TP "AUDIO" SUR PC

TP "A UD IO " SU R P C
C : Comparaison de codeurs MP3 et WMA
L'objectif du TP est la comparaison des codeurs "Lame" (WAV  MP3) et "Window Media Audio"
(WAV  WMA) pour les débits courants : 128kbits/s et 64kbits/s.
Documents ressources :
 Ceux du TP B : "Caractérisation du codeur WAV"
 Compression audio numérique : MPEG Layer3 / MP3
Logiciels utilisés :
 Audio Tester : analyseur de signaux audiofréquences.
 CDex : transcodeurs de fichiers audio : WAV  MP3 et WAV  WMA
 CDexPlayer : lecteur de fichiers "wave". On peut utiliser d'autres "lecteurs". audioTester.lnk CDex.lnk
 Contrôles de volume et d'enregistrement de Windows
Fichiers sonores utilisés :
 "test1.wav", "test2.wav", "Castagnetes.wav" et "Clavecin.wav"
 Ces fichiers au format "wave" sont placés dans le répertoire D:\TP_AUDIO , ont une durée de 60s et
contiennent des formes d'onde ou des extraits musicaux nécessaires aux tests. Ils sont au format :
stéréo, 16 bits et FE=44,1kHz.
Matériels et instruments nécessaires :
 Un PC (!) équipé d'une carte "audio" compatible Soundblaster sur lequel on a installé les logiciels
nécessaires. Les programmes ou leurs raccourcis sont regroupés dans le répertoire : D:\TP_AUDIO.
Travail demandé :
 Travail individuel de 4h. Compte-rendu "word" remis à la fin de la séance.
 Le compte rendu est rédigé au fur et à mesure dans un document Word au nom de l'étudiant.
 Pour chaque question il est demandé de consigner :
 Le paramétrage des logiciels
 La réponse (!) accompagnée le cas échéant de copies d'écrans
 Une éventuelle conclusion liée à chaque question.
1. Configurations des logiciels
 Créer le dossier D:\AUDIO. S'il existe déjà : vider son contenu.
 Ouvrir le dossier D:\TP_AUDIO. On doit y trouver les programmes cités ci-dessus.
 Ouvrir deux fois le contrôle de volume de Windows : un en mode "lecture", l'autre en mode
"enregistrement".
 Lancer l'analyseur audio : "Audio Tester". Charger le fichier de configuration
D:\TP_Audio\TP_Audio_MP3.atp avec la commande "Preset/Load Preset".
 Vérifier la configuration de l'analyseur : FE=96kHz, résolution 16 bits, FFT sur 16384 points,
fenêtre fréquentielle : 0Hz-16kHz sur une échelle "x" linéaire et "y" en dBFS (0dbFS à –120dBFS)
 Copier les fichiers test1.wav, test2.wav et test3.wav du répertoire D:\TP_AUDIO vers le
répertoire D:\AUDIO
 Activer l'analyseur de spectre: le signal du générateur devrait être représenté sur les fenêtres
"temporelle" et "fréquentielle" de l'analyseur audio.
 Lancer le lecteur "CDexPlayer". Créer une liste de lecture avec les 3 fichiers cités plus haut.
 Configurer les contrôles de volume en mode "lecture" et "enregistrement" pour observer avec
"AudioTester" le spectre en fréquence de "test1.wav" de façon optimale.
 Ces réglages effectués, placer des copies des fenêtres des 2 contrôles de volume et celle de l'analyseur
audio (pendant la lecture !) dans le compte rendu.
Périphérique audio sur PC – Comparaison codeurs MP3 et WMA
2. Transcodages des fichiers sonores de test
2.1 Format MP3/128kbps
On utilise le codeur "Lame" réputé parmi les meilleurs.
 Lancer le logiciel CDex
 Ouvrir la fenêtre d'options "Configuration" (raccourci : touche F4) pour choisir "Lame MP3
encoder"
 Configurer l'encodeur comme suit : MPEG1, 128kbps, stéréo, qualité normale et VBR (Variable Bit
Rate) non sélectionné.
 Sélectionner l'onglet "Noms de fichiers" pour vérifier le répertoire de destination des fichiers
convertis : D:\Audio
 Lancer la conversion des fichiers "wave" en cliquant sur l'icône
 Renommer les fichiers : "xxx.wav"  "xxx_128k.mp3"
.
2.2 Format MP3/64kbps
 Procéder de même en ramenant le débit à 64kbps
 Renommer les fichiers : "xxx.wav"  "xxxx_64k.mp3"
2.3 Format WMA/128kbps
On utilise le codeur "Window Media Audio"
 Choisir ce codeur dans la fenêtre d'options "Configuation"
 Choisir le débit : 128kbps
 Lancer la conversion des fichiers "wave"
 Renommer les fichiers : "xxx.wav"  "xxx_128k.wma"
2.4 Format WMA/64kbps
 Procéder de même en ramenant le débit à 64kbps
 Renommer les fichiers : "xxx.wav"  "xxx_64k.wma"
2.5 Tailles des fichiers
 Calculer les taux de compression théoriques
 Justifier les tailles approximatives des fichiers.
