Compression, taille de fichier et qualité sonore : WAV, FLAC ou MP3

Le WAV est un format audio non compressé : ce conteneur conserve l'enregistrement échantillon par échantillon, sans rien retirer. Le FLAC applique une compression sans perte, le MP3 une compression avec perte, définitive. Le format décide de la taille du fichier, de l'espace de stockage et de la qualité sonore.

Ce que contient réellement un fichier WAV

WAV est l'abréviation de Waveform Audio File Format, un standard publié par Microsoft et IBM en août 1991, dans leur spécification commune des interfaces multimédias pour Windows, comme le rappelle la notice de format de la Bibliothèque du Congrès américain. Il ne s'agit pas d'un codec mais d'un conteneur : le format décrit la manière de ranger les données dans le fichier, pas la manière de les compresser. Dans l'immense majorité des cas, ce conteneur abrite du PCM linéaire, c'est-à-dire la suite brute des valeurs mesurées à chaque échantillon, sans aucun traitement.

Le conteneur RIFF et ses chunks

La structure vient du Resource Interchange File Format, le RIFF, lui aussi mis au point par Microsoft. Un fichier WAV s'ouvre sur un chunk d'en-tête qui annonce la fréquence d'échantillonnage, le nombre de bits par échantillon, le nombre de canaux et la taille totale, puis enchaîne sur le chunk de données audio proprement dit. Cet en-tête canonique tient en 44 octets : tout le reste du fichier est du signal. C'est cette simplicité qui rend le WAV lisible par tous les logiciels de montage audio et par tous les systèmes d'exploitation, sans exception notable depuis trente ans.

Les valeurs qui comptent sont peu nombreuses. La fréquence d'échantillonnage fixe la bande passante restituée : à 44,1 kHz, l'enregistrement monte jusqu'à 22,05 kHz, ce qui couvre l'audition humaine. La profondeur en bits fixe la dynamique disponible, environ 96 dB en 16 bits et 144 dB en 24 bits. Le nombre de canaux, enfin, double la taille du fichier quand on passe du mono au stéréo.

Qu'est-ce que le format audio WAV ?

Le format audio WAV est un conteneur de fichier audio créé par Microsoft et IBM en 1991, fondé sur la structure RIFF. Il stocke le plus souvent du signal PCM non compressé, ce qui en fait le format de référence pour la production et le mastering, au prix d'une taille de fichier élevée.

Quels sont les avantages du format WAV ?

Le WAV n'applique aucune compression, donc aucune dégradation, et supporte un nombre illimité d'éditions successives. Sa structure est si simple qu'aucun lecteur ni aucun logiciel de montage ne le refuse, et son décodage ne demande pratiquement aucune puissance de calcul.

Trois familles de compression, et non trois formats

Comparer le WAV, le FLAC et le MP3 revient à comparer trois manières de traiter les mêmes données. La première famille ne compresse rien : le WAV et l'AIFF, son équivalent né du monde Apple sous le nom d'Audio Interchange File Format, écrivent le signal tel quel. La deuxième compresse sans perte : le FLAC, acronyme de Free Lossless Audio Codec, et l'ALAC d'Apple atteignent un taux de compression de trente à cinquante pour cent selon le matériau, et la décompression restitue un fichier rigoureusement identique à l'original. La troisième famille compresse avec perte : le MP3, contraction de MPEG-1 Audio Layer III, l'AAC pour Advanced Audio Coding, l'OGG Vorbis et le WMA écartent une partie du signal que l'oreille perçoit mal, et cette partie est irrécupérable.

Le calcul qui explique toutes les tailles

Le débit d'un fichier non compressé se calcule directement : fréquence multipliée par la profondeur en bits multipliée par le nombre de canaux. En qualité CD, cela donne 44 100 fois 16 fois 2, soit 1 411 kbit/s, ou près de 10 Mo pour chaque minute d'enregistrement. En 48 kHz et 24 bits, la norme des studios professionnels et de la télévision, le débit monte à 2 304 kbit/s et l'espace occupé atteint environ 17 Mo par minute. Un MP3 à 320 kbit/s tombe à 2,4 Mo par minute, et le même morceau à 128 kbit/s ne pèse plus qu'un peu moins d'un mégaoctet.

Ce calcul suffit à arbitrer la plupart des situations concrètes. Une collection de quelques centaines de bruitages courts tient sans difficulté en WAV ; une bibliothèque de plusieurs milliers de morceaux complets change de dimension. Les formats proposés au moment du téléchargement audio répondent d'ailleurs à cette logique : le fichier de travail et le fichier de livraison n'ont pas les mêmes contraintes.

