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Analyse et compression du signal audio-numérique

Sigle: S1916, ECTS: 1

Objectifs du cours

Graver sa collection de compact discs sous forme de fichiers mp3, écouter une radio Internet, dialoguer par Skype ou utiliser un téléphone mobile, toutes ces situations mettent en oeuvre des données numériques sonores, compressées pour faciliter leur stockage ou leur transmission sur un réseau.

Chaque contexte d'utilisation est toutefois différent : selon les applications, le traitement doit être temps-réel ou non, la fidélité à l'original est plus ou moins importante, le niveau de compression nécessaire de x2 à plus de x100, le signal peut être uniquement de la voix ou plus général, etc. Cette diversité donne lieu à l'utilisation d'un large panel de méthodes issues du traitement du signal et de l'informatique.

L'objectif de ce cours est de faire découvrir ces méthodes à travers:

  1. la présentation des concepts et algorithmes fondamentaux du signal audio,
  2. l'étude des technologies communes de compression (GSM, MP3, etc.),
  3. le développement en travaux pratiques d'applications de compression. 

Pré-requis

Les notions de Mathématiques nécessaires à une bonne compréhension du cours relèvent du premier cycle universitaire ou du tronc commun de Mathématiques (essentiellement: algèbre linéaire, notions de probabilités, série de Fourier). Dans les autres domaines, l'enseignement se suffit à lui-même: si des notions de traitement du signal, ou une connaissance préalable du langage Python peuvent être profitables, elles ne sont aucunement nécessaires.

Programme

Concepts & algorithmes:

  • Théorie de l'information et codage entropique,
  • Quantification scalaire et vectorielle,
  • Prédiction et identification de modèles paramétriques,
  • Analyse fréquentielle: signaux et filtres, représentation fréquentielle, systèmes multicadence,
  • Modèles pour la voix et l'audition.
Etudes de cas & travaux pratiques
  • Introduction à Python: algorithmes, calcul numérique, visualisation de données, fichiers et flux de bits,
  • Codage sans perte générique (ex: programmes gzip, bzip2, 7z),
  • Codage sans perte du signal audio. (ex: formats ALAC, FLAC, Shorten),
  • Codage prédictif de la voix (ex: technologies GSM, VoIP, codecs SILK, Speex),
  • Codage perceptuel du signal audio. (ex: formats MP3, AAC). 

Modalités d'évaluation

L'évaluation aura lieu sous forme de contrôle continu lors des travaux pratiques.

Modalités pédagogiques

Il est fortement conseillé aux étudiants de se munir de casques audio pour les travaux pratiques. Des fichiers de données, voix et musique, seront fournis mais il est préférable que chacun puisse produire ses propres fichiers de données. Pour cela, un micro (ou casque-micro pour la VoIP) et un CD audio seront nécessaires.

L'environnement complet de développement utilisé lors des travaux pratiques sera par ailleurs mis à disposition sous la forme d'une machine virtuelle VirtualBox. Les étudiants le souhaitant pourront donc utiliser leur ordinateur portable à condition d'avoir installé cette plate-forme au préalable.

Equipe pédagogique

Responsable(s)
Sébastien BOISGERAULT

Chargé(s) d'enseignement

Sigle S1916
Année 3ème année
Niveau Graduate 2nd year
Crédits ECTS 1
Coefficient 1
Nb. d'heures 12
Nb. de séances 10
Type de cours Enseignement spécialisé
Semestre 6
Période Printemps
Domaines
  • Informatique
  • Signal et imagerie
Dernière mise à jour:
09 Jun 2016 20:02 par Franck