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Tout ce qui touche la Haute-Fidélité numérique

Compression Mp3 et Vorbis : exemples à écouter

Message » 02 Déc 2018 19:02

Comme promis, voici une série d'exemples musicaux encodés en MP3 et en Vorbis à divers taux de compression destinés à illustrer la dégradation sonore.
Le Vorbis est un codec libre plus performant que le mp3, particulièrement à bas débit. Sa qualité est à peu près équivalente à celle de l'AAC.

Les taux de compression
J'ai retenu trois taux de compression : haute qualité, basse qualité, et qualité ridicule.
Les presets utilisés ciblent théoriquement des débits de 217 kbps, 128 kbps et 64 à 75 kbps respectivement.

On peut voir que les débits réels sont inférieurs. C'est probablement dû au fait que la plupart des extraits musicaux sont de bonne qualité. Les débits annoncés correspondent sans doute à ce qu'on obtient sur de la pop ultra-compressée.

Cliquez pour plus de détails sur les taux de compression :
Le taux de compression se caractérise par le débit en kilobits par seconde (kbps). Un wav en qualité CD a un débit fixe de 1411 kbps. Ce qui correspond à un fichier de 53 MB pour 5 minutes d'audio.
Le FLAC, format de compression sans pertes, pemet de réduire ce débit en atteingnant 700 à 1200 kbps.

Pour réduire davantage le débit, on est obligés de réduire la qualité de l'audio. C'est ce que font le mp3, le Vorbis, l'AAC, mais aussi le Dolby Digital et le DTS. Voici des exemples de taille de fichier pour une plage de 5 minutes :

WAV 16 bits 44100 Hz : 53 MB
FLAC 16 bits 44100 Hz : de 12 à 45 MB
Mp3 256 kbps : 10 MB
Mp3 192 kbps : 7 MB
Mp3 128 kbps : 5 MB
Mp3 64 kbps : 2.5 MB

Afin de conserver une qualité acceptable, le débit est variable tout au long du morceau. Il augmente lorsque beaucoup de fréquences sont présentes à fort niveau. Il diminue lorsque peu de fréquences sont présentes, et tombe presque à zéro dans les silences entre les plages.

C'est pourquoi les fichiers sont encodés non pas avec un débit fixe (CBR, Constant Bit Rate), qui donnerait une qualité variable, mais avec une qualité fixe, qui donne un débit variable en fonction du contenu musical (VBR, Variable Bit Rate).

Les encodeurs utilisés


Il existe un très grand nombre d'encodeurs Mp3 différents, et leur qualité est très variable. L'encodeur Mp3 le plus abouti est LAME. La version utilisée ici est la v3.100.0, avec l'interface Lamedrop.
La version de Vorbis utilisée est la version Libvorbis 1.3.6, avec l'interface Oggdrop.

Cliquez pour plus de détails sur les presets utilisés :
Pour la haute qualité, je me suis basé sur le mp3, qui est réputé atteindre le meilleur rapport qualité / taille avec le preset -V2, qui cible, en moyenne un débit de 217 kbps. On considère que monter plus haut est un gaspillage de débit pour ne gagner que très peu de qualité supplémentaire.
L'encodeur Vorbis a donc été réglé sur une qualité correspondant, en théorie, à ce débit, soit le preset -Q6.78.

Pour la qualité inférieure, les deux encodeurs ont été réglés sur un débit théorique moyen de 128 kbps, ce qui correspond au preset -V6.64 pour le mp3 et -Q4 pour le Vorbis.

Pour la plus basse qualité, j'ai visé 64 kbps, mais l'encodeur mp3 a produit des fichiers extrêmement médiocres de débit moyen égal à 31 kbps !
J'ai donc laissé l'encodeur Vorbis définir le débit cible avec le preset -Q0, qui correspond théoriquement à 64 kbps, puis j'ai ajusté à tâtons le preset du mp3 pour que les fichiers produits aient un débit assez proche, qui, dans le cas de ma sélection, est d'environ 55 kbps, ce qui conduit au preset -V9.39.
Ce preset comporte un passe-bas à 8000 Hz. Il n'est pas débrayable dans l'interface Lamedrop. On considère en effet que tenter d'encoder les fréquences supérieures en mp3 à un débit aussi bas déteriorerait de façon insupportable les fréquences musicales.


