Le lowpass (ou la fréquence de coupure) est la fréquence maximale utilisée par l’algorithme d’encodage dans le fichier son, au-delà de laquelle l’information audio de fréquence supérieure est soit résiduelle soit inexistante, en fonction de ce que le modèle psycho-acoustique a décidé de conserver ou d’éliminer. Traditionnellement, il est considéré que les hautes fréquences du spectre (souvent supérieures à 16 kHz), pour être encodées fidèlement, exigent une grande dépense en bits. Cela est valable pour les vieux formats comme le MP3 ou le WMA standard, mais ne s’appliquent pas aux formats modernes comme le WMA Pro ou l’HE-AAC qui usent de combines assez sophistiquées pour non pas encoder ces hautes fréquences, mais les « synthétiser » en quelque sorte, de telle manière que même à débits binaires relativement bas, elles sont assez bien respectées.

Dans ce topic, je commenterai sur le lien entre qualité audio et fréquence de coupure.

1.     Lowpass < à 12 kHz

Quelle que soit le format ou la variante de celui-ci qui use de cette fréquence de coupure, le son sonne indubitablement pauvre en aigues et en détails. Pour les formats anciens comme le MP3 ou le WMA standard, cela survient à très bas débits (< à 80 kbps pour le MP3, < à 32 kbps pour le WMA). Pour les formats plus modernes, une telle coupure survient à bitrates encore plus réduits, en-dessous de 24 kbps, exception faite de l’HE-AAC V2 (Parametric Stereo) qui encode en-dessous de 12 kHz à partir de 12 kbps et en-dessous, ce qui est un exploit technique.

Cette fréquence de coupure est vivement déconseillée pour l’encodage de la musique, mais passe généralement bien pour enregistrer la voix parlée qui n’a pas besoin d’une large bande audio pour être intelligible et de bonne qualité.

2.   Lowpass entre 12 et 14 kHz

Le MP3 use de cette tranche de lowpass en-dessous de 80 kbps, ainsi que le WMA standard et l’AAC standard (AAC-LC). Le Vorbis, codec nettement plus abouti, coupe à ces fréquences à partir de la qualité dite q-1 (débits aux alentours de 48 kbps et en-dessous). L’HE-AAC devra descendre en-dessous de 32 kbps, mais en version stéréo paramétrique, en-dessous de 16 kbps. En termes de qualité, les grands perdants ici sont le MP3 et l’AAC-LC qui ajoutent trop de métallisations et autres dégradations au son. La distorsion existe également avec les autres formats, mais semble moins flagrante. Le WMA standard VBR qualité 50, à mon sens, s’en sort le mieux : le son est plus naturel, moins synthétique et moins déformé que tous ses concurrents, malgré sa coupure à 13,2 kHz.

3.   Lowpass entre 14 et 16 kHz

Les codecs d’ancienne génération comme le MP3, le WMA ou l’AAC-LC tronquent la majorité des fréquences au-delà de cette marge dans des vitesses de transmission comprises entre 96 et 112 kbps. Le Vorbis le fait entre 64 et 80 kbps. Le WMA Pro et l’HE-AAC coupent aux alentours de 15-16 kHz à des débits aussi bas que 24 kbps (l’HE-AAC v2 use même d’un bitrate plus bas), mais le WMA Pro grimpe jusque 48 kbps, alors qu’à cette vitesse de transmission, l’HE-AAC augmente son lowpass (voir infra).

Question qualité, le WMA standard et l’AAC-LC produisent un son potable qui satisfera l’auditeur lambda non audiophile. Le MP3 est largué, vu le rendu auditif vraiment médiocre et parsemé de distorsions. Le Vorbis à 64 kbps délivre une qualité légèrement inferieure aux deux formats précités, mais à 80 kbps, le son est de meilleure qualité, dépassant celle desdits formats. L’HE-AAC sonne mieux vers 32 kbps, mais sa version améliorée (v2) convainc déjà à 24 kbps. Le WMA Pro, quant à lui, rivalise avec ses concurrents récents comme plus anciens à partir de 48 kbps.

4.   Lowpass entre 16 et 21 kHz

Le MP3 et le WMA standard doivent user du d’un bitrate supérieur ou égal à 128 kbps. Le son est de très bonne qualité, celle-ci augmentant avec le débit. Plus des 95% de la planète s’en contenteront amplement. L’AAC-LC se servira plutôt des vitesses de transmission comprises entre 128 et 256 kbps pour réaliser ce lowpass. Le Vorbis, plus raffiné dans ses algorithmes, coupe à ces fréquences de q2 à q5 (débits grosso mode compris entre 96 et 192 kbps). Notez qu’ici, AAC-LC et Vorbis délivrent une qualité de son presque irréprochable, mais pas encore parfaite. Le WMA Pro de 64 à 96 kbps, par la magie de la synthèse des hautes fréquences, coupe à 20 kHz ! J’estime cependant que la qualité sonore, loin d’être mauvaise, est inferieure au MP3 et au WMA standard de 160 à 320 kbps. L’HE-AAC coupe à environ 17,5 kHz déjà à 56 kbps et à 20 kHz de 64 à 128 kbps. Sa version améliorée accomplit le miracle de fournir un lowpass de 17,5 kbps à 40 kHz et de 20 kHz à 56 kbps. La qualité de l’HE-AAC est meilleure que celle du WMA Pro de 48 à 80 kbps, mais s’effondre au-delà de ce débit. L’HE-AAC amélioré (v2) fait des merveilles entre 32 et 48 kbps, mais les artefacts de compression sont assez nombreux, bien que supportables. Ici, le lowpass dément n’apporte  pas un plus en matière de qualité.

5.    Lowpass inexistant ou quasi-inexistant (> à 21 kHz)

Les anciennes générations des codecs comme le MP3 et le WMA standard ne permettent pas techniquement de réaliser cette performance, tempérament fait au MP3 VBR V0 de Lame 3.99.x qui semble encoder toute la gamme audible, mais sans amélioration de qualité. D’aucuns disent qu’il s’agit d’un vernis marketing. Le WMA Pro, à partir du mode VBR Q90, le Vorbis à partir de q6 et l’AAC à partir de la qualité 0.75 ou de l’ABR à 256 kbps, encodent quasiment de 0 à 22 kHz, sans coupure du spectre. Et la qualité est sans faille à plus de 99,999999%, rendant à mon avis inutile l’emploi au quotidien des encodeurs dits sans perte (lossless) comme le WMA Lossless, l’ALAC, le FLAC et autres Monkey’s Audio.

 

 

WMA Imperator.