Форматы аудиофайлов: Полное руководство

Форматы аудиофайлов находятся на атомарном уровне производства музыки.

Когда вы создаете аудио, чтобы отправить его на потоковую платформу или записать на компакт-диск, его нужно как-то хранить.

Конечно, при таком большом количестве типов форматов аудиофайлов может быть трудно понять, какой из них нужно использовать в конкретной ситуации.

Возникает вопрос,

Какой формат аудиофайла нужно использовать, чтобы качество звука было наилучшим?

В этом кратком руководстве мы обсудим все, что вам нужно знать о типах аудиоформатов, чтобы вы могли выбрать подходящий для конкретной работы.

Давайте погрузимся!

Что такое форматы аудиофайлов?

Формат аудиофайла можно рассматривать как место для хранения аудиоинформации.

Когда необработанные аудиоданные выходят из вашего аудиоинтерфейса через аналого-цифровой преобразователь, ваш интерфейс использует импульсно-кодовую модуляцию (PCM) для их кодирования.

Чтобы воспроизвести эту импульсно-кодовую модуляцию с помощью физической системы, необходимо организовать информацию в воспроизводимый файл.

Типы форматов аудиофайлов можно различать по контейнерам, в которых они находятся, и методам сжатия данных, которые они используют для приведения потоков PCM в порядок.

Теперь, хотя эти различные форматы представляют одну и ту же информацию, уровни качества и объем хранения различны.

Некоторые аудиоформаты даже имеют уникальные характеристики, такие как хранение метаданных, которые поставляют информацию о содержимом или файле.

Более глубокое погружение в ПКМ

Как мы уже говорили, PCM, или импульсно-кодовая модуляция, — это метод, с помощью которого мы преобразуем аналоговые сигналы в сигналы, которые можно использовать в цифровой области. Этот процесс преобразования кодирует формы сигналов с битовой глубиной и частотой дискретизации. Битовая глубина — это количество битов на образец, а частота дискретизации — количество образцов в секунду.

Большинство цифровых форматов имеют частоту дискретизации 24 бит/44,1 кГц.

3 основные группы аудиоформатов

Самый простой способ представить себе аудиоформаты и их отличия друг от друга — это разделить их на три основные группы:

• Несжатый аудиоформат
• Формат сжатого аудио с потерями
• Формат сжатого аудио без потерь

Ознакомьтесь с приведенной ниже таблицей, в которой каждый из основных аудиоформатов связан с типом кодирования:

Аудиофайлы с потерями и аудиофайлы без потерь

В широком мире аудиофайлов можно найти форматы файлов с потерями и без потерь, которые различаются по степени сжатия данных .

Мы используем сжатие данных как практический инструмент для размещения большего количества файлов на жестком диске. Вы можете представить себе это как сжатие нескольких отдельных файлов на вашем компьютере, чтобы получить файл меньшего размера для хранения. Этот тип сжатия сильно отличается от сжатия звука при микшировании или создании музыки.

Вопреки мнению многих, существуют методы сжатия данных, которые позволяют сделать файлы меньше, сохраняя при этом полную целостность информации, содержащейся в аудиопотоке. Мы называем эти аудиоформаты сжатыми без потерь .

С другой стороны, существуют форматы со сжатием с потерями , которые удаляют данные в аудиопотоке без существенного влияния на звук. Однако при использовании такого метода сжатия информация выбрасывается.

Сжатые аудиоформаты в сравнении с несжатыми аудиоформатами

Аудиоформаты без какой-либо формы сжатия известны как

несжатые аудиоформаты .

Это контейнеры, в которых хранятся необработанные аудиоданные без какого-либо снижения качества или размера. Хотя эти файлы могут быть гораздо больше , чем сжатые аудиофайлы, они обеспечивают максимальную детализацию и точность звука.

Эти типы файлов часто используются для различных этапов производства музыки, таких как запись или микширование.

Тем не менее, не все несжатые аудиофайлы одинаковы. Качество этих файлов зависит от того, как аналоговый сигнал был преобразован в цифровую форму. Различные типы аналого-цифровых преобразователей используют разные уровни точности и аккуратности.

При использовании более высокой битовой глубины и частоты дискретизации в процессе преобразования можно захватить больше информации.

Битовая глубина — это количество битов информации в аудиообразце, которое напрямую относится к разрешению каждого образца. Например, на CD используется 16 бит на образец, а на DVD — 24 бита на образец.

Точность, с которой аналого-цифровой преобразователь может измерить амплитуду или объем сигнала, — это и есть битовая глубина.

Мне часто нравится думать о битовой глубине, как о маленьких отметках на измерительной ленте. Меньшая битовая глубина — это дюймовые отметки, которые расположены гораздо дальше друг от друга, а большая битовая глубина — сантиметровые отметки. По сути, большая битовая глубина учитывает большее количество мелких, отдельных измерений.

Понимание скорости передачи данных

Битрейт — это количество данных, производимых файлом каждую секунду.

Когда вы слушаете цифровое аудио, вы увидите файлы с маркировкой «kbps» в конце, чтобы сообщить вам битрейт, который с ним связан.

Каждая секунда аудиозаписи содержит определенное количество битов. Мы рассчитываем эти биты по формуле «данные в секунду». Например, если вы видите аудиофайл, на котором написано «280 kbps», это означает, что в каждой секунде аудиопотока содержится 280 килобит.

Для определения качества формата файла мы используем битрейт, который представляет собой количество данных, кодируемых каждую секунду.