Les fichiers

Afin de comparer la qualité sonore dans les meilleures conditions, tous les fichiers ont été ajustés au même volume et convertis en Flac 44100 Hz 24 bits afin d'éviter le phénomène de clipping interne.

Cliquez pour de détails :
Lorsqu'on modifie les données en agissant sur certaines fréquences, le signal peut dépasser le 0 dB numérique.
Or, les bons lecteurs, tels que Foobar2000 et son plugin Replaygain, permettent déviter ce clipping en diminuant le volume avant le décodage du fichier. Le fichier original contient en effet les informations correspondantes à la forme du signal au-delà du 0 dB numérique.
Pour montrer la qualité véritable des fichiers compressés, j'ai tout reconverti en Flac 24 bits avec gestion du clipping interne.

Pour éviter toute perte de résolution, les fichiers ont été traités de la façon suivante :

Pour les exemples originaux :
Original -> conversion 24 bits -> volume -3.2 dB -> Flac 44100 Hz 24 bits.

Pour les fichiers compressés :
Original -> Compression Mp3 ou Vorbis -> Décodage avec Replaygain -3.2 dB -> Resampling 44100 Hz PPHS qualité standard pour les Mp3 16 kHz (-V9.39) et 32 kHz (-V6.64) -> Flac 44100 Hz 24 bits.

Vous pouvez télécharger tous les exemples en un seul fichier (589 MB) : https://drive.google.com/open?id=15RrzH ... RAsXzrGJqB

Les fichiers ont été tagués avec l'encodeur utilisé, le débit cible, et le débit réel avant conversion en Flac.
Toutes ces informations sont censées apparaître dans la colonne "titre" de votre lecteur multimédia :

Image

Vous pouvez également cliquer sur les liens ci-dessous pour les écouter dans votre navigateur.
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Message par Google » 02 Déc 2018 19:02

 
 
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Message » 02 Déc 2018 19:03

Rappel : Vous pouvez télécharger tous les exemples en un seul fichier (589 MB) : https://drive.google.com/open?id=15RrzH ... RAsXzrGJqB

Classique

Michel Corette - 1ere Leçon pour le Vendredy Saint, Catherine Greuillet, Philippe Foulon, Olivier Vernet.
Album : III Leçons de Ténèbres
(c) 1997 Ligia Digital

Soprano, orgue et violoncelle.
Très dynamique. La bande passante est atténuée et ne dépasse pas 19 kHz.

Original
Mp3 V2 / 167 kbps
Mp3 V6.64 / 84 kbps
Mp3 V9.39 / 47 kbps
Vorbis Q6.78 / 140 kbps
Vorbis Q4 / 82 kbps
Vorbis Q0 / 37 kbps

Sarband - Amano Morio
Album : All Roads Lead Home (Christmas compilation)
(c) 2017 The Muse Alliance

Voix et percussions, très belle prise de son.
La bande passante monte jusqu'à 22050 Hz.


Original
Mp3 V2 / 181 kbps
Mp3 V6.64 / 90 kbps
Mp3 V9.39 / 53 kbps
Vorbis Q6.78 / 165 kbps
Vorbis Q4 / 93 kbps
Vorbis Q0 / 41 kbps

Yoko Kanno - Fly up in the Air
Album : Macross Plus - original soundtrack plus ~ for fans only
(c) 1995 Victor

Orchestre philharmonique.
Très dynamique. La bande passante monte juqu'à 22050 Hz, mais seulement par instants.

Original
Mp3 V2 / 184 kbps
Mp3 V6.64 / 95 kbps
Mp3 V9.39 / 59 kbps
Vorbis Q6.78 / 154 kbps
Vorbis Q4 / 96 kbps
Vorbis Q0 / 44 kbps

Musique de film

Howard Shore - Helm's Deep
Album : The Lord of the Rings - The Two Towers - Original soundtrack
(c) 2002 Reprise records, Warner group

Cuivres, timbales et chorale. Belle spatialisation multipiste.
La bande passante s'arrête à 18 kHz. Il y a un parasite à 15800 Hz à -75 dB.

