Есть ли разница между аудио форматами MP3, AAC, FLAC и какой нужно использовать?

Часть 2: 3 Лучшие плееры FLAC для Mac

Топ 1: VOX Player

VOX Player является профессиональным проигрывателем FLAC для Mac для передачи аудиофайлов Hi-Res. Просто слушайте любимых артистов без потерь звука и чистого звука. Это абсолютно бесплатный для публичного аудиоплеера, что каждый может наслаждаться FLAC с высоким качеством.

• 1. Сохраняйте и воспроизводите все преобразованные файлы в оригинальном качестве.
• 2. Интеграция с рядом других потоковых сайтов онлайн для музыки.
• 3. Доступ к более чем 30000 различных станций с помощью встроенного приложения радио.
• 4. Неограниченное облачное хранилище для воспроизведения звука FLAC с Mac, iPhone и т. Д.

Top 2: VLC Media Player

Как универсальный медиаплеер, VLC Media Player поддерживать FLAC без потерь изначально. Это полезный инструмент, который работает с Windows, Mac, Android и iOS. Это должен быть хороший проигрыватель FLAC, если вам нужно обрабатывать несколько видео и аудио, включая формат FLAC.

• 1. Извлеките аудио FLAC из видео файлов или конвертируйте аудио файлы в FLAC.
• 2. Потоковая передача файлов FLAC и других аудио и видео файлов через Интернет.
• 3. Запишите аудиофайлы вашего компьютера в файлы FLAC или видео форматы.
• 4. Пульт дистанционного управления воспроизведением видео и аудио файлов из браузера.

Топ 3: AIMP

AIMP еще один бесплатный проигрыватель FLAC для Windows. Помимо кристально чистого звука для FLAC, вы также можете получить доступ к большому количеству форматов файлов и списков воспроизведения. Это позволяет воспроизводить файлы в очереди.

• 1. Получите минимальное потребление с максимальной функциональностью.
• 2. Чувствительный эквалайзер и другие гибкие настройки программы.
• 3. Расширьте возможности проигрывателя FLAC с помощью расширенных плагинов.
• 4. Все создание закладок и имеет очередь воспроизведения аудио файлов.

Технология SBR — восстановление высоких частот

Достоверная передача широкого частотного диапазона — важное требование для качественного кодирования. Однако передача каждой следующей октавы звукового диапазона в полтора-два раза повышает требования к битрейту для традиционного аудиокодера

Чтобы снизить битрейт и при этом сохранить высокие частоты в кодируемом материале, была создана технология искусственного синтеза высоких частот SBR (spectral band replication).

Технология основывается на том, что наш слух анализирует высокие частоты с меньшей точностью, чем средние и низкие. Для создания эффекта присутствия высоких частот необязательно математически точно реконструировать форму волны, а достаточно лишь восстановить некоторые существенные психоакустические параметры сигнала на высоких частотах. Ктаким существенным параметрам относятся частотно-временное распределение (огибающая) энергии сигнала и степень его тональности/зашумленности.

Идея алгоритма такова. При кодировании осуществляется анализ высоких частот в исходном аудиосигнале и извлекаются их параметры: в первую очередь — амплитудная огибающая в нескольких (обычно в восьми) частотных полосах. Далее высокие частоты из записи удаляются и кодируются только оставшиеся низкие и средние частоты. При этом в выходной файл также добавляется сравнительно небольшой поток информации о параметрах утерянных высоких частот.

При воспроизведении сначала декодируется сигнал низких и средних частот. Далее (в случае его наличия в плеере) начинает работу декодер SBR. Первым шагом он осуществляет синтез высокочастотного сигнала путем транспонирования (точнее — частотного сдвига) имеющихся средних частот. Поскольку степень тональности/зашумленности спектра на средних и высоких частотах примерно равна, то в результате этого шага получается высокочастотный сигнал с правдоподобной структурой спектра. На втором шаге декодер SBR использует дополнительную сохраненную информацию о высоких частотах для придания им нужной амплитудной огибающей в каждой частотной полосе. В результате получается сигнал, у которого высокие частоты полностью синтезированы из средних, но при этом сохраняют звучание исходных высоких частот.