Quelle est la différence entre WAV et MP3 ?

Le WAV conserve la totalité des données enregistrées, le MP3 en supprime une partie jugée peu audible pour réduire la taille du fichier d'environ soixante-quinze à quatre-vingt-dix pour cent. La différence s'entend surtout sur les débits faibles, sur les sons riches en aigus et après plusieurs réencodages successifs.

Les huit formats audio qu'on croise vraiment

Le tableau ci-dessous résume ce qui sépare les formats les plus répandus. Les tailles sont données pour une minute de stéréo en qualité CD, hors métadonnées.

Deux absents méritent une mention. Le Dolby Digital, aussi appelé AC-3, ne se choisit pas au moment de l'export d'un morceau : c'est un format de diffusion multicanal, celui du DVD, du disque Blu-ray et de la plupart des installations de home cinéma. L'Opus, plus récent et conçu au sein du même projet libre que l'OGG, s'impose peu à peu dans la visioconférence et la voix en temps réel, là où la latence compte davantage que la fidélité.

Choisir selon la destination du fichier

La question n'est jamais de savoir quel format est le meilleur dans l'absolu, mais lequel convient à l'étape suivante du projet. Un fichier qui va encore être retravaillé et un fichier qui va simplement être écouté n'ont pas les mêmes exigences.

Production, montage et mastering

Tout ce qui doit encore être édité reste en WAV ou en AIFF, en 48 kHz et 24 bits. La raison n'est pas la qualité d'écoute, qui serait déjà excellente en compressé, mais l'accumulation des traitements : chaque égalisation, chaque compression dynamique et chaque changement de niveau se calcule sur les données disponibles. Partir d'un fichier déjà amputé revient à travailler une matière abîmée, et les artefacts deviennent audibles là où l'original les aurait absorbés. C'est aussi à ce stade que se vérifie le niveau de sortie, dont la normalisation audio en LUFS fixe les cibles selon la plateforme visée.

Diffusion professionnelle

La télévision, la radio et le cinéma demandent du WAV à 48 kHz, souvent dans sa variante Broadcast Wave Format, qui ajoute un chunk d'horodatage et d'identification sans changer la lecture du fichier. Un diffuseur qui reçoit un MP3 le refuse, non par principe mais parce qu'il va lui-même réencoder le programme pour son propre canal : partir d'un fichier déjà compressé ajouterait une génération de perte à une chaîne qui en compte déjà plusieurs.

Podcast, voix off et vidéo en ligne

Le travail se fait en WAV, la livraison en MP3 ou en AAC. Pour un habillage sonore de podcast, un débit de 128 kbit/s en mono suffit largement à la parole, et monter à 192 ou 256 kbit/s se justifie dès qu'un lit musical accompagne la voix. Sur une vidéo destinée au web ou au streaming, la bande son subit de toute façon le réencodage de la plateforme : livrer un WAV au moment de l'export du montage évite d'empiler deux compressions, mais la différence perceptible entre un WAV et un MP3 à 320 kbit/s en entrée de chaîne reste inaudible une fois la vidéo publiée.

Ambiances longues et écoute en continu

Une piste destinée à tourner pendant des heures, comme une musique de relaxation pour dormir et méditer, pose un problème que les morceaux courts ignorent : en WAV, le poids grimpe vite et le plafond de 4 Go du format classique se rapproche dès que la durée dépasse quelques heures en qualité CD. Pour la lecture, un FLAC ou un MP3 à débit élevé suffit. Le fichier de travail reste en revanche en WAV tant que la boucle, ses raccords et ses fondus sont retouchés, et l'export vers le format de lecture n'a lieu qu'une seule fois, à la fin.

WAV ou MP3 : quel format choisir ?

On choisit le WAV pour tout fichier qui sera encore modifié, mixé ou diffusé par un tiers, et le MP3 pour un fichier destiné à être simplement écouté ou partagé en ligne. Le critère n'est pas la qualité perçue mais le nombre de traitements qui restent à subir.

Pourquoi choisir le format WAV pour la diffusion ?

Parce que le diffuseur applique sa propre compression avant émission. Lui fournir un fichier non compressé évite d'ajouter une perte à celle que sa chaîne technique produira de toute manière, et garantit que le rendu final ne cumule qu'un seul encodage.

Comment utiliser le format WAV dans la production audio ?

On enregistre, on importe et on exporte en WAV 48 kHz 24 bits à chaque étape du projet, en gardant le master dans ce format. La conversion vers un format compressé n'intervient qu'à la toute dernière étape, une fois le mixage et le mastering terminés.