Original
Mp3 V2 / 184 kbps
Mp3 V6.64 / 97 kbps
Mp3 V9.39 / 55 kbps
Vorbis Q6.78 / 171 kbps
Vorbis Q4 / 103 kbps
Vorbis Q0 / 50 kbps

World

Sima Bina - Kurdish Lullaby
Album : Iranian lullabies
(c) 2009 Sima Bina

Instruments à cordes divãn et dotãr. Prise de son très proche.
La bande passante est violemment et irrégulièrement tronquée à 18 kHz. Signe que le CD est une copie de mp3 !

Original
Mp3 V2 / 151 kbps
Mp3 V6.64 / 84 kbps
Mp3 V9.39 / 48 kbps
Vorbis Q6.78 / 172 kbps
Vorbis Q4 / 110 kbps
Vorbis Q0 / 53 kbps

Pop, dynamique.

Bonnie Tyler - Here She Comes
Album : Metropolis Soundtrack
(C) 1984 CBS

Musique pop bien mixée. La dynamique est correcte et il n'y a aucun clipping.
La bande passante monte haut, puis est coupée à 20300 Hz.

Original
Mp3 V2 / 175 kbps
Mp3 V6.64 / 98 kbps
Mp3 V9.39 / 54 kbps
Vorbis Q6.78 / 173 kbps
Vorbis Q4 / 107 kbps
Vorbis Q0 / 57 kbps

Pop, compressée.

Katzenjammer - Demon Kitty Rag
Album : Le POP
(c) 2009 Propeller recordings

Pop ultra-compressée avec instruments acoustiques.
Pas de clipping malgré tout. Les fréquences montent à fond jusqu'à 22050 Hz.

Original
Mp3 V2 / 194 kbps
Mp3 V6.64 / 110 kbps
Mp3 V9.39 / 59 kbps
Vorbis Q6.78 / 217 kbps
Vorbis Q4 / 128 kbps
Vorbis Q0 / 62 kbps

Métal

Megadeth - Reckoning Day
Album : Youthanasia
(c) 1994 Capitol records

Métal avec mixage classique.
Dynamique très compressée, avec un peu de clipping à chaque temps. La bande passante monte à 22050 Hz.

Original
Mp3 V2 / 187 kbps
Mp3 V6.64 / 99 kbps
Mp3 V9.39 / 47 kbps
Vorbis Q6.78 / 191 kbps
Vorbis Q4 / 115 kbps
Vorbis Q0 / 62 kbps

Organectomy - Archaic Infestation
Album : Domain of the Wretched
(c) 2017 Unique Leader records

Métal avec mixage typique.
Dynamique écrasée, fort clipping. La bande passante monte à 22050 Hz.

Original
Mp3 V2 / 191 kbps
Mp3 V6.64 / 110 kbps
Mp3 V9.39 / 55 kbps
Vorbis Q6.78 / 217 kbps
Vorbis Q4 / 128 kbps
Vorbis Q0 / 67 kbps

Techno trance

Man with no Name - Teleport
Album : 10 Years of Trance compilation
(c) 1994 Dragonfly records

Sonorités typiques techno trance.
Dynamique correcte. Pas de clipping. Bande passante tronquée à 20500 Hz, avec parfois une pointe à 22050 Hz. Le CD est peut-être une copie de Mp3 !

Original
Mp3 V2 / 204 kbps
Mp3 V6.64 / 118 kbps
Mp3 V9.39 / 64 kbps
Vorbis Q6.78 / 202 kbps
Vorbis Q4 / 110 kbps
Vorbis Q0 / 63 kbps

Asia 2001 - Kalimba
Album : Live
(c) 1996 Trans'pact

Sonorités typiques goa trance
Dynamique correcte. Quasiment pas de clipping. Bande passante tronquée à 20500 Hz.

Original
Mp3 V2 / 203 kbps
Mp3 V6.64 / 118 kbps
Mp3 V9.39 / 59 kbps
Vorbis Q6.78 / 208 kbps
Vorbis Q4 / 124 kbps
Vorbis Q0 / 63 kbps

Killer samples

Asia 2001 - Kalimba
Album : Live
(c) 1996 Trans'pact

Salves de fréquences glissantes accélérées.
L'encodeur ne sait pas s'il a affaire à des transitoires ou à des harmoniques.

