Webradio - Définition

La diffusion

Modèles techniques de diffusion

Modèle client-serveur

Schéma de diffusion d'une webradio en client-serveur.

Dans ce modèle, une webradio génère un flux audio (voix des animateurs, chansons, jingles...) vers un serveur de lecture en continu qui se charge de le diffuser aux clients qui s'y connectent. Dans le cas d'une station classique, elle prépare le flux en studio (avec platines, ordinateurs, mixage, micros, etc.) qui est ensuite encodé : le signal analogique est codé dans un format numérique à l'aide d'un codec. Elle envoie ce flux audionumérique vers le serveur de lecture en continu, qui se charge de le redistribuer vers les auditeurs de la webradio. Bien souvent, les webradios n'ont pas à franchement parler de studio, et fonctionnent de manière beaucoup plus simpliste. Par exemple, dans le cas d'une radio qui diffuse de la musique, tout peut se faire directement en numérique : un lecteur multimédia se connecte au serveur de lecture en continu et joue une liste de titres plus ou moins aléatoirement. Une webradio peut techniquement diffuser des flux numériques d'autres sortes, par exemple de la vidéo, à l'aide des mêmes briques logicielles.

La principale différence avec les radios hertziennes est que le serveur de lecture en continu ne diffuse le flux qu'aux clients qui se connectent, là où les radios classiques diffusent des ondes en continu. C'est cette caractéristique qui justifie l'appellation client-serveur. Quand un auditeur (un client) se connecte à la radio (au serveur) via une page web, un lecteur multimédia, son ordinateur crée une connexion avec le serveur de lecture en continu. Ce dernier envoie alors le flux de données binaires dans cette connexion. Le flux binaire peut être codé en mp3, ogg, wma, RealAudio etc. La connexion peut se faire via un protocole standard ouvert (http par exemple) ou fermé (dont l'utilisation est protégée par brevet : par exemple rtsp). Le lecteur multimédia de l'auditeur décode alors le flux et convertit les données numériques de manière à ce que l'ordinateur puisse produire le signal audio qui permet à l'auditeur de l'écouter (par exemple, via une carte son).

Techniquement parlant, l'avantage de l'utilisation d'un serveur de lecture en continu réside principalement dans le fait que celui-ci est conçu pour cette activité. On pourrait en effet écouter des flux audios avec un serveur web classique. Un serveur de lecture en continu possède en plus généralement un tampon mémoire assez large contentant une partie du flux à diffuser, et qui permet d'une part de ne pas être trop tributaire de la charge de la machine ainsi que des accès disques (qui ralentiraient la diffusion et pourraient provoquer des « blancs » à l'écoute), mais aussi peut-être de pouvoir renvoyer rapidement des paquets manquant dans le cas d'une dégradation de la qualité de la connexion. De plus, il est en général capable de ré-encoder à la volée les flux, dans un autre format, avec une autre qualité, voire de procéder à des opérations telles que l'égalisation du niveau sonore (afin de garder à peu près le même niveau sonore, quel que soit le niveau de la source).

La limitation technique qui apparaît rapidement avec les webradios concerne la bande passante, principalement avec le modèle client-serveur. Ainsi, cent flux à 128 kilobits/seconde demandent 12 800 kilobits/seconde en bande passante, soit largement plus que ce qui est disponible actuellement pour une connexion Internet domestique, mais qui est accessible à un serveur relié à des connexions 100 mégabits/seconde ou 1 gigabit/seconde (liaisons professionnelles ou universitaires en général). Pour de telles webradios, il est courant de descendre la qualité de la diffusion à 64 voire 32 kbps (au détriment de la qualité du son), ainsi que de diffuser en monophonie. Dans le même ordre d'idée, les serveurs de lecture en continu sont souvent capables de rediriger les utilisateurs qu'ils ne peuvent servir vers des serveurs additionnels.

Ce modèle est le modèle le plus répandu. De nombreux hébergeurs proposent des offres de lecture en continu, et on peut citer un certain nombre de logiciels serveurs très répandus : SHOUTcast (commercial), Icecast (libre), Windows Media Server (commercial), Real Server (commercial). Le développement de l'ADSL et du haut débit en général en France pour les particuliers a certainement contribué à ce succès, et a également permis l'apparition et la croissance de nombreuses webradios, qui peuvent désormais diffuser avec des débits meilleurs, et donc des qualités meilleures.

Cependant, un certain nombre de critiques sont faites à l'égard du modèle client-serveur, et principalement de sa consommation de bande passante. Des alternatives à ce modèle (utilisé avec succès pour d'autres applications) ont été trouvées : cet article en liste quelques unes.

Modèle peer-to-peer

Les webradios peuvent aussi être transmises par peer-to-peer (en:Peercasting), ce qui soulage leurs serveurs et implique plus fortement les auditeurs.

Le flux audio généré par la webradio est encodé et transmis par un premier nœud (souvent dénommé nœud racine) à un ou plusieurs autres nœuds, qui sont les auditeurs. Ces auditeurs retransmettent à leur tour le flux qu'ils reçoivent à d'autres nœuds/auditeurs. Les auditeurs du flux deviennent donc des "répéteurs", et permettent ainsi à d'autres d'écouter la webradio.

Les nœuds s'organisent à l'aide d'un tracker, un serveur qui tient à jour une liste des pairs pour permettre aux nouveaux pairs de trouver quelqu'un à qui se connecter. Ces nouveaux pairs, une fois qu'ils se sont connectés, commencent à retransmettre à leur tour le flux pour d'autres pairs. Ils se déclarent alors auprès du tracker, qui pourra envoyer leur adresse à de futurs nouveaux pairs.

