Аудио форматы без потерь

Вы помните, как несколько лет назад самым популярным музыкальным форматом был файл MP3

Вы помните, как несколько лет назад самым популярным музыкальным форматом был файл MP3? В истории музыки не было более слабого периода из-за ухудшения качества, которое она принесла против компакт-диска. Сегодня, однако, ожидания для звукового класса значительно возросли, и технический прогресс улучшает музыкальную запись, создавая форматы без потерь. Давайте начнем с объяснения с самого начала.

Компакт-диск Digital Audio (CD-DA) - это цифровой стандарт звука, используемый для записи звуков на CD. Первые диски были выставлены на продажу в 1982 году, а три года спустя мы смогли выбрать из 6000 музыкальных альбомов. Сегодня самое интересное - это музыкальные параметры, которые мы часто будем сравнивать с аудиоформатами с потерями или, прежде всего, с аудиоформатами без потерь.

Сегодня самое интересное - это музыкальные параметры, которые мы часто будем сравнивать с аудиоформатами с потерями или, прежде всего, с аудиоформатами без потерь

Стандарт CD-DA характеризуется:

  • Частота дискретизации 44,1 кГц,
  • Разрешение 16 бит на выборку,
  • Пропускная способность звука 1 411,2 кбит / с

С такими параметрами мы можем записать 74 минуты музыки на стандартный CD, разделенные на отдельные дорожки или в одной последовательности. На CD были попытки эволюционировать в более плотно записанные дорожки, что дало нам дополнительные 5 минут записи. Однако это не сработало ради самих игроков, у которых часто возникали проблемы с чтением таких «забитых» дисков. Поэтому можно сказать, что Audio CD в неизменном виде продолжается и по сей день, так что прошло уже почти 40 лет!

Компьютеры, форматы WAV и MP3

1990-е - это, конечно, безумное развитие компьютеров. Почти каждое домашнее хозяйство покупало компьютер, а люди, играющие в пиратов, обменивались собственными играми, программами и музыкой. Самый простой способ получить музыкальный диск - это скопировать на второй диск. Изображение диска было сделано в соотношении 1: 1, а затем записано на чистый компакт-диск. Однако количество компакт-дисков, которое мы хотели получить, увеличило стоимость даже покупки дорогих дорогих компакт-дисков. Мы стали относиться к компьютеру как к проигрывателю и, прежде всего, к хранилищу наших дисков на жестком диске компьютера. Так появились первые форматы сжатия и кодирования файлов.

WAV - формат файла, разработанный Microsoft и IBM и введенный в эксплуатацию в 1991 году. Прежде всего, он был разработан как несжатый способ хранения музыки с аудио компакт-дисков. Дорожки в режиме 1: 1 с помощью простого программного обеспечения можно переносить с компакт-дисков на содержимое жесткого диска компьютера. Однако этот формат имеет один существенный недостаток - размер файла. Отдельные песни занимают 25-40 МБ, целые платы - до 700 МБ. Как вы, наверное, помните, первые жесткие диски эффективно препятствовали созданию домашней аудио библиотеки в этом формате. У нас может быть максимум таких записей.

Так родился формат MP3 , основным предположением которого было уменьшение размера файлов. Компакт-диск обеспечивал звуковую полосу пропускания 1411,2 кбит / с, в то время как самый популярный файл MP3 в то время составлял 128 кбит / с. Вам не нужно быть экспертом, чтобы заметить, что это сокращение в одиннадцать раз! Размер, однако, сделал свое дело - этот файл занял 3-4 МБ, и это было удивительное облегчение для места хранения наших компьютеров. Примерно в 1998 году появились первые MP3-плееры, музыка с компьютеров переехала с нами на улицу, а затем ушла в память мобильных телефонов.

С 2000 года изменились и рынок, и потребитель, и они ожидали от звука гораздо большего, чем раньше. В погоне за качеством эволюционировал также формат MP3 до уровня 320 кбит / с - эти файлы стали обрабатываться как файлы более высокого качества. Они заняли немного больше места, но портативные воспоминания и жесткие диски также увеличили их богатство. Все шло в правильном направлении - лучшее качество звука - без потери звука некоторых звуков.

Что такое сжатие звука без потерь

Предполагается, что для формата без потерь мы рассматриваем файл с пропускной способностью звука, равной или большей, чем у CD: 1 411,2 кбит / с. Однако алгоритмы сжатия без потерь отличаются от прежних главным образом тем, что они не обрезают звуки и экономят на других аспектах. Например, было замечено, что если в песне есть тишина, ее можно описать в алгоритме по мере того, как он длится, а не так, как описано до сих пор, описывая доли секунды после доли секунды при отсутствии музыки. Вторым примером является, например, музыка, где различия между левым и правым каналом невелики. Таким образом, такая композиция может быть закодирована как моносигнал с разделением и раздельным кодированием только различий в воспроизведении соответствующих каналов. Этот тип трюков инженеры разработали довольно много - помня самое важное - после расшифровки песни мы должны слышать музыку в качестве оригинального исполнения.