Original
Mp3 V2 / 216 kbps
Mp3 V6.64 / 133 kbps
Mp3 V9.39 / 68 kbps
Vorbis Q6.78 / 250 kbps
Vorbis Q4 / 115 kbps
Vorbis Q0 / 56 kbps

Autechre - Second Bad Vilbel
Album : Anvil Vapre
(c) 1995 Warp records

Bruit transitoire (ça ne s'invente pas !) et sa décroissance, accompagné d'un signal suraigu vobulé. Double problème de transitoires mal définies et de masquage.

Original
Mp3 V2 / 264 kbps
Mp3 V6.64 / 151 kbps
Mp3 V9.39 / 50 kbps
Vorbis Q6.78 / 244 kbps
Vorbis Q4 / 96 kbps
Vorbis Q0 / 47 kbps

Spahm.
Origine inconnue. Merci de m'indiquer les références si vous reconnaissez cet extrait.

Sonorité dance typique faite de trains d'impulsions.
L'encodeur ne sait pas s'il a affaire à des transitoires ou à des harmoniques.

Original
Mp3 V2 / 296 kbps
Mp3 V6.64 / 203 kbps
Mp3 V9.39 / 97 kbps
Vorbis Q6.78 / 441 kbps
Vorbis Q4 / 181 kbps
Vorbis Q0 / 113 kbps

Drone
Origine inconnue. Merci de m'indiquer les références si vous reconnaissez cet extrait.

Transitoires aiguës avec effet de masque par une fréquence élevée.

Original
Mp3 V2 / 229 kbps
Mp3 V6.64 / 134 kbps
Mp3 V9.39 / 75 kbps
Vorbis Q6.78 / 210 kbps
Vorbis Q4 / 94 kbps
Vorbis Q0 / 47 kbps

Très basses fréquences

Jean-Michel Jarre - Aero Opening
Album : Aero
(c) 2004 Warner

Petit test pour montrer que la compression ne limite absolument pas la bande passante vers le bas.
Fondamentale de 32 Hz sur le canal gauche.

Original
Mp3 V9.39 / 51 kbps
Vorbis Q0 / 46 kbps

Merci à Dagda pour les suggestions métal et pop.
Dernière édition par Pio2001 le 02 Déc 2018 19:44, édité 2 fois.
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Message » 02 Déc 2018 19:30

Sacré travail :o
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Message » 02 Déc 2018 20:22

Bonsoir,

Merci pour ce sujet et ce travail que je viens de relayer dans la rubrique casques. :thks:


Bonne soirée.
ajr
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Message » 02 Déc 2018 20:42

Oui, ça a été long Image

Ce qui me frappe, avec ce retour en arrière vers les fortes compressions, c'est la qualité très élevée qu'on obtient, même sous les 100 kbps.

A ce sujet, j'ai deux concerts donnés en collaboration avec Radio France dont le son comporte des artefacts très audibles.
J'ai enregistré, en replay sur le site web de Radio France, un concert de Gombodorj Byambajargal donné au théatre des Abbesses. Le son est entaché d'artefacts permanents, correspondants à peu près à du Vorbis ou à du mp3 d'environ 70 / 80 kbps.
Autre exemple, sur Youtube : un concert des musiciens de Saint-Julien et de la Maîtrise de Radio France donné à la cathédrale d'Elne, au festival de Radio France et Languedoc-Roussillon. On peut entendre sur cette retranscription des artefacts correspondants à peu près à du Vorbis 100 kbps ou à du mp3, disons 140 kbps : https://youtu.be/2Ios-NT0fNI?t=772
J'ignore si la vidéo Youtube vient directement d'un studio ou si c'est une captation à la télévision.