Технология SBR может быть пристроена ко многим существующим методам кодирования аудио. Например, SBR в сочетании с МР3 называется МР3 PRO, а SBR в сочетании с AAC называется HE-AAC (high efficiency AAC). В основном, SBR используется при кодировании с относительно низкими битрейтами: 64 кбит/с и ниже. Технология позволяет значительно расширить частотный диапазон аудиосигнала с минимальным увеличением битрейта (несколько кбит/с).

Аудио форматы с компрессией без потерь

Противоположное сжатие с потерями — сжатие без потерь , которое является способом, который уменьшает размер аудиофайла без ЛЮБОЙ потери данных между исходным аудиофайлом и сжатым аудиофайлом.

Недостатком является то, что сжатые аудиофайлы без потерь больше, чем сжатые аудиофайлы с потерями — в 2–5 раз больше для одного и того же исходного файла.

Формат аудиофайла: FLAC

FLAC расшифровывается как Free Lossless Audio Codec . Возможно, немного на носу, но он быстро стал одним из самых популярных форматов без потерь с момента его появления в 2001 году.

Что приятно, так это то, что FLAC может сжимать исходный файл до 60 процентов без потери одного бита данных. Что еще приятнее, так это то, что FLAC — это формат аудио-файлов с открытым исходным кодом и без лицензионных платежей, поэтому он не накладывает никаких ограничений на интеллектуальную собственность.

FLAC поддерживается большинством основных программ и устройств и является основной альтернативой MP3 для музыки. С его помощью вы в основном получаете полное качество необработанного несжатого звука при половине размера файла. Вот почему многие считают FLAC лучшим аудиоформатом.

Формат аудиофайла: ALAC

ALAC расшифровывается как Apple Lossless Audio Codec . Он был разработан и выпущен в 2004 году как закрытый формат, но в конечном итоге стал открытым и бесплатным в 2011 году. ALAC иногда называют Apple Lossless.

Хотя ALAC хорош, он немного менее эффективен, чем FLAC, когда речь идет о сжатии. Однако у пользователей Apple на самом деле нет выбора между ними, потому что iTunes и iOS предоставляют встроенную поддержку ALAC и совсем не поддерживают FLAC .

Нужна помощь в воспроизведении звука высокого разрешения на вашем iPhone или iPad звук высокого разрешения на вашем iPhone или iPad звук высокого разрешения на вашем iPhone или ? Проверьте наш гид.

Формат аудиофайла: WMA (без потерь)

WMA расшифровывается как Windows Media Audio . Мы рассмотрели это выше в разделе сжатия с потерями, но мы упоминаем об этом здесь, потому что есть альтернатива без потерь под названием WMA Lossless, которая использует то же расширение. Смущаюсь, я знаю.

По сравнению с FLAC и ALAC WMA Lossless является худшим с точки зрения эффективности сжатия, но не намного. Это проприетарный формат, поэтому он не подходит для поклонников программного обеспечения с открытым исходным кодом, но изначально поддерживается как в Windows, так и в Mac системах.

Самая большая проблема с WMA Lossless — ограниченная поддержка оборудования. Если вы хотите воспроизводить сжатый звук без потерь на нескольких устройствах и платформах, вам следует придерживаться FLAC.

1. Выбор AIFF файлов которые вы хотите конвертировать в формат ALAC.

На первом шаге, выберите AIFF файлы которые вы собираетесь перевести в ALAC. Запустите AIFF в ALAC Конвертер и используйте встроенный в программу проводник для того чтобы просмотреть содержимое папки из которой вы собираетесь выбрать файлы которые вы собираетесь конвертировать в ALAC. Затем, выберите файл в списке файлов, и перетащите его на окно с надписью “Drag audio files and folders here” и отпустите над ним левую кнопку мышки. Опционально, AIFF в ALAC Конвертер позволяет редактировать аудио теги любого выбранного файла в окне Drop Zone.

