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Emergences

Lettre d'information n° 13

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Du son HD pour les télécoms

Améliorer la qualité du son dans les visio-conférences et au téléphone. C'est le nouveau défi que relève l'Allemand Bernhard Grill, co-inventeur du format MP3 et directeur du département audio de l'Institut Fraunhofer pour circuits intégrés. Le problème n'est pas simple, comme il l'a expliqué durant la conférence sur le signal multimédia (MMSP), organisée par l'Inria, à Saint-Malo, en octobre 2010.

Améliorer la qualité du son dans les visio-conférences et au téléphone. C'est le nouveau défi que relève l'Allemand Bernhard Grill, co-inventeur du format MP3 et directeur du département audio de l'Institut Fraunhofer pour circuits intégrés. Le problème n'est pas simple, comme il l'a expliqué durant la conférence sur le signal multimédia (MMSP), organisée par l'Inria, à Saint-Malo, en octobre 2010.

MP3. Un format de compression audio qui a fait les beaux jours des baladeurs numériques et de la musique sur Internet. "Nous étions une toute petite équipe d'ingénieurs, au début des années 1990, quand le MPEG (1) a retenu nos travaux sur la compression pour en faire un standard audio. Nous avons eu la chance d'arriver avec la bonne solution au bon moment."  Depuis, beaucoup d'eau a coulé sous les ponts d'Erlangen, près de Nuremberg, en Bavière, fief de l'IIS,  l'Institut Fraunhofer pour les circuits intégrés (2). "Nos recherches sur l'encodage audio à faible débit se sont poursuivies, donnant naissance à toute une famille d'algorithmes de compression plus performants baptisés Advanced Audio Coding. L'AAC a été popularisé en particulier par Apple qui l'a intégré dans son Ipod." Le poids très réduit des fichiers en fait aussi un format de prédilection pour les radios diffusant sur le web. 

Conséquence de ce succès : "aujourd'hui, notre département audio emploie 130 personnes dont une forte composante d'ingénieurs. L'institut ayant été créé pour offrir un support technologique aux PME allemandes, l'industrie finance la majeure partie de nos travaux. Nous n'intervenons pas seulement sur la recherche, mais aussi sur la réalisation des composants et logiciels en vue de la conception du produit. À nos yeux, cela est très important. Il ne suffit pas d'avoir un projet scientifique, il faut pouvoir le mener à bien en y consacrant tout l'engineering nécessaire pour résoudre les problèmes pratiques qui ne manqueront pas de se poser. Dans bien des projets, c'est à cet endroit que se situe l'échec."

 Bernhard Grill s'intéresse désormais à la communication audio haute définition. "Ce n'est pas une discipline avec laquelle on m'associe d'ordinaire. Cependant, c'est un des axes de travail de notre institut depuis 10 ans." Postulat de base : "la qualité du son au téléphone n'a pratiquement pas changé depuis le 19ème siècle. À savoir, un canal en mono dont la fréquence s'étend de 300 à 3500 Hz. Nos aïeux ne seraient pas dépaysés. Une des améliorations consisterait à mieux transmettre l'arrière-plan sonore. On entendrait ainsi plus distinctement l'ambiance dans la pièce à l'autre bout du téléphone." Il s'agirait non plus seulement de la voix du correspondant, mais aussi de celles des personnes qui parlent près de lui.

Barrière technologique

Ces perfectionnements sont "bien plus difficiles à apporter qu'on ne l'imagine. Il ne s'agit pas simplement de produire de nouveaux codecs audio. Il faut changer du matériel sur toute la chaîne de transmission. C'est sûrement d'ailleurs une des raisons pour lesquelles peu de progrès interviennent dans ce secteur."  L'autre barrière technologique tient au peu de bande passante disponible en téléphonie mobile. "C'est un paramètre critique. Même si sa taille augmente, elle coûte cher aux opérateurs. Ils préfèrent donc accroître le nombre d'utilisateurs plutôt que d'attribuer plus de bande passante à une augmentation de la qualité du son."  Mais sur la future 4G, des technologies comme LTE et WiMax devraient débloquer la situation, offrant à l'audio des débits significativement plus élevés.

En attendant, le son HD s'invite dans la vidéo-conférence. Le Fraunhofer teste sa technologie dans un studio préfigurant l'habitat communiquant de demain : écrans plats, caméras 1080i, micros et haut-parleurs multiples, capteurs de mouvements, table de salon à interface tactile, transmission IP... Au coeur du système : un moteur de communication audio qui intègre une batterie de codecs AAC pour optimiser le son en fonction du débit, réduire l'écho, lisser les effets de délais liés aux pertes de paquets en streaming IP... "Les conversations pourront se poursuivre alors que les personnes se déplacent dans leur salon. Et tout cela en qualité CD."


Notes
(1) Moving Picture Experts Group. Constitué par l’ISO et la CEI, le MPEG est un groupe d'experts chargés du développement des normes internationales pour le traitement  de la vidéo et de l’audio
(2) La Fraunhofer-Gesellschaft est un organisme regroupant 57 instituts de recherche en Allemagne : IIS, HHI, SCAI, IDMT, ESK, FIRST, IGD, IAIS, IMS, ISST ...