En fait, le son est tellement bizarre que me demande s'ils n'utilisent pas encore ce vieux codec qui équipait leur camion pour les retransmisions en direct dans les années 1990. Il me semble que c'était de l'ATSC 256 kbps.
Si c'est ça, il est grand temps de changer, parce que les voix ont tendance à grincer :wink: !
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Message » 02 Déc 2018 20:43

ajr a écrit:Merci pour ce sujet et ce travail que je viens de relayer dans la rubrique casques. :thks:


Bonne idée. Les défauts sont beaucoup plus facilement audibles au casque que sur des enceintes. Même sur des écouteurs médiocres.
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Message » 15 Déc 2018 12:10

Cool :)
J'avais déjà fait des tests dans mon coin il y a un moment, entre un vieux codec MP3 Fraunhofer (autour des 2000) et les dernier LAME ... il y a eu un gros travail sur la qualité à taux de compression fort !

Je pensais que tu allais utiliser Fleshgod Apocalypse tiens ? :)

D.

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Message » 15 Déc 2018 18:21

C'est marrant de voir comment le codec travail en faible taux :)
Façon vieille radio sur le MP3, beaucoup mieux avec le Vorbis !

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Message » 15 Déc 2018 18:25

MERCI BCP PIO !!!

Je vais tester cela demain

Tu n'as pas les fichiers originaux en lossless ?
Tu as comparé avec du lossless 16/44 ?

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Message » 15 Déc 2018 19:08

Les fichiers sont en FLAC pour l'original.
Là c'est du 24/44 ... les morceaux que j'ai donnés étaient en 16/44, je n'ai pas entendu de différence entre le 16 bits et le 24 bits !

D.

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Message » 15 Déc 2018 22:06

Dagda a écrit:Je pensais que tu allais utiliser Fleshgod Apocalypse tiens ? :)


Oui, l'extrait m'avait paru tout-à-fait typique du son métal, mais quand j'ai fait les essais de compression, je me suis aperçu qu'il ne présentait aucune difficulté pour les encodeurs. Je me suis donc tourné vers Organectomy, qui contient des hautes fréquences plus difficiles à encoder.

Pour l'autre extrait (Megadeth), je voulais quelque chose qui ne soit pas un piège pour codec, mais un simple exemple de bon son dans le style, pour montrer ce qui se passe dans des conditions normales.

Dagda a écrit:C'est marrant de voir comment le codec travail en faible taux :)
Façon vieille radio sur le MP3, beaucoup mieux avec le Vorbis !


Oui, c'est délibéré. Cet effet ne fait pas partie du codec lui-même. C'est un filtre passe-bas appliqué sur le wav avant que la compression ne démarre.
Suite à de nombreuses écoutes, les développeurs du codec ont déterminé qu'il valait mieux perdre d'office tout le haut du spectre, et garder une qualité acceptable en-dessous, plutôt que d'envoyer toutes les fréquences à la compression pour un résultat horrible.
Il aurait été intéressant de comparer avec le même réglage, mais sans le passe-bas. Mais l'interface que j'utilise (LameDrop) ne le permet pas. Pour cela il faut utiliser l'encodeur en version ligne de commande.

Dagda a écrit:Les fichiers sont en FLAC pour l'original.


Oui, le lossless est fourni à chaque fois.

Dagda a écrit:Là c'est du 24/44 ... les morceaux que j'ai donnés étaient en 16/44, je n'ai pas entendu de différence entre le 16 bits et le 24 bits !


Il y a juste une différence de volume. Les "originaux" que j'ai postés ont un niveau plus bas, que j'ai déterminé en regardant l'ajustement Replaygain le plus important parmi tous les fichiers compressés, Replaygain étant paramétré en mode "prevent clipping according to peak".
Tous les extraits ont été alignés sur ce niveau. C'est pour ça que je les ai tous mis en 24 bits, pour éviter les pertes dues au changement de niveau.
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Message » 16 Déc 2018 15:39

Et foobar avec codec LAME... il y a le filtre passe bas ?

Pourquoi ne pas avoir utilisé le début de Aero avec le coup d'infra ... ou alors c'est qu'il n'est pas si bas que ça ?

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Message » 16 Déc 2018 16:24

Dagda a écrit:Et foobar avec codec LAME... il y a le filtre passe bas ?


Je ne sais pas. Je ne savais pas qu'il contenait le codec. Je n'ai pas essayé.