Как только вы выбрали файлы, следующий шаг – выбрать в окне AIFF2ALAC Конвертера параметры вывода.

Человеческий слух и его пределы — психоакустика

Дело в том, что основная задача Общества Фраунхгофера — разработка психоакустических моделей человеческого восприятия звука. И здесь есть много тонкостей. Главная — мы не дельфины.

Во-вторых, существуют определенные ограничения на количество одновременно воспринимаемых звуков. Человек одновременно способен слышать не более 250 звуков из 24 диапазонов (причем, количество одновременных звуков в диапазоне так же довольно мало).

В-третьих, слышимый диапазон составляет от 16 Гц до 20 кГц и к 60 годам снижается почти в два раза. В идеальном случае и при тренировках (да-да, его необходимо тренировать!).

Все частоты ниже 100 Гц воспринимается не слуховыми клетками, а… кожей. Потом низкие волны переотражаются в слуховом канале – эти волны и воспринимаются как инфрабас. (Это из области костной проводимости.)
Более того — число регистрирующих акустические волны клеток у каждого различно. Да что там — у каждого отдельно взятого человека их число в правом и левом ухе отличается.

Кстати, и восприятие каждым ухом различается. Поменяйте местами каналы в любимой композиции — получите новое звучание.

Если копнуть глубже, оказывается, что каждая частота звука воспринимается только при определённой громкости. При её достижении, тишина сменяется резким и достаточно отчётливым звуком. После человек может слышать и более тихий звук этой частоты.
Другое интересное свойство слуха — чем меньше уровень громкости, тем меньше его разрешающая способность, меньше число воспринимаемых звуков. При снижении громкости лучше воспринимаются высокие частоты, при увеличении — низкие. И они не дополняют, а сменяют друг друга.

Человек не воспринимает некоторые звуки, концентрируя внимание на других. Обратите внимание — отчетливо, осознаваемо слышен обычно один инструмент, или вокал

Все прочее превращается в фон или единое созвучие. И на чем бы мы не концентрировались в композиции, увеличить число воспринимаемых основных звуков нам не под силу.

Принципы работы AAC

ААС представлен многоканальным алгоритмом в кодировании аудио с поддержкой потоковых передач. Технология разработана на основании параметров MP3, в них улучшены операции.

Функционал создан на принципах:

1. Удалены сигналы, которые не воспринимает человек.
2. Убрали избыток кодирования.
3. Обработали импульс методом МДКП.
4. Добавили код, корректирующий внутренние ошибки.
5. Передали результат.

Для контейнера MPEG-4 не нужен единственный или малый набор компрессионных схем. В семействе алгоритмов кодируется речь низкого сегмента и аудио с высоким 64 кбит/с.  AAC при частоте 96 кГц может охватить 48 каналов. Технология совершает динамическое переключение между блоками с длины по 2048 пункту до 256.

Пользователь сам решает, какая мера ему больше подходит. Когда в AAC вычищают шумы, убирают искажения, чтобы сократить объем файла, музыкальное произведение воспринимается лишенным живости. Слышится механический, железный оттенок. По утверждению технологов психоакустическая фильтрация MP3 и AAC происходит по разным алгоритмам, поэтому по-другому звучит музыка.

Формат FLAC

Самым распространенным форматом является формат FLAC (Free Lossless Audio Codec). От аудиокодеков с потерями его отличает то, что из звукового потока при его использовании не удаляется никаких данных. Это дает возможность с успехом использовать его для воспроизведения музыки на Hi-Fi- и Hi-End-оборудовании, а также для создания архива коллекции аудиозаписей.