3. Stimuli sinusoïdal pur : "test1"
Le fichier sonore "test1" comporte :
 voie D : une sinusoïde de 5000Hz d'amplitude –6dBFS environ
 voie G : une sinusoïde de niveau –20dBFS environ et dont la fréquence évolue linéairement de
50Hz à 16kHz pendant la durée du signal
 Activer l'écran d'analyse fréquentielle de "AudioTester"
 Jouer successivement les fichiers : test1.wav, test1_128k.mp3, test1_64k.mp3,
test1_128k.wma et test1_64k.wma. Dans chaque cas :
 relever les niveaux exacts des 2 composantes dans le spectre utile (adapter l'échelle x et
utiliser les fonctions "curseurs" en y)
 évaluer la bande passante
 sur la voie D : relever le niveau moyen du bruit "loin" de la composante
Insérer une copie d'écran dans le compte rendu
 sur la voie D : en "zoomant" autour de 5kHz, relever, le cas échéant, le niveau du bruit à des
fréquences proches de la composante (le sommet du "pied" de la raie spectrale). Évaluer la
quantité "proche".
Insérer une copie d'écran dans le compte rendu
CREMMEL Marcel
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Périphérique audio sur PC – Comparaison codeurs MP3 et WMA
 pour ces 2 derniers relevés : déduire les rapports S/B en dB
 Utiliser ces résultats pour compléter le tableau de comparaison suivant :
TEST1
Code Débit
B.P.
Niveau G Niveau D Bruit loin Bruit proche
WAV
MP3 128k
MP3 64k
WMA 128k
WMA 64k
 Quel est le meilleur compresseur pour chacun des débits ?
S/B loin
S/B proche
4. Stimuli multi-composantes sinusoïdales : "test2"
Dans la littérature spécialisée, ce test est connu sous l'acronyme CSSNR: Complex Signal to Noise Ratio.
Le fichier sonore "test2.wav" comporte :
 voie G : silence
 voie D :
 un "peigne" de 23 composantes sinusoïdales de niveau –33dBFS environ et de fréquences
espacées de 689Hz : soit entre 344Hz et 15502Hz
Les fréquences de ces 23 composantes sont choisies pour être centrées sur les 23 premiers filtres
du premier banc de 32 filtres du codeur MP3 (voir document ressources).
 4 composantes sinusoïdales de fréquences : 2900Hz, 3000Hz, 3200Hz et 3300Hz et de niveau
–20dBFS environ pour éviter les débordements du signal numérique.
Ces 4 composantes encadrent la composante 3100Hz du "peigne" de raies.
 Jouer le fichier : test2.wav et ajuster de façon optimale les niveaux des contrôles de volume
 Jouer successivement les fichiers : test2.wav, test2_128k.mp3, test2_64k.mp3,
test2_128k.wma et test2_64k.wma. Dans chaque cas :
 relever le niveau à 1033Hz : Niveau D dans le tableau
 relever l'écart de niveau max entre les 22 raies du peigne: D (ignorer les 4 composantes
autour de 3100Hz)
 évaluer la bande passante
 observer le spectre entre 800Hz et 2000Hz et relever le niveau moyen du bruit au milieu du
creux entre les 2 raies visibles
Insérer une copie d'écran dans le compte rendu
 relever, le cas échéant, le niveau du "bruit" à des fréquences proches du centre des
composantes spectrales (le sommet du "pied" de la raie spectrale).
Insérer une copie d'écran dans le compte rendu
 pour ces 2 derniers relevés : déduire les rapports S/B en dB
 Utiliser ces résultats pour compléter le tableau de comparaison suivant :
TEST2
Code Débit B.P. Niveau D
Bruit creux Bruit proche S/B creux S/B proche
D
WAV
MP3 128k
MP3
64k
WMA 128k
WMA 64k
 Avec ces résultats, quel est le meilleur compresseur pour chacun des débits ?
CREMMEL Marcel
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Périphérique audio sur PC – Comparaison codeurs MP3 et WMA
 Rejouer successivement les mêmes fichiers. Dans chaque cas :
 observer le spectre entre 2000Hz et 4000Hz
 relever le niveau moyen du bruit au milieu du creux entre les 5 composantes autour de 3,1kHz
Insérer une copie d'écran dans le compte rendu
 déduire le rapports S/B en dB
 Utiliser ces résultats pour compléter le tableau de comparaison suivant :
TEST3
Code
Débit
Niveau 3100Hz
Bruit creux
S/B creux
WAV
MP3
128k
MP3
64k
WMA
128k
WMA
64k
 Quel est le meilleur compresseur pour chacun des débits ?
5. Test d'écoute
Il s'agit d'un test très subjectif, dépendant de "l'oreille" de chacun et de la qualité du dispositif de
reproduction.
 Jouer successivement les fichiers "Castagnetes.wav" et "Clavecin.wav" dans les formats "wav",
"mp3" et "wma". Noter entre 0 et 10 chaque écoute, en admettant que les sons "wave" sont notés
10/10.
Code
WAV
MP3
MP3
WMA
WMA
Débit
Note
10/10
128k
64k
128k
64k
 Commentez chacune des notes
 Quel est le meilleur compresseur pour chacun des débits ?
CREMMEL Marcel
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