Dagda a écrit:Pourquoi ne pas avoir utilisé le début de Aero avec le coup d'infra ... ou alors c'est qu'il n'est pas si bas que ça ?


Je n'ai pas fait de catégorie basses fréquences, parce qu'elles ne posent aucune difficulté aux encodeurs. Elles ne contiennent pratiquement pas d'information, et il n'y a jamais de pertes à ce niveau. J'ai une piste avec une fondamentale de 11 Hz, et une fois encodée, d'après le spectrogramme, le 11 Hz est toujours là.
J'ai juste pris le premier exemple que j'ai trouvé et je n'ai mis que du très bas débit, juste pour le montrer.
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Message » 16 Déc 2018 17:38

Pio2001 a écrit:Bonne idée. Les défauts sont beaucoup plus facilement audibles au casque que sur des enceintes. Même sur des écouteurs médiocres.


Testé sur mon PC portable avec casque Sennheiser Momentum notamment sur Catherine Greuillet, je dois être sourd ou le matos est vraiment pourri (le DAC du PC ne doit pas être le top) mais pas entendu de différence.

Donc si différence constatée, je serai intéressé d'avoir le retour (quel morceau, à quel moment du morceau, sur quel détail) et le matos utilisé :D Ca me permettra de juger l'urgence ou non de consulter un ORL :mdr:

En tous cas, merci pour le travail :bravo:
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Message » 16 Déc 2018 19:11

superjoker a écrit:Testé sur mon PC portable avec casque Sennheiser Momentum notamment sur Catherine Greuillet, je dois être sourd ou le matos est vraiment pourri (le DAC du PC ne doit pas être le top) mais pas entendu de différence.

Donc si différence constatée, je serai intéressé d'avoir le retour (quel morceau, à quel moment du morceau, sur quel détail) et le matos utilisé :D Ca me permettra de juger l'urgence ou non de consulter un ORL :mdr:


Ici, pour écouter les différences, j'utilise mon casque Beyer DT-880 pro. Il a plus d'aigus que mon Sennheiser HD-600. Plus tu auras de hautes fréquences, plus la différence sera facile à entendre.
La source est la sortie casque du PC. J'ai coupé la chaudière pour être dans le silence.
Je met à part les versions mp3 V9, qui ont la bande passante complètement coupée.

L'extrait avec Cathrine Greuillet un de ceux où la différence est la plus ténue, quasi inaudible. Il s'encode comme dans du beurre.
L'extrait Vorbis Q0 (37 kbps) est le seul qui est facile à différencier : le violoncelle glougloute. Mais le plus évident est le bruit de fond de la salle, au tout début, juste avant la première note. Il est haché, et en mono, alors que sur l'original, il est continu et en stéréo. ABX 8/8.
J'arrive encore à entendre la différence sur le mp3 V6 (84 kbps), mais c'est déjà plus difficile. J'écoute à partir de la note la plus basse de la première descente du violoncelle. Le timbre du violoncelle a tendence à glouglouter très légèrement, alors que sur l'original, le raclement de l'archet est franc et droit. ABX 8/8.
Je n'arrive pas à différencier les autres.

L'extrait le plus facile à différencier est le killer sample Second Bad Vilbel (Drone aussi, mais il est insupportable à écouter).
Sur le mp3 V2 (264 kbps), le tout début est moins net. Sur l'original, le son craque et claque de façon brutale et hachée. Sur le mp3, il y a au tout début un souffle, comme un son de frottement sur une étoffe, qui n'est pas dans l'original. ABX 8/8.
Le Vorbis Q6 (244 kbps) est meilleur. J'écoute le deuxième raclement. Il commence net, mais au milieu du raclement, il y a comme des crissements supplémentaires qui ne sont pas dans l'original. ABX 8/8.

Dans les extraits musicaux, un des plus faciles est Organectomy.
Dans le mp3 V2 (191 kbps), les cymbales tout au début glougloutent. ABX 8/8.
Dans le Vorbis Q6 (217 kbps), leurs attaques sont moins nettes. ABX 8/8.

L'extrait de Sima Bina est aussi assez facile. Les notes jouées sont gargouillantes. On a envie que l'instrument tousse un bon coup pour s'éclaircir la gorge.
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