Аудио-форматы: виды и их описание
Как правило, сегодня термином «аудио» обозначается все, что связано со звуком, будь то воспроизведение, обработка, сведение, мастеринг или прослушивание записей. Но мало кто знает, что аудио-форматы со времени своего возникновения постоянно претерпевали множество существенных изменений то в лучшую, то в худшую сторону. Беда в том, что по сравнению с начальными форматами, создатели новых форматов пытались улучшить качество звука, а это неизменно сказывалось на размере воспроизводимого файла. Уменьшение размера, наоборот, приводило к потере качества. Но так было не всегда.
Первый формат аудио в компьютерных играх
Самое первое упоминание о компьютерном звуке пошло от создания примитивных на тот момент игр, в которых саунд воспроизводился посредством системного динамика. Но как ни старались разработчики такого ПО (программного обеспечения), нужного качества, совместимого с бобинными или кассетными магнитофонами или проигрывателями виниловых пластинок, добиться так и не удалось.
Именно поэтому многие производители занялись поиском решения, как поменять формат аудио, чтобы звук был натуральным. Откровенно говоря, это и привело к дальнейшей конкуренции, которую мы имеем сейчас. Это касается не только воспроизводимого материала, но также и студийного звука, «живых» выступлений, качества или настройки основных параметров с точки зрения знаний физики, акустики и т. д.
Появление формата WAV
Считается, что первое полноценное качество аудио-форматов было связано с появлением стандарта и расширения файлов .wav (такое сокращение было образовано от английского слова «волна» или wave). Как раз-таки он и стал тем первенцем, который мог обрабатываться в компьютерных программах на профессиональном уровне.
Такие файлы уже имели свои характеристики: частоту дискретизации, глубину звука, битрейт и многое другое. Такой звук был совместим даже с тем, что можно было получить после обработки обычного звукового CD с помощью определенных инструментов типа обычного эквалайзера. Но размер был явно неоправданным. К примеру, трехминутный трек мог занимать от 20 до 50 Мб.
CD-диски
Формат аудио CD, точнее, расширение .cda, появилось практически в то же время.
В отличие от «волновых» файлов, сохраненных на винчестере, редактированию он не поддается. Его сегодня можно открыть в программе обработки звука, изменить формат аудио-перекодированием и сохранить в любом другом месте, кроме CD-диска.
Кодек MP3
С появлением кодека LAME MP3 Encoder музыкальная индустрия пережила настоящий шок, ведь «весили» такие файлы в десятки раз меньше, чем тот же файл WAV. Даже пятиминутная композиция при максимальном сжатии редко превышает размер в 5-7 Мб. Согласитесь, существенный прорыв, не говоря уже о том, что такие файлы позволяли не только корректировать вышеуказанные характеристики, но и некоторые дополнительные параметры в виде ID3-тегов, в которых содержалась информация, скажем, об исполнителе, названии альбома и треков, дате выпуска.
Форматы аудио-файлов такого типа стали наиболее популярными. Посмотрите, практически весь интернет заполнен именно этим универсальным форматом. В целом же, можно сказать, что формат аудио в MP3 стал настоящей революцией в звуке. Он остается одним из самых популярных и наиболее востребованных до сих пор, несмотря на то, что ему на смену идут и другие разновидности аудио. Но об этом несколько позже.
Файлы AIFF
Аудио-форматы имеют еще одну разновидность. Так называемый формат .aiff изначально был создан для применения на компьютерных системах Macintosh.
Только намного позднее произошла трансформация, которая предопределила совместимость звуковых форматов с их использование на платформах, различающихся между собой операционных систем.
Формат OGG
Музыка в формате аудио .ogg тоже встречается достаточно часто. Этот стандарт был разработан компанией Vorbis. Однако стоит заметить, что он имеет ряд существенных недостатков. Во-первых, это неоправданная нагрузка на системные ресурсы компьютера, несмотря на минимальный размер. Во-вторых, использование собственных кодеков и декодеров, которые система автоматически может и не устанавливать. К примеру, при работе в программе FL Studio Producer Edition (или XXL) в версиях ниже 9.x.x имелась папка с установочным файлом в формате .inf, который нужно было активировать для инсталляции после установки основного приложения вручную (иначе пресеты в таком формате просто не проигрывались).
Тем не менее сейчас аудио-форматы такого типа встречаются, а сам звук выглядит очень неплохим.
Стандарт AMR
Что касается этого формата, он, пожалуй, относится к самым низкопробным. Его возникновение связано с появлением первых неуклюжих мобильных телефонов, которые все еще не могли устанавливать на звонок мелодии в формате .mp3.
AMR тогда еще мог заменить натуральный звук с известной долей потери качества. Но это качество не идет ни в какое сравнение с тем, что предлагается более «продвинутыми» форматами.
MIDI
Как ни странно, MIDI тоже можно отнести к тому, что принято называть «аудио-форматы». Хоть и принято считать (а многие, собственно, так и думают до сих пор), что система MIDI это всего лишь набор команд, с этим можно поспорить. Расшифровка аббревиатуры MIDI – это Musical Instrument Digital Interface. Собственно, это система записи и редактирования неких данных типа нажатия клавиш, высоты тона, темпа, тональности, эффектов и т. д.