При меньшем битрейте сжатые файлы получаются меньше, но качество звука не такое высокое. Когда только появились жесткие диски, было необходимо использовать аудио с низким битрейтом, поскольку у нас не было таких объемов памяти, как сейчас. То же самое касалось и большинства компьютеров, у которых не было пропускной способности для передачи больших файлов.

В современном цифровом мире пропускная способность и хранение данных — это не те проблемы, о которых нужно беспокоиться, поэтому при работе с форматами с потерями всегда рекомендуется использовать максимально возможный битрейт.

Например, если вы работаете с MP3, стандартом высокого качества является 320 кбит/с. При таких высоких настройках при обычном прослушивании бывает довольно трудно отличить сжатый звук от несжатого.

Понимание аудио высокого разрешения

Теперь, возможно, вы зададитесь вопросом,

А как насчет аудио высокого разрешения?

Аудио высокого разрешения уникально тем, что для него не существует единого стандарта.

Однако когда продюсеры и инженеры говорят об аудио высокого разрешения, они часто имеют в виду аудиофайлы с частотой дискретизации или битовой глубиной выше стандарта CD, который составляет 16 бит/44,1 кГц.

На наш взгляд, файлы высокого разрешения — это 24 бит/48 кГц, 24 бит/96 кГц и 24 бит/192 кГц.

Прелесть аудиофайлов высокого разрешения в том, что они содержат гораздо больше информации, чем файлы низкого разрешения или сжатое аудио, а значит, качество звука гораздо выше. Хотя аудио высокого разрешения занимает больше места для хранения, это может стоить того, если качество — это то, что вам нужно.

Одними из самых популярных несжатых аудиофайлов высокого разрешения являются WAV и AIFF, хотя существуют также аудиоформаты FLAC и ALAC.

Распространенные форматы аудиофайлов

Хотя существует несколько различных форматов аудиофайлов, не все из них являются супер распространенными.

В процессе создания музыки вы, скорее всего, столкнетесь лишь с несколькими типами аудиоформатов. Вот несколько основных из них, которые вы должны знать:

MP3

Наиболее распространенным аудиоформатом для повседневного прослушивания является MP3.

Когда наступило начало 2000-х годов, Mp3 поднялись на вершину популярности, и все благодаря революции файлообмена, которую начал Napster.

В октябре 2001 года Стив Джобс достал из кармана небольшое устройство, на котором было 1000 таких файлов.

Самое замечательное в MP3 — это то, как много информации мы могли хранить в таких маленьких контейнерах, сохраняя при этом качество звука.

Конечно, одна из причин, по которой MP3 оказались в центре нелегального скачивания музыки, заключалась в том, что их было легко кодировать с компакт-дисков.

В современном мире MP3 по-прежнему является одним из самых распространенных типов форматов аудиофайлов. Даже крупные магазины цифровых аудиозаписей, такие как Bandcamp, по-прежнему используют MP3 в качестве основного формата.

Это одни из самых удобных файлов для хранения музыки на планшетах или портативных устройствах воспроизведения. Кроме того, MP3-файлы работают практически на всех устройствах воспроизведения.

Скорость передачи данных, с которой записываются MP3, может значительно повлиять на качество звука. Например, MP3 с кодировкой 128 кбит/с будет иметь меньшее качество звука, чем MP3 с кодировкой 320 кбит/с.

Посмотрите ниже, чтобы получить представление о размере файлов MP3 по сравнению с другими типами файлов:

FLAC/ALAC/WMA

Файлы FLAC — это сжатые без потерь аудиофайлы с открытым исходным кодом. Этот формат аудиофайлов был одним из самых первых lossless-форматов, получивших широкое распространение. FLAC расшифровывается как Free Lossless Audio Codec. Эти файлы примерно вдвое меньше стандартного файла WAV или AIFF с одинаковой частотой дискретизации.

Однако при использовании файлов FLAC качество звука не снижается . Они лучше, чем качество CD, поскольку обеспечивают разрешение до 32 бит/96 кГц.

Прелесть файлов FLAC в том, что они позволяют пользователям с ограниченным объемом памяти на устройствах прослушивания наслаждаться аудио без потерь. Хотя обычному слушателю может быть трудно отличить FLAC от MP3, многие аудиофилы быстро обсуждают различия.

ALAC очень похож на FLAC, хотя он был разработан компанией Apple. Этот тип файлов расшифровывается как Apple Lossless Audio Codec.

ALAC — отличная альтернатива FLAC для пользователей Apple Music или iOS. Обратите внимание, что файлы ALAC немного больше, чем файлы FLAC.

Альтернативой для Windows является WMA, что расшифровывается как Windows Media Audio. Эта альтернатива была разработана компанией Microsoft для операционной системы Windows. WMA может работать с частотами дискретизации до 24 бит/96 кГц, воспроизводя их без удаления данных.

Обратите внимание, что Windows также разработала формат WMA с потерями, который, возможно, стоит рассмотреть, если у вас компьютер с Windows и вы хотите сократить размер файлов, наслаждаясь более высокой точностью звука, чем MP3.

AAC

Файлы AAC — это сжатые с потерями аудиофайлы, которые были созданы рядом компаний, занимающихся цифровыми технологиями, включая Bell, Microsoft и Dolby. Идея создания формата аудиофайлов AAC заключается в том, что он должен был быть более эффективным, чем MP3.

Если у вас когда-либо был iPod, то вы уже слушали аудиофайлы формата AAC, поскольку магазин iTunes использует файлы AAC.

AAC немного эффективнее, чем MP3, и многие говорят, что он звучит лучше. Он используется для потоковой платформы Apple Music, а также для потоковой платформы YouTube.

