320 8.09 8481415
vorbis vbr 324 320 8.2 8594057
9

11. Deuxième partie
Lossless
10

12. 2.5 Waveforms
2.5.1 ALAC
11

13. 2.5.2 FLAC
12

14. 2.5.3 WAV
13

15. 2.6 Spectrogrammes
2.6.1 ALAC
2.6.2 FLAC
14

16. 2.6.3 WAV
2.7 Conclusion
À l’œil nu, je ne vois aucune différence. Il faudrait passer par une analyse
fine de la waveform en comparant les valeurs exactes à chaque milliseconde.
En partant du fait que les 3 sont parfaits, le choix peut se faire par rapport
au filesize.
En se basant sur le tableau comparatif, le FLAC l’emporte.
15

17. Troisième partie
Lossy
16

18. Chapitre 3
Bit Rate @ 64kb/s
3.1 Waveforms
3.1.1 AAC avec vbr
17

19. 3.1.2 AAC sans vbr
18

20. 3.1.3 FAAC
19

21. 3.1.4 MP3 vbr
20

22. 3.1.5 Vorbis vbr
21

23. 3.2 Spectrogrammes
3.2.1 AAC avec vbr
3.2.2 AAC sans vbr
22

24. 3.2.3 FAAC
3.2.4 MP3 vbr
23

25. 3.2.5 Vorbis vbr
3.3 Conclusion
Les spectrogrammes permettent de voir :
– le cut du signal :
– AAC avec vbr : à environ 12kHz
– AAC sans vbr : à environ 12kHz
– FAAC : à environ 10kHz
– MP3 vbr : à environ 11kHz
– Vorbis vbr : à environ 15kHz
– l’ordre de préférence sur la qualité basé sur l’amplitude
(vérifiable en comparant les waveforms) :
– 1 : Vorbis vbr
– 2 : AAC sans vbr
– 3 : AAC avec vbr
– 4 : MP3 vbr
– 5 : FAAC
Dans ce cas, le format ayant la meilleure qualité est le Vorbis parce qu’il a
gardé le plus de nuance d’amplitude.
Sur le plan du filesize, c’est également le plus léger comme on a pu le voir dans
le tableau comparatif.
24

26. Chapitre 4
Bit Rate @ 96kb/s
4.1 Waveforms
4.1.1 AAC avec vbr
25

27. 4.1.2 AAC sans vbr
26

28. 4.1.3 MP3 vbr
27

29. 4.1.4 Vorbis vbr
28

30. 4.2 Spectrogrammes
4.2.1 AAC avec vbr
4.2.2 AAC sans vbr
29

31. 4.2.3 MP3 vbr
4.2.4 Vorbis vbr
4.3 Conclusion
Les spectrogrammes permettent de voir :
– le cut du signal :
– AAC avec vbr : à environ 15.5kHz
– AAC sans vbr : à environ 15.5kHz
30

32. – MP3 vbr : à environ 15kHz
– Vorbis vbr : à environ 16.5kHz
– l’ordre de préférence sur la qualité basé sur l’amplitude
(vérifiable en comparant les waveforms) :
– 1 : Vorbis vbr
– 2 : AAC sans vbr
– 3 : AAC avec vbr
– 4 : MP3 vbr
À nouveau, dans ce cas, le format ayant la meilleure qualité est le Vorbis
mais talonné par l’AAC.
Sur le plan du filesize, c’est également le plus léger comme on a pu le voir dans
le tableau comparatif.
31

33. Chapitre 5
Bit Rate @ 128kb/s
5.1 Waveforms
5.1.1 AAC avec vbr
32

34. 5.1.2 AAC sans vbr
33

35. 5.1.3 FAAC
34

36. 5.1.4 MP3 vbr
35

37. 5.1.5 Vorbis vbr
36

38. 5.2 Spectrogrammes
5.2.1 AAC avec vbr
5.2.2 AAC sans vbr
37

39. 5.2.3 FAAC
5.2.4 MP3 vbr
38

40. 5.2.5 Vorbis vbr
5.3 Conclusion
Les spectrogrammes permettent de voir :
– le cut du signal :
– AAC avec vbr : à environ de 17kHz
– AAC sans vbr : à environ de 17kHz
– FAAC : à environ 16kHz
– MP3 vbr : à environ 16kHz
– Vorbis vbr : à environ 19kHz
– l’ordre de préférence sur la qualité basé sur l’amplitude
(vérifiable en comparant les waveforms) :
– 1 : Vorbis vbr
– 2 : AAC sans vbr
– 3 : AAC avec vbr
– 4 : FAAC
– 5 : MP3 vbr
Encore, dans ce cas, le format ayant la meilleure qualité est le Vorbis mais
toujours talonné par l’AAC.
Sur le plan du filesize, c’est également le plus léger comme on a pu le voir dans
le tableau comparatif.
Je place le FAAC avant le MP3 simplement parce qu’il est plus nuancé que
le MP3 pour les hautes fréquences.
39