Тем не менее существуют файлы с расширением .mid или .midi, которые совершенно просто воспроизводятся в современных секвенсорах или студийных программах звукозаписи, используя стандартный набор звуков формата GM (General MIDI), GS (что то же самое) от компании Roland или XG (Extended MIDI) от корпорации Yamaha. В первых двух наборах присутствует 128 стандартных звуков, не считая эффектов, в третьем – почти втрое больше.
FLAC
Теперь мы подходим к одному из самых современных и уникальных форматов современности. Музыка в формате аудио FLAC сегодня получает все большее распространение. Связано это с качеством, на которое истинные меломаны обращают внимание, прежде всего.
Если разобраться, этот формат был создан на основе уже известного MP3. Вот только если ранее использовалось распределение на отдельные треки, в этом формате такого нет (до поры, до времени). Структура представляет собой один или два файла, один из которых является информационным. Воспроизвести такой формат могут только специализированные программные аудиоплееры. Самым известным можно назвать AIMP. Только в том случае, когда открывается основной файл, возникает и список дорожек, записанных в основном контейнере. В таком проигрывателе переключение между треками производится точно так же, как и в любом другом. Зато нет вероятности случайного удаления той или иной композиции (как уже говорилось, информация о них содержится в едином файле).
Совместимость форматов
Естественно, все форматы аудио сегодня совместимы между собой. Иными словами, любой стандартный домашний DVD-плеер или программный проигрыватель справится с этим без труда. То же самое относится и к программам обработки звука. Полупрофессиональные и профессиональные программы распознают все форматы, известные на сегодняшний день (даже несмотря на специфику операционных систем). Аудиоредакторы, секвенсоры, дополнительные модули типа VST, RTAS (для систем Windows) или AU (для Mac OS X) способны работать с такими форматами в так называемом кросс-платформенном режиме.
Преобразование форматов
Изменить аудио можно несколькими способами. К примеру, можно открыть «родной» формат, а сохранить файл в другом. Можно поступить еще проще. Для этого существуют специальные конверторы. В них можно просто загрузить из списка желаемый файл начального формата, а затем просто выбрать конечный. Как говорится, всего-то ничего.
Обработка качества звука
Другое дело, когда вопрос касается изменения некоторых частотных исходного файла. Тут без специализированных программных пакетов не обойтись. Именно с их помощью и можно изменить качество аудиофайлов. При этом можно поменять не только стандартную частоту дискретизации 44100 Гц, увеличив ее, скажем, до 96000 Гц, но и произвести настройку глубины от тех же 16 до 24 или 32 бит. И это мы уже не говорим о том, что можно настроить еще и битрейт, то есть, пропускную воспроизводимую способность, выраженную в килобитах в секунду. Стандартным значением считается 128 кбит/сек. Битрейт можно менять по своему усмотрению, однако наилучшее качество звука достигается на отметке 320 кбит/сек. Конечно, не каждый человек способен уловить разницу между стандартным звучанием и максимально выставленными характеристиками. Тем не менее, стоит один раз попробовать воспроизвести аудиотрек с разными данными на хорошей аппаратуре. Вот тут разница себя не заставит ждать.
Более того, кроме всех этих параметров, можно редактировать и многое другое. Чего только стоит использование программных эквалайзеров, лимитеров, компрессоров, кроссоверов, нормалайзеров, де-эссеров и т. д. и т. п. Каждый такой модуль позволяет настроить звук, как говорится, «под себя». И абсолютно все форматы, известные на сегодняшний день, программами такого типа и можно обрабатывать.
Итоговое сравнение
Попробуем сделать некое сравнение между используемыми форматами (хотя это еще далеко не все, что есть в мире звука).
Итак! Формат WAV хоть и «тяжеловесен», все равно может использоваться в качестве промежуточных файлов при последующем конвертировании в некоторых аудиореакторах. Форматы аудио-файлов такого типа чаще всего присутствуют при сохранении открытых проектов или при записи живых инструментов в студии. Понятно, что секвенсор потом обработает входящую информацию в виде звукового потока. А потом поменять формат аудио-файла или сохранить его в виде пресета или дорожки можно будет как угодно.
Форматы типа аудиодисков сегодня тоже неактуальны. Если взять в расчет AIFF или OGG, их лучше использовать в виртуальных студиях. О формате AMR вообще говорить не приходится. MIDI пригодится только музыкантам, знающим в этом толк.
Как считается, сегодня лучший аудио-формат — это все-таки FLAC. По мнению многих специалистов и музыкантов, он является не просто самым «продвинутым», но и даже революционным по сравнению с тем, что существовало или существует на сегодняшний день.
Однако стоит отметить, что и MP3 со счетов сбрасывать нельзя, ведь практически весь кодированный звук на тех же DVD-дисках или в MKV-файлах имеет именно этот формат. Разница только в версии кодека и декодера. Но и индустрия звука и видео в своем развитии на месте не стоит. Весьма вероятно, что мы скоро увидим и еще что-то новое.