WAV/AIFF

Файлы WAV (Waveform Audio File Format) — это один из самых распространенных форматов несжатого аудио без потерь. Люди часто используют файлы AIFF вместо файлов WAV, поскольку оба эти типа файлов содержат одинаковое количество информации. По сути, они работают очень одинаково.

Оба этих файла основаны на PCM или импульсно-кодовой модуляции, которая является одним из самых простых методов хранения аудио в цифровом мире.

Разница в том, что файлы WAV были разработаны для пользователей ПК компаниями IBM и Microsoft, поэтому вы найдете их на платформах на базе Windows. WAV также является стандартным форматом кодирования для компакт-дисков.

С другой стороны, файлы AIFF (Audio Interchange File Format) были разработаны для пользователей Apple в качестве альтернативы WAV. Они не так широко используются, как WAV-файлы, но у них гораздо лучше поддержка метаданных. В отличие от WAV-файлов, в файлы AIFF можно включать такие данные, как названия песен и иллюстрации.

В файлах AIFF используется импульсно-кодовая модуляция, то есть они не сжимаются и не теряют информацию по пути. Если вы записываете в Logic, вы можете заметить, что AIFF — один из немногих вариантов, которые у вас есть.

Конечно, вы можете использовать любой формат на каждой платформе.

Главный недостаток обоих этих типов файлов заключается в том, что они очень большие. Файл CD-качества 16 бит/44,1 кГц занимает в среднем около 10 МБ места на каждую минуту звука.

С учетом этого, именно эти два файла являются предпочтительными для аудиоинженеров, которые хотят получить аудио, сохраняющее высочайшее качество звучания.

OGG Vorbis

Файлы OGG Vorbis, часто называемые форматом Vorbis, — это файлы с потерями с открытым исходным кодом, которые были созданы как альтернатива файлам AAC и MP3. Уникальность этого формата в том, что он не ограничен никакими патентами. Служба потокового вещания Spotify использует формат OGG Vorbis со скоростью 320 кбит/с.

На самом деле OGG ничего не обозначает. На самом деле, OGG не является форматом сжатия. Скорее, это уникальный мультимедийный контейнер, предназначенный для хранения широкого спектра форматов сжатия. Причина, по которой его обычно называют OGG Vorbis, заключается в том, что в OGG обычно хранятся файлы Vorbis.

Vorbis впервые появился в 2000 году. Он стал популярным аудиоформатом, поскольку придерживался программного обеспечения с открытым исходным кодом. Кроме того, по сравнению с большинством форматов сжатия с потерями, он обеспечивает более высокое качество звука.

Другие менее распространенные типы аудиоформатов

DSD

DSD — это аудиоформат высокого разрешения, который используется для компакт-дисков Super Audio. Вы можете найти DSD в различных вариантах, включая 2,8, 5,6 и 11,2 МГц. Это высокоточный, несжатый аудиофайл, который отлично подходит для качественного прослушивания, хотя и не самый практичный формат для потоковой передачи.

Уникальность файлов DSD заключается в том, что они используют только один бит, в отличие от несжатых файлов, которые используют битовую глубину и частоту дискретизации. Для воссоздания файла этот единственный бит сэмплируется 2,8 миллиона раз в секунду.

Файлы DSD очень похожи на файлы высокого разрешения 24 бит/96 кГц. Однако, хотя этот инновационный формат обладает невероятным качеством звука, он не очень совместим со многими операционными системами. Фактически, чтобы использовать DSD-файл на Mac или Windows, вам придется воспользоваться цифро-аналоговым преобразователем стороннего производителя.

Если у вас есть немного лишних денег на внешний цифро-аналоговый преобразователь и вам нравится звук дискретизации одного бита 2,8 миллиона раз в секунду, DSD, возможно, стоит рассмотреть.

MQA

MQA — это еще один формат сжатия аудио высокого разрешения без потерь, созданный для более эффективной потоковой передачи. Tidal использует MQA для потоковой передачи высокого разрешения, и многие компакт-диски также используют его.

Как выбрать формат аудиофайла

Итак, на данный момент в вашем мозгу хранятся тонны информации о формате аудиофайлов.

Что вы с ним делаете?

Выбор правильного аудиоформата для конкретного приложения может иметь большое значение.

Выбор аудиоформата зависит от того, что вам важнее — качество звука или объем памяти. Кроме того, это также зависит от того, какие устройства вы используете для воспроизведения.

Если вы обычный слушатель, вам подойдут сжатые форматы файлов с высокой скоростью передачи данных, такие как 320kbps AAC или MP3.

С другой стороны, если вы музыкальный продюсер или инженер звукозаписи, вы захотите использовать несжатые аудиофайлы с высокой частотой дискретизации. Одними из самых популярных являются 24 бит/48 кГц WAV и AIFF.

Однако для серьезного, критического прослушивания многие аудиофилы рекомендуют FLAC.

Завершение работы над аудиоформатами

Когда все сказано и сделано, не существует «лучшего аудиоформата». 

Личные предпочтения — это самый большой фактор, который влияет на выбор подходящего для вас аудиоформата.

Важно помнить о нескольких вещах, включая объем памяти, операционную систему и то, как вы хотите воспринимать свою музыку.

Конечно, хотя наличие дополнительного места для хранения данных, безусловно, приятно, мы никогда не рекомендуем жертвовать ради этого качеством звука, особенно если ваша цель — стать лучшим аудиоинженером, каким вы только можете быть.

Мы надеемся, что вы сможете использовать это руководство в качестве справочника всякий раз, когда столкнетесь с типом файла, в котором вы не уверены, поскольку знание различных доступных типов аудиоформатов сделает вас более надежным продюсером или инженером в долгосрочной перспективе.