Avec cette méthode, plus une radio a d'auditeurs, plus elle peut en avoir d'autres : le nombre d'auditeurs possibles est donc adapté en permanence au succès de la webradio, contrairement au schéma de diffusion "classique" utilisant un serveur, où le nombre d'auditeurs simultanés possibles est déterminé par avance. Ce mode de diffusion permet également de réaliser des économies de bande passante, si et seulement si la webradio a un nombre important d'auditeurs. En effet, à nombre d'auditeurs réduit, ces protocoles ont une qualité de service très restreinte et sont souvent de qualité médiocre.

Le principal problème de cette technologie vient de la faible qualité de service lors des décrochages créés par la déconnexion de nœuds. Une solution possible serait de faire stocker aux auditeurs une certaine quantité du flux reçu (dans un tampon) pour pouvoir l'envoyer aux pairs qui en font la demande. Il est ainsi possible pour les pairs de reprendre la diffusion du flux quelques instants en arrière, en cas de déconnexion par exemple. Pour que cette méthode soit efficace et utilisable, il faut cependant que le tampon ait une taille suffisante.

Ce modèle est implémenté notamment par les programmes mercora (commercial) et PeerCast (libre).

Modèle multicast

Le multicast résout en partie le problème de bande passante rencontré par les serveurs de lecture en continu : en effet, ceux-ci envoient un flux, qui est ensuite répété par les routeurs à chaque intersection. Pour simplifier, si une webradio diffuse vers 2 auditeurs qui sont derrière le même routeur, mais qu'entre le serveur de la webradio et le routeur des 2 auditeurs, il y a 3 autres routeurs, la webradio va envoyer un unique flux à destination du groupe d'auditeurs. Ce flux va être transmis de la même manière qu'un flux classique (ou unicast) par les 3 routeurs intermédiaires. Lorsqu'il va arriver au dernier routeur, celui des deux auditeurs, ce routeur va dupliquer le stream : un stream pour chaque auditeur. Le principe reste identique quand on augmente le nombre d'auditeurs et de routeurs.

Ce modèle réduit donc les coûts de bande passante, mais le principal problème qui freine voire empêche son adoption, est le fait que les réseaux publics actuels ne supportent pas le multicast. Certains réseaux privés, comme ceux d'universités ou de centres de recherche sont équipés de routeurs multicast, mais le grand public n'y a en général pas accès. Par contre, les réseaux privés de certains fournisseurs d'accès à Internet sont équipés en multicast, et ceux-ci en profitent pour proposer des services en lecture en continu audio et vidéo complémentaires de l'offre d'accès à Internet.

Diffusion en direct et diffusion à la demande

Une webradio, qu'elle diffuse des programmes réalisés en direct ou qu'elle rediffuse des programmes pré-enregistrés, fait de la diffusion en direct, car on ne peut pas contrôler le flux : si on le démarre à deux instants différents, on n'aura pas les mêmes données audio. Tous les auditeurs connectés à une même webradio reçoivent le même flux audio simultanément, à quelques dixièmes de seconde près.

En revanche, la diffusion sur demande (on-demand streaming en anglais) permet de garder le contrôle sur le flux. On peut donc ré-écouter des contenus déjà diffusés. Si on démarre un flux à la demande à deux instants différents, on obtiendra les mêmes données.

La différence entre direct et à la demande est semblable à celle qui existe entre un CD audio d'une chanson et la même chanson entendue à la radio : si on a manqué le début de la chanson à la radio, on ne peut pas la reprendre depuis le début (direct), tandis qu'on garde le contrôle total sur la diffusion avec un CD (à la demande). La SACEM différencie d'ailleurs les webradios dans sa grille tarifaire en fonction de leur capacité à servir des contenus en flux ou à la demande (plus cher).

On peut noter la relative similitude entre diffusion à la demande et Podcasting (qui permet de récupérer le fichier audio chez soi pour l'écouter plus tard), même si le mode de diffusion est techniquement assez différent.

Formats de données

Un des formats audio les plus utilisés pour la lecture en continu est le MP3. Les débits binaires peuvent aller de 24 kilobits/seconde (lorsque les émissions ne diffusent que de la voix) à 320 kilobits/seconde (dans le cas diffusion d'enregistrements audio de meilleure qualité) dans ce format.

D'autres formats et extensions existent, souvent plus adaptés aux connexions basse vitesse (qui sont limitées à 56 kilobits/seconde en théorie et à environ 51 kilobits/seconde en pratique) ou à une ADSL modeste. Un minimum de qualité de son nécessite environ 128 kilobits/sec dans le format MP3, ce qui n'est possible qu'avec un lien intermédiaire ou haute vitesse.

Extension du MP3, le MP3Pro. Ce dernier double en lecture la qualité d'un flux reçu (un 64 kb/sec est égal alors à un 128 kb/sec). Au moins 2 lecteurs sont compatibles avec ce système de réduction de débit : JetAudio (le 'décodeur' mp3PRO y est intégré d'origine) et Winamp auquel il suffit d'ajouter le plug-in ou codec mp3PRO. Apparu après le MP3, l'AAC permet également dans un débit moindre, d'améliorer la qualité sonore restituée.

Parmi les formats ouverts pouvant être streamés, on peut citer Ogg Vorbis. Il permet, avec des débits inférieurs au MP3, mais supérieurs à l'AAC, de réaliser une certaine économie de bande passante.