Список аудиоформатов файлов Википедия
Цифровой аудиоформат — формат представления звуковых данных, используемый при цифровой звукозаписи, а также для дальнейшего хранения записанного материала на компьютере и других электронных носителях информации, так называемых звуковых носителях.
Аудиофайл (файл, содержащий звукозапись) — компьютерный файл, состоящий из информации об амплитуде и частоте звука, сохранённой для дальнейшего воспроизведения на компьютере или проигрывателе.
Разновидности цифровых аудиоформатов[ | ]
Существуют различные понятия звукового формата.
Формат представления звуковых данных в цифровом виде зависит от способа квантования аналогово-цифровым преобразователем (АЦП). В звукотехнике в настоящее время наиболее распространены два вида квантования:
Зачастую разрядность квантования и частоту дискретизации указывают для различных звуковых устройств записи и воспроизведения как формат представления цифрового звука (24 бита/192 кГц; 16 бит/48 кГц).
Формат файла
Особняком стоят модульные музыкальные форматы файлов, созданные синтетически или из семплов заранее записанных живых инструментов. Они в основном служат для создания современной электронной музыки (MOD). Также сюда можно отнести формат MIDI, который не является звукозаписью, но с помощью секвенсора позволяет записывать и воспроизводить музыку, используя определённый набор команд в текстовом виде.
Форматы носителей цифрового звука применяют как для массового распространения звуковых записей (CD, SACD), так и в профессиональной звукозаписи (DAT, минидиск).
Для систем пространственного звучания также можно выделить форматы звука, в основном являющиеся звуковым многоканальным сопровождением к кинофильмам. Такие системы имеют целые семейства форматов, созданные двумя крупными конкурирующими компаниями — Digital Theater Systems Inc. (DTS) и Dolby Laboratories Inc. (Dolby Digital).
Также форматом называют количество каналов в системах многоканального звука (5.1; 7.1). Изначально такая система была разработана для кинотеатров, но впоследствии была расширена для систем домашнего кинотеатра.
Основы цифрового звука / Аудиомания corporate blog / Habr
Прим. перев.: сегодня мы публикуем перевод статьи из блога Итана Хайна – адъюнкт-профессора по направлению «музыкальные технологии» из Нью-Йоркского Университета. Мы уже публиковали перевод одной из его статей (о визуализации музыки) и решили продолжить эту серию материалом об основах цифрового аудио (эта статья затрагивает базовые моменты превращения аналогового звука в цифровой и будет интересна в первую очередь тем, кто не знаком с этим процессом). Данная тематика обсуждалась и в одном из наших подкастов.
Чтобы понять, как работает цифровой звук, вам нужно знать несколько вещей о физике звука. Анимация изображает, как распространяются звуковые волны от кругового источника звука – представьте, что это поверхность барабана или тарелки (музыкального инструмента).
Как видите, звук – это волна, как рябь на поверхности водоема. Представьте, что ваше ухо находится в середине нижней части этой картинки. Давление воздуха на ваше внутреннее ухо ритмично то увеличивается, то уменьшается. Звук является результатом того, что ваш мозг чувствует, насколько далеко происходит колебание и с какой частотой.
Если вы построите график изменения давления воздуха на ваше ухо с течением времени, то он будет выглядеть примерно так:
Мы увидим еще множество таких волн синусоидальной формы: она очень важна для понимания природы звука. Основная задача аудиозаписи – это перевести такую волновую форму в различные медиаформаты, которые можно сохранять, воспроизводить и управлять ими.
От звука к электричеству
Микрофоны работают точно так же, как и ваши уши, только вместо барабанной перепонки в микрофоне содержится маленькая, тонкая металлическая пластинка, прикрепленная к магниту. С изменением давления воздуха на пластинку, магнит покачивается вперед-назад и вырабатывает электрические колебания. Если вы нарисуете график изменения текущего напряжения, то форма волны будет выглядеть в точности как на графике давления воздуха на перепонку.
Существуют несколько различных технологий создания микрофонов. В некоторых микрофонах для вырабатывания тока вместо магнита используется конденсатор, который колеблется в соответствии с колебаниями воздуха. Такие микрофоны используют «фантомное питание» – вместо того, чтобы вырабатывать небольшой электрический ток, они регулируют тот ток, который уже течет через них. Также есть микрофоны, в которых используется небольшой кусочек пьезоэлектрического материала, который, колеблясь, меняет уровень напряжения.
От тока к «цифре»
Итак, теперь вы получили звук, представленный в виде электрического тока. В прошлом люди сохраняли его множеством способов: в качестве волнистых канавок на виниловых пластинках, фотокинопленках или в виде структурированных магнитных частиц на магнитной ленте. Компьютеры же хранят информацию об уровне тока, регулярно считывая уровень напряжения и сохраняя каждое значение как число. Детали этого процесса довольно сложны, но узнать хоть немного о том, как это работает, может быть полезно.
График, расположенный ниже, изображает кодово-импульсную модуляцию – аналого-цифровое преобразование, используемое в аудиоформатах AIFF и WAV. Красная линия – это оригинальный аналоговый сигнал, который постоянно меняет свою амплитуду и поступает по кабелю от микрофона.