Форматы цифрового звука без потери качества

Форматы цифрового звука без потери качества

Форматы без сжатия

Первые форматы цифрового представления звука кодировали информацию, что называется, «как есть». Такой формат, в первую очередь, удобен для самого компьютера: между последовательностью цифровых сигналов и формой звуковой волны есть простое соответствие. Неудивительно, что, несмотря на дальнейшее развитие форматов сжатого звука, форматы без сжатия продолжают активно использоваться в сфере профессиональной работы со звуком (да и любительской тоже). Что это за форматы?

Во-первых, это собственно формат Audio CD. С ним всё просто: это тот формат, в котором записано большинство аудиодисков (если, конечно, на них не записано сразу несколько альбомов — в этом случае речь идёт уже об очевидно сжатом формате). В формате Audio CD для преобразования «цифры» в «аналог» используется импульсно-кодовая модуляция (PCM). Преобразование именно такого типа легло в основание большинства других аудиоформатов.

С компакт-дисками всё ясно, а что же с форматами представления звука на компьютерах? Здесь, как несложно догадаться, первыми подсуетились самые крупные производители компьютеров и ПО, разработав такие форматы, как AIFF (Apple) и WAV (Microsoft и IBM), известные пользователям компьютеров и операционных систем этих разработчиков по сей день. Причём Apple, будучи на тот момент безусловным лидером в сфере компьютерных мультимедиа, представило свой формат ещё в далёком 1988 году, опередив разработчиков формата WAV на три года. Если дать компьютеру считать данные аудиодиска и перевести их в любой из этих форматов, то получится их точная копия, занимающая на жёстком диске компьютера столько же места, сколько занимал на CD оригинал. Вся разница будет состоять лишь в формате, в который будут упакованы эти данные.

Важно отметить, что возможности этих форматов превышают возможности аудиодиска. Они допускают гораздо большую глубину звука (до 32 бит) и частоты дискретизации (AIFF до 196 кГц, а в WAV и вовсе любую). Но даже этими параметрами не удовлетворились разработчики форматов аудио сверхвысокой точности. Эти форматы поначалу нашли применение на Super Audio CD (SACD), разработанных к 1999 году Sony и Philips, а со временем обосновались и на персональных компьютерах любителей качественного звука.

Формат цифрового представления звука, используемый на SACD, получил название DSD (Direct Stream Digital, «непосредственный цифровой поток»). В нём используется принципиально другой способ аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразования: форма волны кодируется всего одним битом на каждый момент времени. Иными словами, «глубина» звука составляет всего один бит, но обновляется эта информация гораздо чаще, чем в большинстве других форматах, то есть в разы повышается частота дискретизации. Это позволяет алгоритму воссоздавать форму звуковой волны, оценивая плотность этих импульсов на том или ином временном отрезке.

Такой способ представления сигнала позволил уйти от нелинейных шумов квантования. Правда, чем выше частота звука, тем меньшее число импульсов его кодирует, понижается точность кодирования, а значит, повышается уровень постоянного шума по отношению к сигналу, то есть шипения. Но при высокой частоте дискретизации уровень этого шипения становится критичен уже в области ультразвука, что на слух незаметно. При этом достигнута гораздо более важная задача: нет шумов квантования — своего рода «проклятия» цифрового звука. Они все «ушли» в тот самый неслышный шум. Неудивительно, что этот формат полюбился людям, критически настроенным по отношению к «цифре» — он словно приблизил её к «аналогу», убрав в её звучании следы дискретности.

Однако оказалось, что файлы DSD совершенно не подходят для редактирования: они редактируются лишь через преобразование в PCM (и обратно при сохранении), причём каждое такое преобразование умножает количество шума, которое вскоре становится уже критичным для слуха. Одно дело, когда в DSD записывается уже готовый аналоговый материал, прошедший аналоговый же мастеринг. Но что делать при записи и редактировании нового аудиоматериала? Так появились форматы, вернувшиеся к импульсно-кодовой модуляции с дополнительными ухищрениями, направленными против шумов квантования. Среди них стоит отметить DXD (Digital eXtreme Definition), который нашёл применение не только в мастеринге исходных данных для SACD, но и в области прослушивании высококачественного аудио на компьютере.

Все форматы несжатого звука занимают много места в памяти, поэтому естественно, что встала проблема сжатия звука. Сегодня мы рассмотрим те форматы, которые способны сжимать аудиоданные без потерь.

Форматы сжатия звука без потерь

За форматами сжатого цифрового звука стоят две противоположные идеологии. Первая – это идеология сжатия звука без потерь. Проще говоря, мы создаём своего рода цифровой «архив», из которого при разархивировании можно извлечь всё тот же исходный код, что на диске, и весь вопрос в таком случае – в поиске оптимального алгоритма архивирования. Вторая идеология – сжатие с потерями. Компьютерный алгоритм ищет в звуке в первую очередь самую важную информацию, а прочую информацию, по мере её второстепенности, упрощает или даже совсем убирает. Главный вопрос здесь в том, насколько понятие о «важной» и «второстепенной» информации с точки зрения алгоритма сжатия соответствует понятию о «важности» и «второстепенности» звуковой информации для человеческого слуха.

Таким образом, среди всевозможных форматов сжатого цифрового звука есть как форматы, которые сохраняют информацию о звуке точно и без потерь (по-английски — lossless), так и форматы, которые сохраняют информацию о звуке с потерями и с меньшей точностью (lossy).