Большим достоинством формата является его свободное распространение

Это немаловажно для музыкантов, самостоятельно записывающих музыку. Формат в последнее время приобрел большую популярность, благодаря чему его поддержка включена в подавляющее большинство медиапроигрывателей

Кодирование и декодирование FLAC

Кодирование WAV во FLAC со степенью сжатия по умолчанию (5):

Кодирование WAV во FLAC с указанной степенью сжатия:

, где n — число от 0 (минимальное сжатие) до 8 (максимальное сжатие).

Декодирование FLAC в WAV:

Чтобы убедиться в том, что FLAC сжимает данные действительно без потерь, можно использовать любое ПО, умеющее сравнивать файлы побитно — например, встроенную в Windows утилиту fc. Для эксперимента выбираем любой WAV-файл и делаем с ним следующие преобразования: original.wav (оригинальный файл) > compressed.flac (кодируем файл во FLAC) > decompressed.wav (декодируем FLAC обратно в WAV). Далее сравниваем original.wav и decompressed.wav при помощи fc в режиме двоичного сравнения:

По завершении проверки утилита выдаст сообщение «различия между файлами не найдены», что говорит об их полной идентичности. Это означает, что при конвертации во FLAC и обратно ни один бит не был потерян, что и требовалось доказать. Если проделать тот же опыт с MP3, то результат будет совсем иной, различий между файлами обнаружится огромное количество.

Всё о формате MP3

MP3 это аббревиатура от MPEG-2 Audio Layer-3

Как работает MP3

Песни, сохраненные в формате MP3, занимают меньше места, чем та же запись, сохраненная с использованием аудиоформата CD качества, такого как WAV. MP3-файлы значительно экономят память при хранении музыки сжимая данные, составляющие файл. Сжатие песен в MP3 включает в себя удаление частей звука, которые не будут влиять на восприятие музыки, в первую очередь удаляются очень высокие и очень низкие частоты из записи. Поскольку определённые данные были удалены из исходной записи, MP3 не может хранить запись в CD качестве, и поэтому он называется «сжатым» форматом хранения. Именно тот факт, что алгоритмы кодирования MP3 удаляют часть звуковой информации из музыкального файла стала причиной того, что уже более десятка лет аудиофилы критикуют этот формат, называя его не подходящим для прослушивания серьёзной музыки в высоком качестве звучания.

Поскольку MP3-файлы сильно экономят место в памяти, благодаря алгоритмам сжатия, чем AIFF или другие форматы хранения без потерь, на одном и том же носителе информации MP3-файлов можно хранить гораздо больше, чем записей с CD качеством.

При кодировании музыки в MP3 формат можно регулировать некоторые настройки, которые будут влиять на результат, однако, в среднем MP3 файл занимает примерно 10% от той же записи хранимой в CD качестве.

Битрейт и MP3-файлы

Качество звука MP3 (и всех цифровых музыкальных файлов) измеряется его битовой скоростью, отображаемой как kbps.

Чем выше скорость передачи данных, тем больше данных у файла и тем лучше звучит MP3. Наиболее распространенные скорости передачи данных — 128 кбит/с, 192 кбит/с и 256 кбит/с.

Существует два типа битрейта, которые используют в MP3: постоянная скорость передачи (CBR) и переменная скорость передачи (VBR). Многие современные MP3-файлы используют VBR, что делает файлы меньше, кодируя некоторые части песни с низкой скоростью передачи, а другие кодируются с использованием более высоких скоростей передачи. Например, раздел песни с одним инструментом проще и может быть закодирован с более низкой скоростью передачи данных, в то время как части песни с более сложными инструментами должны быть менее сжаты для захвата всего диапазона звука. Изменяя скорость передачи данных, общее качество звука MP3 может оставаться высоким, а место в памяти, необходимое для файла, остается относительно небольшим.