Компьютер считывает уровень напряжения через постоянные временные интервалы, которые изображены на графике как вертикальные линии. Синие точки показывают считанный компьютером уровень напряжения в данный момент. Горизонтальные линии отображают другие возможные значения, которые компьютер может сохранить и считать; из всех этих возможных значений он всегда выбирает наиболее близкое к действительному. Аудиофайлы форматов AIFF и WAV представляют собой длинный (очень длинный) список чисел, которые являются значениями уровня напряжения.
Как вы могли догадаться, чем чаще компьютер считывает показания, и чем точнее оказывается каждое из них, тем качественнее будет звучать цифровая запись. Частота, с которой компьютер считывает показания, называется частотой дискретизации, а точность, с которой он это производит – квантованием. Я раскрою эти понятия в тексте ниже.
Частота дискретизации
Аналого-цифровые преобразователи считывают показания напряжения невероятно быстро. Стандарт CD-качества требует частоту дискретизации 44 100 считываний в секунду, или, говоря техническим языком, 44 100 Герц. Аудио в фильмах или на ТВ имеет частоту дискретизации 48 000 Герц. И это очень быстро! Ведущие записывающие студии иногда используют и намного более высокие частоты. Чем выше частота дискретизации, тем точнее вы можете передать ваш аналоговый сигнал и тем больший диапазон частот можно охватить. CD-стандарт в 44 100 Герц покрывает весь диапазон слышимости человека.
Битовая глубина (квантование)
Чтобы понять идею квантования, вам нужно узнать, как компьютеры хранят числа и другие виды информации в памяти. Память компьютера сделана из миллиардов крошечных электрических переключателей, которые могут находиться только в двух положениях: включено или выключено. Количество информации, которое может быть представлено положением одного такого переключателя называется битом. И что же можно сделать с битом? Ну, вы можете сохранить ответ на вопрос, в форме «да/нет» или же логическое утверждение: «правда/ложь». Или можно хранить два числа, к примеру, ноль и единицу. Но что, если у вас есть два бита, два электрических переключателя? Получаются четыре возможные комбинации этих двух переключателей: 00, 01, 10, 11, и вы можете использовать эти комбинации, чтобы закодировать четыре числа, к примеру: ноль, один, два и три.
Если у вас три бита, то возможно получить восемь комбинаций: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111. Теперь можно хранить числа: ноль, один, два, три, четыре, пять, шесть, и семь. Используя четыре бита можно получить до шестнадцати комбинаций, с пятью – тридцать две. Каждый бит вдвое увеличивает количество чисел, которые можно закодировать.
Если ваш аналого-цифровой преобразователь имеет только один бит для представления сигнала, то точно представить сигнал в цифровом виде не получится. То же самое произойдет, если используются два бита выборки. График ниже показывает двухбитное аудио. Цифровая версия звуковой волны получается неточной и будет звучать ужасно, так как используются только четыре допустимых значения напряжения.
Аудио с дискретизацией в три бита звучит немного лучше. Теперь компьютер может выбирать из восьми допустимых значений. Синяя цифровая волна все еще сильно отличается от красного аналогового оригинала, но немного приблизилась к нему:
Первый график в этом разделе показывает четырехбитный звук с шестнадцатью возможными значениями каждого считывания. Этот график выглядит куда лучше. Компьютерные игры 80х годов прошлого века использовали восьмибитный звук – это означает, что в каждый момент считывания можно выбрать одно из 256 значений. Звук все еще кажется слишком фальшивым и «компьютерным», но теперь, хотя бы, можно что-то распознать.
Стандарт CD требует 16 бит для представления аудиозаписей. Это означает, что на каждое считывание приходится 65 536 различных значений. При такой битовой глубине ваше приближенное цифровое значение станет очень похоже на оригинальный аналоговый сигнал и будет довольно хорошо звучать. Еще более высокого качества звучания можно достичь, используя при записи 24-битное аудио, которое позволяет выбирать из 16 777 216 различных значений. С частотой в 44 100 считываний в секунду получится очень гладкая и правильная звуковая волна, которую сложно отличить от оригинальной аналоговой волны даже самым чутким слушателям.
Разумеется, чем больше битовая глубина, тем больше места требуется на диске для хранения всех этих чисел. Качественное 24-битное аудио требует в 256 раз больше места, чем 16-битное аудио. Так что всегда приходится выбирать между качеством и местом на диске. Теперь вы понимаете, почему аудиофайлы такие большие. При прослушивании 16-битного аудио с диска, воспроизводится примерно десять мегабайт информации за минуту, при прослушивании 24 битного – два с половиной гигабайта за минуту.
Как работает звукозаписывающая аппаратура
Самое сложное в звукозаписи – это подобрать правильный уровень сигнала. Если вы установите слишком низкую громкость микрофона, то получите слабовыраженные колебания напряжения. Затем, когда вы будете прослушивать запись, вы будете вынуждены сильно увеличивать громкость, чтобы расслышать её (запись), но вместе с этим увеличится и громкость записанного фонового шума от окружения или оборудования. Получившаяся дорожка будет звучать не лучшим образом. С другой стороны, если вы установите слишком высокую громкость микрофона, то скачки напряжения могут превысить те значения, которые сможет прочитать ваш аналого-цифровой преобразователь. Такое явление называется клиппинг – обрезание сигнала, и звучит оно просто чудовищно.