Обе идеологии сжатия звука активно разрабатывались начиная с девяностых годов прошлого века. Первые попытки сжать звук без потерь увенчались в 1993 году созданием старейшего аудоформата такого типа Shorten. Первые же форматы сжатого звука, широко используемые по сей день, появились в 1998 году (WavPack, предназначенный для хранения аудиоданных на компьютерах, а также MLP — формат, ставший стандартом для аудиодорожек DVD-дисков с видео высокого качества).

Сжатие звука без потерь: принцип работы (на примере FLAC)

Как работает сжатие без потерь? Как мы уже сказали, оно похоже на архивирование. Но алгоритм создания «звукового архива» может быть очень специфичен. Для примера возьмём самый популярный в этой области кодек FLAC (Free Lossless Audio Codec — «свободный аудиокодек без потерь»).

Звук разбивается на отдельные отрезки (они могут быть разной величины), и каждый из этих отрезков отдельно кодируется по следующей схеме: на основе собранной статистики о звуке алгоритм предсказывает поведение звука на этом участке (подбирая такую предсказательную модель, которая даёт наименьшую разницу с оригиналом), а затем отдельно (уже без приближения) кодируется та незначительная разница, которая остаётся между оригинальным звуком и смоделированным). Сумма обоих этих «слоёв» данных о звуке получаются идентична оригиналу.

Экономия происходит и при сжатии разных каналов в одном стереофайле: каналы преобразуются в «средний», несущий информацию, усреднённую между правым и левым каналом, и «разностный», отвечающий за разницу с «серединой» каждого из них. Проще говоря, та информация, которая встречается и на правом, и на левом канале, не дублируется, что и приводит к экономии места.

FLAC и APE: главные конкуренты

Звук формата FLAC оказывается сжат по сравнению с исходным файлом примерно в два раза (с некоторым разбросом в ту или иную сторону в зависимости от характера самой музыки). Это неплохой результат для формата сжатия без потери качества, хотя бывают и ещё более экономные варианты. Таков, например, формат APE, расширение которого совпадает с английским словом ape — обезьяна, в связи с чем его второе название звучит как Monkey’s Audio (в рунете иногда встречается вольный перевод «Мартышкино аудио»). «Мартышки» сжимают файл усерднее, чем это делает FLAC, и это обеспечило формату APE неплохую популярность, несмотря на плохую защиту файлов от повреждения и большую нагрузку на процессор при чтении файла (такую же, как при его кодировании — кодировщик и раскодировщик полностью симметричны друг другу).

Оба эти формата — и APE и FLAC — появились на свет уже довольно давно (APE в 2000, а FLAC в 2001 году) и успели стать классикой беспотерьного сжатия звука. Лидером в этой «гонке форматов» несомненно следует признать FLAC (важный нюанс: его читает гораздо большее количество программ и устройств, чем APE — вплоть до некоторых цифровых усилителей класса D с функциями магнитолы).

Однако, несмотря на всю серьёзность конкуренции, время от времени появляются и новые форматы lossless-аудио. Конкуренция здесь идёт, разумеется, не в качестве звука (оно идентично качеству исходного несжатого звука), а в том, что касается размеров файлов, быстроты кодирования и чтения, возможностей для передачи звука высокого разрешения (частоты дискретизации и битности), ну и общего удобства использования.

ALAC: lossless от Apple

Собственным lossless-кодеком аудио обзавелась компания Apple (он получил название ALAC — Apple Lossless Audio Codec). Произошло это ещё в 2004 году, а в 2011 компания открыла исходный код и сделала кодек свободным. Кодек оказался хорош не только обеспеченной со стороны корпорации поддержкой на устройствах Apple, но и своей низкой требовательностью к процессору, что позволяет его использовать даже на «слабых» устройствах. Порядок сжатия при этом остаётся примерно таким же, что и у FLAC (40-60 % от объёма оригинального файла).

OptimFROG: ещё больше сжатия!

Есть среди lossless-кодеков и специально заточенные под возможно меньший размер файла (ценой уменьшения скорости кодировки/раскодировки и увеличения требований к процессору). Такая особенность может оказаться полезной при создании архивов аудиоданных большого объёма, когда важен каждый лишний мегабайт. Для таких целей неплохо подойдёт, например, OptimFROG (разработка 2001 года). Этот кодек имеет один из лучших коэффициентов сжатия из современных беспотерьных форматов звука, что достигается оригинальным алгоритмом работы с аудиоданным, позволяющим более эффективно (и по-прежнему без потерь) сжимать стереоданные за счёт их декорреляции.

Многоканальное аудио без потерь

Мы упомянули (и уже неоднократно) стерео, то есть двуканальное аудио. А как дело обстоит с многоканальным звуком? Большинство беспотерьных кодеков позволяют работать и с ними. Среди кодеков, в которых сжатие многоканального звука реализовано особенно хорошо, следует упомянуть TAK (Tom’s verlustfreier Audio Kompressor), к сожалению, имеющий весьма скромную аппаратную поддержку и не получивший поэтому большого распространения, а также более успешный в этом отношении кодек TTA (True Audio).

Вернёмся к началу нашего разговора. Обратим внимание на время появления большинства популярных форматов сжатия аудио без потерь, своего рода их «звёздный час»: в основном это нулевые годы двадцать первого века. А ведь история цифрового звука начинается куда раньше! О чём это говорит?

Во-первых, о сложности задачи эффективного сжатия звука без потерь как таковой. Во-вторых, о непопулярности такого решения проблемы большого объёма звуковых файлов у массового слушателя в девяностых годах. Даже сейчас, чего греха таить, при наличии портативного плеера с объёмом памяти существенно меньшим, чем размер жёсткого диска на компьютере, многие слушатели предпочитают ужать музыку посильнее, ведь хорошей музыки, которую хочется везде иметь с собой, много не бывает. И это с таким объёмом встроенной или расширенной памяти, который ещё лет десять-пятнадцать назад показался бы роскошью!