41. Chapitre 6
Bit Rate @ 256kb/s
6.1 Waveforms
6.1.1 AAC avec vbr
40

42. 6.1.2 AAC sans vbr
41

43. 6.1.3 FAAC
42

44. 6.1.4 MP3 vbr
43

45. 6.1.5 Vorbis vbr
44

46. 6.2 Spectrogrammes
6.2.1 AAC avec vbr
6.2.2 AAC sans vbr
45

47. 6.2.3 FAAC
6.2.4 MP3 vbr
46

48. 6.2.5 Vorbis vbr
6.3 Conclusion
Les spectrogrammes permettent de voir :
– le cut du signal :
– AAC avec vbr : n’existe plus
– AAC sans vbr : n’existe plus
– FAAC : n’existe plus
– MP3 vbr : à environ 16kHz
– Vorbis vbr : n’existe plus
– l’ordre de préférence sur la qualité basé sur l’amplitude
(vérifiable en comparant les waveforms) :
– 1 : Vorbis vbr
– 2 : AAC sans vbr
– 3 : AAC avec vbr
– 4 : FAAC
– 5 : MP3
Le Vorbis a toujours la meilleure qualité mais talonné à la fois par l’AAC et
pour la 1re fois par le FAAC.
Sur le plan du filesize, c’est le 2e plus léger comme on a pu le voir dans le tableau
comparatif.
C’est la 1re fois que le FAAC se montre comme un bon codec mais également
plus léger que le Vorbis.
47

49. Chapitre 7
Bit Rate @ 320kb/s
7.1 Waveforms
7.1.1 AAC avec vbr
48

50. 7.1.2 AAC sans vbr
49

51. 7.1.3 FAAC
50

52. 7.1.4 MP3 vbr
51

53. 7.1.5 Vorbis vbr
52

54. 7.2 Spectrogrammes
7.2.1 AAC avec vbr
7.2.2 AAC sans vbr
53

55. 7.2.3 FAAC
7.2.4 MP3 vbr
54

56. 7.2.5 Vorbis vbr
7.3 Conclusion
Les spectrogrammes permettent de voir :
– le cut du signal :
– AAC avec vbr : n’existe plus
– AAC sans vbr : n’existe plus
– FAAC : n’existe plus
– MP3 vbr : à environ 20kHz
– Vorbis vbr : n’existe plus
– l’ordre de préférence sur la qualité basé sur l’amplitude
(vérifiable en comparant les waveforms) :
– 1 : Vorbis vbr
– 2 : AAC sans vbr
– 3 : AAC avec vbr
– 4 : FAAC
– 5 : MP3
C’est très difficile à départager les 4 premiers tellement ils sont proches.
Je garde le Vorbis en 1re simplement parce qu’il est le plus proche du wave-
form du FLAC.
Sur le plan du filesize, il est bien plus léger que l’AAC comme on a pu le voir
dans le tableau comparatif.
C’est la 2e fois que le FAAC se montre comme un bon codec mais également
plus léger que le Vorbis mais il n’est pas assez conservateur d’où cette 4ème
place.
55

57. Quatrième partie
Avis de l’auteur
56

58. La claque que se prend l’AAC était attendue mais pas à un tel point.
7.4 Lossless
J’utilise le FLAC pour 2 raisons :
– c’est un codec libre
– il est compressé contrairement au WAV PCM
Si vous voulez faire de l’archivage sans perte, il n’y a que 2 choix possibles :
– si vous n’avez pas de contrainte en espace de stockage : WAV PCM
– si vous avez la contrainte de l’espace de stockage : FLAC
Certaines personnes vont me rappeler que l’ALAC est devenu libre mais je
préfère le choix de la maturité et le FLAC l’est bien plus que l’ALAC.
De plus, je préfère éviter la griffe d’une entreprise privatrice de liberté comme
APPLE.
7.5 Lossy
Ici, c’est clairement le codec libre Vorbis qui l’emporte pour une raison très
simple, il cut à une fréquence plus élevée (de 1 à 3 kHz de différence) que les
autres codecs.
Pour de la musique sur smartphone/tablette ou site web ou webradio, c’est
le format idéal en terme de qualité.
7.6 Du bon sens
Ripper un album en lossless pour le garder en format numérique est une
bonne chose.
J’ai déjà lu sur des forums, des personnes qui pensaient transcoder en lossless
du lossy et même transcoder du lossy 192kb/s en lossy 320kb/s, ces personnes
n’ont aucune logique.
Si après avoir lu tout l’ebook et examiné les différentes screenshots, vous
écoutez toujours du MP3 à n’importe quel bit rate ou de l’AAC à un faible
bitrate, c’est que vous êtes masochiste par rapport à vos oreilles.
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