На графике ниже изображен сигнал, слишком громкий для данного записывающего устройства, а также два различных варианта его искривления.
Аналоговые системы реагируют на перегрузку мягким ограничением уровня (soft clipping). Из-за этого звуковые волны сжимаются и добавляют некоторые гармоники к звуку. На самом деле мягкое ограничение может звучать довольно классно. Гитаристы намеренно перегружают свои усилители, чтобы воссоздать такой вид искажения, который отлично звучит и при воспроизведении с аудиоленты. В свою очередь, цифровые системы при перегрузке резко ограничивают уровень сигнала (hard clipping). Как следует из названия, такое ограничение полностью обрезает пики сигнала. Из-за этого в сигнале появляются ужасно звучащие высокие гармоники, и впоследствии от них невозможно избавиться. Таким образом, урезания цифрового сигнала лучше избегать.
Довольно сложно выставить ручку регулировки усилителя у звукозаписывающего устройства в нужное положение, в котором вы получите хороший сигнал и избежите клиппирования. Картинка ниже изображает индикаторы аудиоинтерфейса, который я использую в момент звукозаписи. Верхний индикатор показывает очень хороший уровень громкости с достаточным запасом мощности. Значение нижнего располагается прямо на границе клиппирования, поэтому, скорее всего, я его немного убавлю.
Где же вы должны производить звукозапись? Это сильно зависит от того, какие помещения есть в вашем распоряжении. Лучшие место – это звукозаписывающие студии, но если у вас нет возможности попасть в одну из таких, есть и другие способы записать хороший звук. В видео ниже подробно рассказывается о звукозаписи в неидеальных условиях.
Форматы файлов
Полученную звукозапись можно сохранить в нескольких форматах. Можно начать с вышеупомянутых форматов AIFF и WAV. Они идентичны друг другу и просто хранят в себе список чисел в различном порядке. Основная проблема AIFF и WAV состоит в том, что они занимают очень много места. Есть несколько способов сжать аудиозаписи, чтобы уменьшить объем занимаемой памяти. Существуют две разновидности сжатия: сжатие без потерь и сжатие с потерями.
Сжатие без потерь
Возможно уменьшить размер файлов на компьютере, не потеряв важной информации. Хорошая аналогия – это условные обозначения стенографиста. Эта система используется репортерами, когда они заменяют различные слова короткими кодами. Условные обозначения занимают меньше места, чем английские слова, и по ним можно дословно воспроизвести все сказанное. Точно так же, как условные обозначения стенографистов являются сжатием без потерь для английского языка, форматы FLAC и Apple Lossless представляют собой способы подобного сжатия для аудио. FLAC и Apple Lossless занимают примерно в два раза меньше места, чем несжатые AIFF и WAV.
Сжатие с потерями
Можно сжать файлы до еще меньших размеров, если вы готовы пожертвовать качеством звука. Сжатие с потерями сродни краткому содержанию книги – вы поймете главную идею, но не воссоздадите целый текст во всех подробностях. MP3 – это наиболее известный аудиоформат сжатия с потерями. MP3-файл звучит не так хорошо, как несжатый оригинал, но может занимать в 10 раз меньше места или даже меньше. Чем больше вы жертвуете качеством, тем сильнее можно сжать файл. Недостатком является то, что когда качество потеряно, восстановить файл уже не получится.
Воспроизведение звука
Точно так же, как аналого-цифровые преобразователи переводят электрические сигналы в числа, цифро-аналоговые преобразователи переводят числа в электрические сигналы. Преобразователь считывает все показания напряжения в аудиофайле и посылает сигналы соответствующей силы по проводу к динамикам. Колебания тока идут по проводам и воздействуют на магнит в динамике, который прикреплен к тонкому бумажному или пластиковому конусу, вибрирующему вместе с ним. Вибрации конуса сотрясают воздух, который воздействует на ваше внутреннее ухо, и вы слышите воспроизведенный звук.
Аудиофайл Википедия
Цифровой аудиоформат — формат представления звуковых данных, используемый при цифровой звукозаписи, а также для дальнейшего хранения записанного материала на компьютере и других электронных носителях информации, так называемых звуковых носителях.
Аудиофайл (файл, содержащий звукозапись) — компьютерный файл, состоящий из информации об амплитуде и частоте звука, сохранённой для дальнейшего воспроизведения на компьютере или проигрывателе.
Разновидности цифровых аудиоформатов[ | ]
Существуют различные понятия звукового формата.
Формат представления звуковых данных в цифровом виде зависит от способа квантования аналогово-цифровым преобразователем (АЦП). В звукотехнике в настоящее время наиболее распространены два вида квантования:
Зачастую разрядность квантования и частоту дискретизации указывают для различных звуковых устройств записи и воспроизведения как формат представления цифрового звука (24 бита/192 кГц; 16 бит/48 кГц).