Тогда схожие желания сжать звук посильнее возникали у владельцев не плееров, а персональных компьютеров. И это желание было сполна удовлетворено форматами очень сильно сжатого звука — сжатого, естественно, уже не без потерь. О них мы и поговорим в следующий раз.

Рекомендуем к прочтению:

MP3, AAC, WAV, FLAC: описание всех форматов аудиофайлов

Когда вы покупаете по ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Вот как это работает.

При организации вашей цифровой музыкальной коллекции вас может поразить количество различных форматов аудиофайлов в вашей библиотеке. Почти все слышали о MP3, но как насчет OGG, AIFF, MQA или DSD?

Если список оставляет вас в недоумении, все ли эти песни изучались в разных университетах, чтобы получить такие официально выглядящие буквы после их названий, не волнуйтесь. Мы здесь, чтобы разобраться в значении наиболее распространенных форматов музыкальных файлов, различиях между ними и понять, почему вас это должно волновать.

Слушаете ли вы MP3-файлы низкого качества, треки AAC, возможно, немного лучше, или аудио высокого разрешения в формате FLAC или WAV, пришло время точно понять, что вы получаете, и какой формат файла для вас лучше всего чтобы продолжить слушать музыку в…

Краткий обзор форматов файлов и кодеков

Хотите сразу перейти к делу? Вот удобное руководство по всем форматам файлов и различиям между ними. Если вы хотите узнать больше, читайте ниже, чтобы более подробно ознакомиться с различиями в размерах, качестве звука и совместимости.

AAC (не в высоком разрешении): Альтернатива Apple MP3 — расшифровывается как «Advanced Audio Coding». С потерями и сжатием, но в целом звучит лучше. Используется для потоковой передачи Apple Music.

ALAC (высокое разрешение): Apple также разработала собственную технологию сжатия звука без потерь. Помимо AAC, весь каталог Apple Music также закодирован с использованием ALAC (Apple Lossless Audio Codec) с разрешением от 16 бит/44,1 кГц (качество CD) до 24 бит/192 кГц.

AIFF (высокое разрешение): Альтернатива Apple WAV с улучшенной поддержкой метаданных. Он без потерь и без сжатия (такие большие размеры файлов), но не очень популярен.

DSD (высокое разрешение): Однобитный формат, используемый для Super Audio CD. Он поставляется в вариантах 2,8 МГц, 5,6 МГц и 11,2 МГц, но, поскольку он высокого качества и без сжатия, (в основном) непрактичен для потоковой передачи.

FLAC (высокое разрешение): Этот формат сжатия без потерь поддерживает частоту дискретизации высокого разрешения, занимает примерно половину места WAV и хранит метаданные. Это бесплатный формат, который считается предпочтительным для загрузки и хранения альбомов высокого разрешения. Недостатком является то, что он не поддерживается Apple (поэтому не совместим с Apple Music).

MP3 (не высокого разрешения): Популярный формат со сжатием с потерями обеспечивает небольшой размер файла, но далеко не лучшее качество звука. Удобно для хранения музыки на телефонах и iPod.

MQA (высокое разрешение): Формат сжатия без потерь, который упаковывает файлы высокого разрешения для более эффективной потоковой передачи. Используется для потоковой передачи высокого разрешения Tidal Masters . Также используется для формата CD.

OGG (не высокого разрешения): Иногда называется полным именем Ogg Vorbis. Альтернатива MP3 и AAC с открытым исходным кодом с потерями, не ограниченная патентами. Формат файла, используемый (при скорости 320 кбит/с) для потоковой передачи Spotify.

WAV (высокое разрешение): Стандартный формат, в котором кодируются все компакт-диски. Отличное качество звука, но без сжатия, что означает огромные размеры файлов (особенно для файлов высокого разрешения). Он плохо поддерживает метаданные (то есть обложку альбома, информацию об исполнителе и названии песни).

WMA Lossless (высокое разрешение): Воплощение Windows Media Audio без потерь, но больше не поддерживается смартфонами или планшетами.

• Лучшие сервисы потоковой передачи музыки 2022 : бесплатные потоки аудио высокого разрешения
• Сравнение сервисов потоковой передачи музыки высокого разрешения : на какие подписаться?

Сжатые и несжатые аудиофайлы

Во-первых, давайте поговорим о трех категориях, на которые можно сгруппировать все аудиофайлы — несжатые, без потерь и с потерями . Что попадает в какую категорию, зависит от того, насколько сжаты данные (если вообще) и, как следствие, насколько качество или «потеря» вы испытаете как слушатель.

Если для сжатия звука в вашем файле не использовался алгоритм сжатия (или кодек), происходят две вещи: нулевая потеря качества звука и достаточно скоро на вашем ноутбуке появляется предупреждение «загрузочный диск заполнен». По сути, несжатая дорожка представляет собой воспроизведение исходного аудиофайла, в котором сигналы реального мира преобразуются в цифровой звук.

Трек без потерь сжимается до меньшего размера файла для большей практичности и эффективности, но не должен влиять на качество звука, в то время как треки с потерями являются самыми маленькими и, следовательно, их легче всего хранить и загружать, но для того, чтобы это стало возможным, их необходимо отбросить. некоторая аудиоинформация в процессе сжатия.