Как MP3 работает с iTunes

MP3 может быть самым популярным аудиоформатом в Интернете, но iTunes Store не предлагает музыку в этом формате. Несмотря на это MP3 файлы совместимы с iTunes и со всеми устройствами iOS, такими как iPhone и iPad. Вы можете загрузить MP3 файлы из следующих источников:

• Цифровые магазины музыки, такие как AmazonMP3, eMusic или любые другие
• Копирование песен с компакт-диска
• Просто скопировать музыку из любого источника, который вам доступен

iPhone, iPad и другие гаджеты компании Apple отлично понимают и умеют работать с музыкой в формате MP3, не нужно устанавливать дополнительные программы или плагины.

Все о формате AAC

AAC это аббревиатура от полного названия Advanced Audio Coding.

Многие считают, что AAC это фирменный формат Apple, но это неверно. AAC был разработан группой компаний, которая включала в себя таких гигантов как: AT&T, Bell Labs, Dolby, Nokia и Sony. Apple лишь использует формат AAC для хранения музыки на своих устройствах и облачных сервисах. Файлы AAC можно воспроизводить почти на всех устройствах отличных от Apple, включая игровые консоли и мобильные телефоны под управлением ОС Android от Google.

Как работает AAC

Как и MP3, AAC представляет собой формат хранения музыки с потерями. Точно также, как и в случае с MP3 форматом, алгоритмы кодирования AAC отрезают самые высокие и низкие частоты, а также активно используют особенности слуха человека, чтобы удалять информацию о звуках, которую человек плохо различает при прослушивании музыки. В результате сжатия файлы AAC не звучат идентично файлам CD качества, но в целом алгоритмы сжимают музыку достаточно эффективно, так что большинство людей не замечают факт того, что из результирующего звука была удалена информация.

Как и MP3, качество файла AAC измеряется на основе его битовой скорости. Обычные битрейты AAC включают в себя 128 кбит/с, 192 кбит/с и 256 кбит/с.

Не вдаваясь в технические подробности, перечислю причины, которые позволяют файлам в формате AAC звучать лучше, чем MP3:

• При кодировании в AAC используются семпы с более широким охватом частот от 8 до 96 кГц, при кодировании в mp3 используются семплы с охватом от 16 до 48 кГц
• Могут быть закодированы до 48 каналов, в то время как в MP3 кодируются 2 канала в режиме MPEG-1 и до 5.1 каналов в режиме MPEG-2
• Используются произвольные битовые скорости и переменная длина кадра
• Более высокая эффективность работы алгоритмов и более простые банки фильтров (вместо гибридного кодирования в MP3, AAC использует чистый метод MDCT)
• Большая точность при кодировании звука AAC обеспечивается за счёт использования меньшего размера семплов, которые равны 128 или 120 единиц, в то время как для кодирования в mp3 используются семплы размером 192 единиц. В данном случае меньший размер семлпа позволяет кодировать с большей точностью, т.к. исходная звуковая волна является аналоговым сигналом, и для более точного её описания необходимо производить её измерение как можно чаще. Поэтому меньший размер семлпа лучше, т.к. позволяет более точно описать аналоговый характер звуковой волны в цифровом виде
• Эффективнее обрабатываются звуковые частоты выше 16 кГц. Напомню, что в формате mp3 эти частоты попросту удаляются
• Используются более прогрессивные алгоритмы в режиме join stereo. Напомню, что join stereo позволяет не хранить оба канала отдельно друг от друга, как это происходит в записи с CD качеством. Хранится общий сигнал для обоих каналов, а отдельно друг от друга хранится лишь разница между каналами
• Добавлены дополнительные модули для повышения эффективности сжатия: TNS, обратное предсказание, PNS и другие

Как работает AAC с iTunes

Apple приняла AAC в качестве основного формата для аудио. Все песни, которые хранятся в iTunes Store, и все песни транслируемые или загруженные с Apple Music, кодируются в формате AAC. Все файлы AAC в экосистеме Apple кодируются со скоростью 256 кбит/с.