Формат файла определяет структуру и особенности представления звуковых данных при хранении на запоминающем устройстве ПК. Для устранения избыточности аудиоданных используются аудиоеки, при помощи которых производится сжатие аудиоданных. Выделяют три группы звуковых форматов файлов:
Особняком стоят модульные музыкальные форматы файлов, созданные синтетически или из семплов заранее записанных живых инструментов. Они в основном служат для создания современной электронной музыки (MOD). Также сюда можно отнести формат MIDI, который не является звукозаписью, но с помощью секвенсора позволяет записывать и воспроизводить музыку, используя определённый набор команд в текстовом виде.
Форматы носителей цифрового звука применяют как для массового распространения звуковых записей (CD, SACD), так и в профессиональной звукозаписи (DAT, минидиск).
Для систем пространственного звучания также можно выделить форматы звука, в основном являющиеся звуковым многоканальным сопровождением к кинофильмам. Такие системы имеют целые семейства форматов, созданные двумя крупными конкурирующими компаниями — Digital Theater Systems Inc. (DTS) и Dolby Laboratories Inc. (Dolby Digital).
Также форматом называют количество каналов в системах многоканального звука (5.1; 7.1). Изначально такая система была разработана для кинотеатров, но впоследствии была расширена для систем домашнего кинотеатра.
Форматы звуковых файлов — Учебник
Форматы звуковых файлов.
Звук — это физическое природное явление, распространяющееся посредством колебаний воздуха и, следовательно, можно сказать, что мы имеем дело только с волновыми характеристиками. Задачей преобразования звука в электронный вид является повторение всех его этих самых волновых характеристик. Но электронный сигнал не является аналоговым, и может записываться посредством коротких дискретных значений. Пусть они имеют малый интервал между собой и практически неощутимы, на первый взгляд для человеческого уха, но мы должны всегда иметь в виду, что имеем дело только с эмуляцией природного явления именуемого звуком.
Такая запись именуется импульсно-кодовой модуляцией и являет собой последовательную запись дискретных значений. Разрядность устройства, исчисляемая в битах, говорит о том сколькими значениями одновременно в одном записанном дискрете, берется звук. Чем больше разрядность, тем больше звук соответствует оригиналу.
Любой звуковой файл можно представить, чтобы Вам было наиболее понятно, как базу данных. Она имеет свою структуру, о параметрах которой указывается обычно вначале файла. Потом идет структурированный список значений по определенным полям. Иногда вместо значений стоят формулы, позволяющие уменьшать размер файла. Для того чтобы Вам было совсем понятно, скажу, что запись файла на жесткий диск подобна тому, как Вы набиваете таблицы в Microsoft Excel. Естественно данные файлы могут читать только специализированные программы, в которые заложен блок чтения.
РСМ
РСМ расшифровывается как pulse code modulation, что и является в переводе как импульсно-кодовая. Файлы именно с таким расширением встречаются довольно редко (я встречал только в программе 3D Audio). Но РСМ является основополагающей для всех звуковых файлов. Я бы не сказал, что это очень экономный метод для хранения данных на диске, но думаю, что от этого уже никогда точно не уйдешь, причем объемы современных винчестеров уже позволяют не обращать внимания на пару десятков мегабайт.
DPCM
Изыскания по поводу экономного хранения звуковых данных на диске. Если Вы встречаете данную аббревиатуру, то знайте, что имеете дело с разностным РСМ. В основе данного метода лежит та вполне оправданная идея, что вычисления гораздо более громоздки по сравнению с тем, что можно просто указать значения разности.
АDPCM
Адаптивный DPCM. Согласитесь, что при указании просто значений разности может возникнуть проблема с тем, что есть очень маленькие и очень большие значения. В результате, какие бы супер-точные измерения не были все равно имеет место искажение действительности. Поэтому в адаптивном методе добавлен коэффициэнт масштабируемости.
WAV
Самое простое хранилище дискретных даннных. Я бы сказал прямое. Один из типов файлов семейства RIFF. Помимо обычных дискретных значений, битности, количества каналов и значений уровней громкости в wav может быть указано еще множество параметров, о которых Вы, скорее всего, и не подозревали — это: метки позиций для синхронизации, общее количество дискретных значений, порядок воспроизведения различных частей звукового файла, а также есть место для того, чтобы Вы смогли разместить там текстовую информацию.
RIFF
Resource Interchange File Format. Уникальная система хранения любых структурированных данных.
IFF
Эта технология хранения данных проистекает от Amiga-систем. Interchange File Format. Почти то же, что и RIFF, только имеются некоторые нюансы. Начнем с того, что система Amiga — одна из первых, в которой стали задумываться о программно-сэмплерной эмуляции музыкальных инструментов. В результате, в данном файле звук делится на две части: то, что должно звучать вначале и элемент того, что идет за началом. В результате, звучит начало один раз, за тем повторяется второй кусок столько раз, сколько Вам нужно и нота может звучать бесконечно долго.
MOD
Файл хранит в себе короткий образец звука, который потом можно использовать в качестве шаблона для инструмента. Проще говоря прошитый в синтезатор сэмпл.