WAV и AIFF: форматы несжатых аудиофайлов

WAV и AIFF, возможно, являются самыми популярными форматами несжатых аудиофайлов, оба основаны на PCM (импульсно-кодовой модуляции), который широко известен как самый простой механизм хранения аудио в цифровой области. . Файлы WAV и AIFF используют одинаковую технологию, но хранят данные немного по-разному. Они могут хранить аудиофайлы качества CD или высокого разрешения.

WAV был разработан Microsoft и IBM, поэтому он используется на платформах Windows и является стандартным форматом, в котором закодированы все компакт-диски. 

AIFF был разработан Apple как альтернатива WAV, и хотя файлы AIFF не так широко популярны, они имеют лучшую поддержку метаданных, что означает, что вы можете включать обложки альбомов, названия песен и тому подобное.

Недостаток? Эти малыши большие. Файл CD-качества (16 бит, 44,1 кГц) занимает около 10 МБ на жестком диске в минуту.

ALAC, FLAC и WMA Lossless: аудиоформаты без потерь

Все любят FLAC. Файл без потерь, FLAC (бесплатный аудиокодек без потерь) сжимается почти до половины размера несжатого WAV или AIFF с эквивалентной частотой дискретизации, но не должно быть «потерь» с точки зрения звучания. Файлы FLAC также могут обеспечивать разрешение до 32 бит, 96 кГц, так что лучше, чем качество CD.

Другие форматы аудиофайлов без потерь включают ALAC (Apple Lossless) и WMA Lossless (Windows Media Audio). Первый является хорошей альтернативой FLAC, совместимой с iOS и Apple Music, хотя файлы немного менее компактны, чем FLAC. Однако проверьте совместимость смартфона и планшета.

AAC против MP3: аудиоформаты с потерями

Кто слышал о MP3? Конечно у вас есть. Известно, что 23 октября 2001 года Стив Джобс вытащил из кармана 1000 таких файлов. Это самый распространенный аудиоформат, а файлы MP3 удобны для хранения музыки на портативных плеерах или планшетах и ​​работают практически на всех устройствах воспроизведения. Но чтобы сделать это, вы должны потерять массу информации в процессе. Чтобы сделать аудиофайлы в десять раз меньше, чем файлы качества компакт-диска, некоторые исходные данные должны быть отброшены, что приведет к потере качества звука.

Битрейт, с которым записывается MP3, также влияет на качество звука. MP3, закодированные со скоростью 128 кбит/с, будут нести больше потерь звука, чем те, что закодированы со скоростью 320 кбит/с (килобит в секунду, где каждый «бит» — это, по сути, «кусок» песни). Теперь, когда хранилище стало намного дешевле, мы бы любой ценой избегали 128 кбит/с, хотя MP3-файлы со скоростью 320 кбит/с по-прежнему имеют свое назначение, если ваше хранилище ограничено, и они остаются стандартом в магазинах загрузки.

Другим форматом с потерями является AAC (Apple Advanced Audio Coding), который сжимается так же, как MP3, но немного эффективнее и звучит лучше. AAC используется для потоковой передачи Apple Music (со скоростью 256 кбит/с) и потоковой передачи YouTube.

Формат Vorbis, часто называемый Ogg Vorbis из-за его контейнера Ogg (лучше всего думать об этом так, что OGG — это банка, а Vorbis — кольцевая тяга), представляет собой альтернативу MP3 и AAC с открытым исходным кодом с потерями. , не ограниченный патентами. Ogg Vorbis — это формат файла, используемый (со скоростью 320 кбит/с) для потоковой передачи Spotify.

Если вы придерживаетесь сжатия с потерями, стоит помнить следующее: хотя большее количество «бит» обычно означает более качественный звук, это зависит от эффективности кодека в вашем файле. Хотя вы можете заметить, что большая часть музыки в вашей коллекции закодирована со скоростью 128 кбит/с, поэтому MP3, скорее всего, будет звучать немного хуже (посмотрите, что мы там сделали?), чем файл AAC или Ogg Vorbis, из-за к неэффективности кодека в MP3.

Как насчет звука высокого разрешения?

В отличие от видео высокой четкости, для аудио высокого разрешения не существует единого универсального стандарта.

Однако, говоря простым языком, аудио высокого разрешения, как правило, относится к музыкальным файлам с более высокой частотой дискретизации и/или битовой глубиной, чем у компакт-диска, для которого указано значение 16 бит/44,1 кГц. Файлы высокого разрешения обычно (но не исключительно) загружаются и транслируются в форматах 24 бит/48 кГц, 24 бит/96 кГц и 24 бит/192 кГц.

Так какое тебе дело? Проще говоря, аудиофайлы высокого разрешения содержат много дополнительной аудиоинформации и поэтому звучат намного лучше, чем сжатые аудиоформаты, которые теряют информацию в процессе сжатия. Они будут занимать больше места для хранения, но мы определенно считаем, что это стоит компромисса.

Несжатые файлы, такие как AIFF и WAV, имеют высокое разрешение, как и форматы файлов FLAC и ALAC без потерь. DSD (несколько нишевый формат, используемый для Super Audio CD) также поддерживает высокое разрешение, но не так широко поддерживается. Когда дело доходит до потоковой передачи, MQA — это формат упаковки файлов, используемый такими компаниями, как Tidal Masters, который помогает передавать аудио высокого разрешения в потоковые службы с минимально возможной пропускной способностью.

Что касается воспроизведения звука высокого разрешения, то сейчас его поддерживает все больше цифровых продуктов (и во многих вариантах) — от портативных музыкальных плееров и телефонов до беспроводных динамиков и универсальных Hi-Fi систем.