Сжатие - это, по определению, упаковка файла меньшего размера. Как мы помним из предыдущих абзацев, файлы типа Wav занимали много места, поэтому такие действия были рассмотрены. С файлами без потерь сжатие не столь впечатляюще, как ранее упомянутые MP3 128 кбит / с (сокращение в одиннадцать раз). Здесь мы имеем дело со значениями в 2-4 раза меньших файлов по сравнению с форматом CD-DA. Это все еще в значительной степени с учетом самого важного - без потерь.

Форматы качества звука без потерь

Среди самых популярных стандартов мы находим:

Flac - это формат, который выделяется как самый быстрый и наиболее часто используемый файл кодеков без потерь. Он основан на документации Open Source, не защищен патентами, и его реализация на новых устройствах бесплатна, что, вероятно, определило его наибольшую популярность.

Бесплатный кодек без потерь (FLAC) - это формат, разработанный в 2001 году и постоянно развивающийся. Его последняя версия стала общедоступной в январе 2017 года и принесла много поправок и изменений. Это уменьшает размер файла до 50-70% от исходного и может содержать сигналы от моно, через стерео до восьмиканальных звуковых дорожек.

Формат Flac поддерживает, например:

- компьютеры
- мобильные телефоны
- портативные плееры
- стереоресиверы и домашний кинотеатр
- потоковые плееры

Бесплатный Lossless Audio Codec - это также кодек, обычно используемый для продажи музыки в Интернете после файлов MP3. Если вы хотите купить музыку без потерь качества - выберите этот формат.

  • WMA / Windows Media Audio 9 без потерь

Первоначальный формат WMA родился в Microsoft около 2000 года для улучшения качества файлов MP3. Создатели хотели, чтобы качество музыки было максимально приближено к компакт-диску, и, хотя тогда этого не произошло, этот формат все равно выиграл качество файлов MP3.

Однако алгоритм был обновлен, и в 2003 году была создана его версия без потерь - Windows Media Audio 9 Lossless с идентичным расширением файла .wma, но несовместимая с более ранним стандартом.

WMA 9 Lossless создает дубликат исходного файла в соотношении 1: 1, бит за битом со сжатием 2: 1 или 3: 1 в зависимости от сложности музыки. К сожалению, этот формат, основанный на лицензиях Microsoft, стоил своего и не имел слишком много реализаций в устройствах Hi-Fi. Он популярен только среди пользователей Windows, и они чаще выбирают формат Flac из-за его общедоступности.

  • MLP (PPCM) / упаковка без потерь

MLP - это стандарт, разработанный Meridian Audio для приложений с дисками DVD-Audio. Он сосредоточился на сжатии многоканальных звуков и развивался в этом направлении.

Сжатие 1,5: 1 позволило создателям хранить 6 аудиоканалов на частоте 96 кГц и 24 бита с полосой пропускания 9,6 Мбит / с.

Сжатие 1,5: 1 позволило создателям хранить 6 аудиоканалов на частоте 96 кГц и 24 бита с полосой пропускания 9,6 Мбит / с

Текущая версия стандарта MLP улучшила свои результаты в два раза, достигнув полосы пропускания 18 Мбит / с и увеличив число доступных каналов с 6 до 8. Благодаря увеличению этих параметров этот формат в настоящее время используется в очень популярном стандарте Dolby TrueHD, часто встречающемся на Blu-Ray дисках.

M4A обеспечивает кодирование с потерями и без потерь. В версии без потерь у нас есть контакт с маркой Apple Lossless. Коэффициент сжатия 2: 1 позволяет сжимать как стерео, так и многоканальные сигналы с качеством 24 бит / 192 кГц с этим стандартом.

M4A также является стандартом, который хорошо известен пользователям устройств Apple. Именно в системе компании этот формат приобрел популярность - мы можем покупать и воспроизводить аудио и видео материалы в программном обеспечении iTunes. Все iPod также основаны на файлах с этим расширением.

Все iPod также основаны на файлах с этим расширением

Apple предоставляет огромную базу данных компакт-дисков для покупки в этом стандарте, что является плюсом, с одной стороны, и, к сожалению, недостатком - с другой, поскольку этот формат очень сильно интегрирован с их системами, не предоставляя доступность, предлагаемую FLAC.

  • APE или Monkey's Audio

Формат APE был разработан Мэтью Т. Эшлендом и позволяет без потерь уменьшить размер аудиофайла до 40-50% от первоначальной стоимости файла. Этот параметр немного лучше, чем тот, который доступен в формате FLAC, но для того, чтобы сделать его форматом с расширением .ape для декодирования сигнала, сильно загружаются память и процессор, загружая устройство. Именно по этой причине он не стал таким популярным, как FLAC, где использование аппаратных ресурсов практически отсутствует, и большинство операций решается с помощью программного обеспечения.

Формат APE постоянно развивается, о чем можно прочитать на официальном сайте: http://www.monkeysaudio.com/versionhistory.html Изменения проводятся практически каждые несколько месяцев, так что кто знает, может быть, когда-нибудь этот кодек когда-нибудь пройдет через доминирующие на рынке форматы.

Вы помните, как несколько лет назад самым популярным музыкальным форматом был файл MP3?