AIF или AIFF
Audio Interchange File Format. Данный формат распространен в системах Apple Macintosh и Silicon Graphics. Заключает в себе сочетание MOD и WAV.
AIFС или AIFF-С
Тот же AIFF, только с заданными параметрами сжатия (компрессии).
AU
Опять же та же гонка за экономией места. Структура файла намного проще, чем в wav, но там указан метод кодирования данных. Файлы очень мало «весят», за счет чего получили довольно широкое распространение в Интернете. Чаще всего Вы можете встретить параметры m-Law 8 кГц — моно. Но есть и 16-ти битные стерео-файлы с частотами 22050 и 44100 Гц. Это звуковой формат предназначен для работы со звуком в рабочих системах SUN, Linux и FreeBCD.
MID
Файл, хранящий в себе сообщения MIDI-системе, установленной на Вашем компьютере или в устройстве.
МР3
Самый скандальный формат за последнее время. Многие для объяснения параметров сжатия, которые в нем применяют, сравнивают его с jpeg для изображений. Там очень много наворотов в вычислениях, чего и не перечислишь, но коэффициэнт сжатия в 10-12 раз сказали о себе сами. Если говорят, что там есть качество, то могу сказать, что там его немного. Специалисты говорят о контурности звука как о самом большом недостатке данного формата. Действительно, если сравнивать музыку с изображением, то смысл остался, а мелкие нюансы ушли. Качество МР3 до сих пор вызывает много споров, но для «обычных немузыкальных» людей потери не ощутимы явно.
VQF
Хорошая альтернатива МР3, разве что менее распространенная. Есть и свои недостатки. Закодировать файл в VQF — процесс гораздо более долгий. К тому же, очень мало бесплатных программ, позволяющих работать с данным форматом файлов, что, собственно, и сказалось на его распространении.
VOC
Восьмибитный моно-формат от семейства SoundBlaster. Можно встретить в большом количестве старых программ, использующих звук (не музыкальных).
НСОМ
То же самое, что и VOC (восемь бит, моно), но только для Apple Macintosh.
UL
Стандартный формат U-Law. 8 кГц, 8 бит, моно.
RA
Real Audio или потоковая передача аудиоданных. Довольно распространенная система передачи звука в реальном времени через Интернет. Скорость пердачи порядка 1 Кб в секунду. Полученный звук обладает следующими параметрами: 8 или 16 бит и 8 или 11 кГц.
SND
Бывает двух видов. Один — это тот же AU для SUN и NeXT. Другой — это 8-мибитный моно-файл для РС и Маков с различной частотой дискретизации.
Какой аудиоформат выбрать?
Аудиоформат зачастую является мерилом качества трека. Много споров ведется о том, какой же самый лучший формат музыки. Вот и я на днях стал свидетелем подобного спора. Не виртуального, а реального.В общем, решил я написать статью про аудиоформаты и человеческим языком попытаться объяснить какой самый лучший формат аудио. Постараюсь избежать заумных терминов и описания характеристик, чтобы лишний раз не травмировать мозг читающих.
Сразу же признаюсь, что не буду петь дифирамбы в честь какого-то конкретного аудиоформата, равно как и “опускать” никого не собираюсь. Пускай каждый сам решает. Не буду залезать в “дебри” и пробегусь по наиболее известным форматам музыки высокого качества.
Я считаю, что споры эти ведут люди, мягко говоря, не сведущие в этой теме. Так как профессионалы (то есть люди, которые знают, что они делают и зачем они это делают) не будут заниматься подобным. При нынешнем изобилии аудио форматов любой нуждающийся найдет то, что ему нужно. Согласитесь, глупо будет выглядеть спор тракториста и шофера, на тему что лучше – трактор или машина. Для одних целей – трактор, для других – машина. Вот и здесь так же.
WAV – справедливо считается самым качественным форматом музыки. Этот формат аудио без сжатия и без потери качества. Используется при записи и обработке звука, это самый качественный звук, так как запись в WAV происходит без сжатия. Кодируется в любой другой аудиоформат. Ну и как результат – довольно много “весит”, поэтому используется преимущественно при звукозаписи.
Далее идут различные “интерпретации”, которые можно разделить на:
Сжатие звука с потерями
Начну со всем известного и всеми применяемого (хоть и не всегда любимого) формата MP3. Этот аудиоформат активно используется везде и всюду, где надо и где не надо. Но это не значит, что он недостоин места, которое занимает в своей нише. Очень даже достоин. Хоть “сидит” он в своей нише уже около двух десятков лет, никто его пока оттуда не “вышиб”. А желающих было много надо сказать. И главный фаворит из них WMA (Windows Media Audio), который задуман был Microsoft, как альтернатива MP3. В итоге он альтернативой и является, не смотря на старания разработчиков. Следующий персонаж – OGG. Несмотря на более широкие возможности, чем MP3, например, так и не получил массового признания. Хоть и поддерживается многими операционными системами. Пожалуй, стоит упомянуть еще аудиоформат AAC, который должен был в эстафете сменить MP3. В нем улучшено качество кодирования и уменьшены потери при сжатии. Но… увы.