• Аудио высокого разрешения: все, что вам нужно знать
• Как воспроизводить музыку высокого разрешения и аудио без потерь на вашем iPhone

Какой формат аудиофайла вам больше всего подходит?

Формат файла, который вы выберете, будет зависеть от того, что вас больше всего беспокоит: хранение или качество звука, а также от того, какие устройства вы собираетесь использовать для воспроизведения.

MP3-файлы стали чрезвычайно популярными, когда память была в большом почете. Теперь, когда телефоны, музыкальные плееры и ноутбуки имеют гораздо больше места для хранения, мы думаем, что вам действительно следует использовать файлы с качеством лучше, чем CD.

Если вы архивируете свои аудиофайлы, FLAC или другой файл без потерь может быть хорошим криком для копирования вашей музыки. Файлы без потерь обеспечивают хороший баланс между сжатием и качеством звука, позволяя вам слушать цифровую музыку наилучшего качества, не занимая все место на диске. Просто убедитесь, что все ваши устройства совместимы с выбранным форматом файлов.

БОЛЬШЕ:

Проблема с аудио высокого разрешения заключается в том, как вы можете его слушать

Где можно купить музыку высокого разрешения? Вот лучшие сайты для загрузки

Как добавить музыкальный стример в вашу Hi-Fi систему

Подпишитесь ниже, чтобы получать последние новости от What Hi-Fi?, а также эксклюзивные специальные предложения прямо на ваш почтовый ящик!

Свяжитесь со мной, чтобы сообщить о новостях и предложениях от других брендов Future. Получайте электронные письма от нас от имени наших надежных партнеров или спонсоров.

Бекки работала штатным автором в What Hi-Fi? с марта 2019 года. До получения степени магистра журналистики в 2018 году она работала фрилансером в качестве искусствоведа, параллельно с 20-летней карьерой профессиональной танцовщицы и воздушной гимнастки — любовь к танцу, конечно же, связана с любовью к музыке. Бекки ранее участвовала в Stuff , FourFourTwo , This is Cabaret и The Stage. Когда она не пишет, она танцует, кружится в воздухе, пьет кофе, смотрит футбол или занимается серфингом в Корнуолле со своей второй половинкой — футбольным писателем, чей талант не знает границ.

Узнайте о форматах аудио без потерь и без сжатия

Форматы аудиофайлов могут быть не самым захватывающим аспектом создания музыки и звука, но их понимание невероятно важно. В противном случае вы рискуете совершить неприятную и потенциально дорогостоящую ошибку, которая повлияет на запись, над созданием которой вы так много работали.

В этом руководстве мы демистифицируем аудиоформаты без потерь и несжатого аудио, чтобы вы могли уверенно сохранять свои файлы.

Несжатые и аудиоформаты без потерь

Несжатый аудиоформат создается, когда для сжатия аудио в файле не использовался алгоритм сжатия или кодек. Проще говоря, несжатый аудиофайл — это точная копия оригинала. Таким образом, хотя исходное качество звука не ухудшается, этот очень большой формат аудиофайла требует значительного места для хранения.

Аудиоформат без потерь был сжат для повышения эффективности и практичности. Тем не менее, качество звука не должно ухудшаться.

На дальнем конце спектра находится трек с потерями. Этот аудиоформат значительно меньше по размеру, что упрощает его загрузку и хранение. Однако процесс сжатия требует, чтобы некоторая аудиоинформация была отброшена, поэтому может быть потеряна определенная часть качества.

Форматы несжатых файлов: WAV и AIFF

Двумя наиболее популярными форматами несжатых аудиофайлов являются WAV и AIFF, основанные на импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Эти два формата файлов используют очень похожую технологию, но их подход к хранению данных немного отличается. И WAV, и AIFF могут хранить аудио высокого разрешения или качества CD.

• WAV изначально был разработан Microsoft/IBM и используется на платформах Windows. Это также стандартный формат для компакт-дисков.
• AIFF был создан Apple. Хотя этот формат не так широко используется, он имеет улучшенные возможности метаданных (поэтому вы можете включать названия песен, обложки альбомов и другие детали).

Основным недостатком этих несжатых форматов является то, что они занимают много места на вашем жестком диске, в среднем около 10 МБ в минуту по длине звука.

Аудиоформаты без потерь: ALAC, FLAC и WMA

FLAC (бесплатный аудиокодек без потерь) сжимается примерно до половины размера эквивалентного несжатого AIFF или WAV без какого-либо снижения качества звука. Кроме того, файлы FLAC могут иметь даже лучшее разрешение, чем качество CD.

ALAC (Apple Lossless) и WMA (Windows Media Audio) — два других формата аудиофайлов без потерь. Они немного менее компактны, чем FLAC, так что имейте это в виду.

Аудиоформаты с потерями: AAC и MP3

Большинство из нас хорошо знакомы с MP3, так как они часто используются для хранения музыки на портативных плеерах, планшетах и ​​смартфонах. Они крайне удобны и требуют минимального места для хранения, но при этом происходит значительная потеря исходных аудиоданных. Эта потеря эквивалентна снижению качества звука, на которое может повлиять еще больше в зависимости от скорости передачи данных, используемой для записи MP3.

AAC (Advanced Audio Coding) — это версия Apple формата аудиофайлов с потерями. Он сжимается так же, как MP3, но обеспечивает повышенную эффективность и более высокое качество звука в целом. AAC используется для потоковой передачи YouTube и потоковой передачи Apple Music.

Какой формат аудиофайла лучше всего?

В конечном итоге выбор правильного аудиоформата зависит от ваших потребностей.