Archivage : le seul terrain où le FLAC devance le WAV

Pour conserver un fonds sonore sur plusieurs années, le WAV montre trois limites que le FLAC ne connaît pas. La première est sa taille : à espace de stockage égal, une bibliothèque en FLAC contient près du double de musique en haute qualité, sans le moindre compromis. La deuxième est une contrainte technique héritée du RIFF, dont le champ de taille est codé sur 32 bits : un fichier WAV standard s'arrête à 4 Go, soit environ six heures en qualité CD. Les extensions RF64 et Broadcast Wave Format lèvent ce plafond, mais tous les logiciels ne les reconnaissent pas.

La troisième limite concerne les métadonnées. Le WAV les gère mal : le chunk prévu à cet effet est peu standardisé, et selon le lecteur utilisé le titre, l'auteur ou l'année se perdent silencieusement d'un logiciel à l'autre. Le FLAC embarque au contraire un système de champs libres bien supporté, et il inscrit dans son en-tête une empreinte de contrôle du signal d'origine. Cette empreinte permet de vérifier, dix ans plus tard, qu'aucun octet du fichier n'a été altéré par un disque dur vieillissant, ce qu'aucun WAV ne sait faire. Un catalogue construit comme une banque de sons en ligne gagne donc à conserver ses masters en FLAC et à produire les fichiers de travail à la demande.

Quels formats audio sont compatibles avec WAV ?

Tout logiciel de montage audio lit et écrit le WAV, et la conversion vers l'AIFF, le FLAC ou l'ALAC se fait sans aucune perte puisque ces formats stockent les mêmes données. Les conversions vers le MP3, l'AAC, l'OGG Vorbis et le WMA sont possibles mais définitives.

Convertir : ce qui se récupère et ce qui ne revient jamais

Une conversion entre deux formats sans perte est réversible dans les deux sens. Passer un WAV en FLAC, puis ce FLAC de nouveau en WAV, redonne un fichier strictement identique au premier, octet pour octet. On peut donc archiver en FLAC sans hésitation et régénérer le WAV le jour où un logiciel exigeant le réclame.

Une conversion depuis un format avec perte, en revanche, ne répare rien. Transformer un MP3 en WAV multiplie le poids du fichier, de quatre à plus de dix fois selon le débit du MP3 de départ, et ne restitue aucune des données supprimées à l'encodage : le résultat est un fichier volumineux dont la qualité reste exactement celle du MP3 de départ. Le seul cas où l'opération se justifie est technique, lorsqu'un matériel ou un logiciel ancien n'accepte que du PCM non compressé.

Le piège le plus courant reste le réencodage en cascade. Reprendre un MP3, le modifier et l'exporter de nouveau en MP3 ajoute une seconde génération de perte à la première, et l'effet se cumule à chaque passage. Mieux vaut conserver le master non compressé et régénérer le fichier de livraison à partir de lui, comme on repart du fichier d'origine plutôt que d'une copie retaillée quand on ajuste le BPM et la tonalité d'une boucle.

Comment convertir un fichier en WAV ?

N'importe quel éditeur audio ou convertisseur en ligne effectue l'opération, en demandant la fréquence et la profondeur de sortie, généralement 48 kHz et 24 bits. La conversion n'améliore jamais un fichier compressé : elle se justifie pour la compatibilité, pas pour la qualité.

Les quatre erreurs qui coûtent le plus cher

Elles reviennent toutes à confondre le format de travail et le format de livraison.

• Archiver en MP3. Le gain d'espace est réel, mais le fonds devient définitivement inexploitable pour toute reprise sérieuse. Le FLAC offre la moitié de ce gain sans aucune contrepartie.
• Réencoder plusieurs fois. Chaque passage par un format avec perte ajoute des artefacts qui ne s'annulent pas. Trois générations suffisent à rendre le son métallique sur les cymbales et sur les voix.
• Mélanger les fréquences d'échantillonnage. Importer du 44,1 kHz dans un projet en 48 kHz force un rééchantillonnage à la volée dont la qualité varie selon le logiciel. Fixer la fréquence du projet avant d'importer le premier fichier évite le problème.
• Livrer un WAV là où un MP3 suffit. Envoyer 400 Mo de fichiers à un client qui va les écouter dans son navigateur n'apporte rien et complique l'échange.

Une dernière précaution ne relève pas de la technique mais de l'usage : le format d'un fichier ne dit rien des droits qui s'y attachent. Un WAV téléchargé et un MP3 téléchargé sont soumis à la même licence audio, et la conversion d'un format vers l'autre ne modifie évidemment aucune des conditions d'utilisation acceptées au départ.