Главным преимуществом этих форматов является небольшой размер. Из минусов – потеря качества.
Сжатие звука без потерь
FLAC – пожалуй, самый популярный кодек кодирования и формат звука без потери качества. Меломаны постепенно переходят на этот формат. WavPack составляет ему достойную конкуренцию, но не так популярен. Такая же история и с Apple Lossless, в котором размер сжимается до 60%.
Здесь история с точностью до наоборот: качество лучше, а размер больше.
Скептики утверждают, что на слух практически невозможно отличить MP3 (320 кбит/c) от Losless. “А если разницы нет, зачем платить больше?”. Действительно, на обычной аппаратуре почувствовать разницу аудиоформатов достаточно сложно, даже меломанам. Но есть и такие, которые эту разницу сразу чувствуют (лично присутствовал на эксперименте). А вот при прослушивании на хорошем аппарате разница огромная. Вся беда в том, что хороший аппарат далеко не все себе могут позволить.
Рассказать друзьям в соцсетях:
| Расширение | Описание | Популярность |
|---|---|---|
| .aac | Улучшенный кодированный аудио-файл | Редко используется |
| .ac3 | Файл аудио кодека 3 | Часто используется |
| .aif | Аудио-файл в формате AIFF | Очень часто используется |
| .aiff | Аудио формат AIFF | Средне используется |
| .amr | Файл адаптивного кодека с переменной скоростью | Часто используется |
| .aob | Аудио файл DVD | Средне используется |
| .ape | Сжатый аудио-файл Monkey’s | Средне используется |
| .asf | Музыкальный файл Electronic Arts | Средне используется |
| .aud | Сжатый аудио-файл для игр | Средне используется |
| .aud | Компонент плагина WinAmp | Средне используется |
| .aud | Звуковой формат сжатия потока DTS | Часто используется |
| .aud | Файл NICE Media Player | Редко используется |
| .awb | Аудио файл AMR-WB | Редко используется |
| .bin | Формат рингтона Nokia | Редко используется |
| .bwg | Аудио файл BrainWave Generator | Редко используется |
| .cdr | Аудио-файл звуковой дорожки на CD | Средне используется |
| .flac | Аудио-файл в формате FLAC | Часто используется |
| .gpx | Документ Guitar Pro 6 | Средне используется |
| .ics | Аудио файл диктофона Sony IC | Средне используется |
| .iff | Универсальный формат Electronic Arts | Очень часто используется |
| .m | Аудио файл PC-98 | Редко используется |
| .m3u | Файл плейлиста | Очень часто используется |
| .m3u8 | Файл плейлиста в кодировке UTF-8 | Часто используется |
| .m4a | Аудио-файл MPEG-4 | Очень часто используется |
| .m4b | Аудио-файл книги MPEG-4 | Часто используется |
| .m4p | Защищенный аудио-файл iTunes Music Store | Средне используется |
| .m4r | Файл рингтона iPhone | Часто используется |
| .mid | Аудио-файл MIDI | Очень часто используется |
| .midi | Аудио-файл MIDI | Часто используется |
| .mod | Аудио-модуль Amiga | Часто используется |
| .mp3 | Аудио файл MP3 | Очень часто используется |
| .mp3 | Файл mp3PRO | Средне используется |
| .mp3 | Аудио файл mp3HD | Средне используется |
| .mpa | Аудио файл MPEG-2 | Очень часто используется |
| .mpp | Аудиофайл Musepack | Редко используется |
| .msc | Файл AdLib MSCplay | Редко используется |
| .msv | Файл звукозаписи Memory Stick | Редко используется |
| .mts | Сэмпл MadTracker 2 | Средне используется |
| .nkc | Файл Библиотеки Native Instruments Kontakt | Средне используется |
| .ogg | Аудио файл Ogg Vorbis | Часто используется |
| .ps | Аудио файл Paul Shields | Очень редко используется |
| .ra | Аудиофайл Real Audio | Очень часто используется |
| .ram | Метафайл Real Audio | Часто используется |
| .sdf | Аудио файл KAWAI Musical Instruments | Редко используется |
| .sib | Партитура Sibelius | Часто используется |
| .sln | Файл Asterisk | Редко используется |
| .spl | Файл Digitrakker | Очень редко используется |
| .srt | Аудио файл мобильного телефона Siemens C60 | Редко используется |
| .srt | Формат рингтона Sagem | Очень редко используется |
| .temp | Музыкальный файл загрузки Audiogalaxy | Очень редко используется |
| .vb | Аудио файл Grand Theft Auto | Редко используется |
| .wav | Цифровой аудио формат | Очень часто используется |
| .wav | Файл DTS-WAV | Редко используется |
| .wave | Аудио файл WAVE | Средне используется |
| .wm | Аудио или видео Windows Media | Редко используется |
| .wma | Аудио файл Windows Media | Очень часто используется |
| .wpd | Аудио файл обработки SAW Studio | Редко используется |
| .xsb | Аудио файл XACT | Средне используется |
| .xwb | Библиотека аудио файлов XACT | Средне используется |