Программы для воспроизведения файлов

В настоящий момент существует множество приложения для воспроизведения flac-файлов. При этом можно легко найти подходящее решение и для Windows, и для Linux, и уж тем более для OS X.

Самым популярным плеером для компьютеров и ноутбуков сегодня считается VLC media player. Он не только очень удобный, но и бесплатный — его свободно можно скачать с официального сайта.

Чтобы этот плеер смог автоматически проигрывать flac-файлы, нужно во время установки установить галочку напротив этого формата. Можно сделать это и после установки: для этого потребуется зайти в настройки, в раздел «Ассоциировать файлы». Теперь любой файл в формате flac будет воспроизводиться после двойного нажатия  по нему указателем мыши.

Долгое время самым популярным в мире плеером был Winamp. И хотя сегодня он уже не так распространен, многие пользователи до сих пор предпочитают пользоваться именно им. К счастью, Winamp тоже можно настроить для воспроизведения flac-файлов, но для этого потребуется установиться специальный плагин для этого формата.

Некоторые предпочитают слушать музыку, используя стандартный Windows Media Player. Устанавливать его не требуется, поскольку он обычно уже входит в дистрибутив Windows. Однако, чтобы научить его воспроизводить флак-файлы, нужно скачать с сайта Microsoft специальные фильтры: CoreFLAC или Illiminable.

Существует множество виртуальных плееров, которые поддерживают flac-формат по умолчанию. К ним относятся Foobar 2000, Media Jukebox, KMPlayer, AIMP и некоторые другие программы.

Также flac-файлы умеют воспроизводить многие современные DVD-проигрыватели, причем не только с диска, но и с флешки. Чтобы в этом убедиться, перед покупкой нужно внимательно ознакомиться с характеристикой плеера.

Что делать, если прослушать flac-файл не на чем? В этом случае можно воспользоваться каким-нибудь популярным конвертером (например, Format Factory) и конвертировать файлы в формат mp3, который сегодня поддерживают все музыкальные программы и устройства. При этом желательно выставить максимальную частоту дискретизации, чтобы качество звучания не сильно пострадало.

Звуковые форматы без потери качества

Подлинного любителя музыки вряд ли устроит звучание музыки, записанной в форматах со сжатием Ogg Vorbis или MP3. Конечно, если аудиозаписи прослушивать на бытовой аудиоаппаратуре, недостатки звучания невозможно уловить на слух, но если попытаться проиграть сжатый файл на высококачественной аппаратуре класса Hi-Fi, сразу обнаружатся недочеты звука. Безусловно, создать коллекцию качественной музыки на CD или виниловых пластинках нелегко. Есть разумная альтернатива этому пути для любителей качественного звука – lossless музыка. Ее можно хранить на ПК в виде, дающем возможность сохранить неизменными исходные параметры музыки, даже если применено сжатие. Этот путь одновременно решает проблемы высокого качества музыки и компактного ее хранения, ведь аудиоаппаратура для прослушивания (наушники, колонки, усилители) имеет вполне доступную цену.

Несжатые форматы звука без потери качества:

• CDDA — является стандартом аудио CD;
• WAV — Microsoft Wave;
• IFF-8SVX;
• IFF-16SV;
• AIFF;
• AU;
• RAW.

• FLAC;
• APE – Monkey’s Audio;
• M4A – Apple Lossless – формат качественной музыки от Apple;
• WV – WavPack;
• WMA – Windows Media Audio 9;
• LA – Lossless Audio;
• TTA – True Audio.
• LPAC;
• OFR – OptimFROG;
• RKA – RKAU;
• SHN – Shorten.

Конвертирование .flac файлов в mp3.

Все готово, чтобы начать конвертировать flac в mp3, осталось только нажать кнопку Конвертировать и наблюдать за процессом. Появится окно отображающее прогресс процесса конвертирования flac в mp3.

В процессе конвертирования flac в mp3, вы можете изменить приоритет процесса, или указать действие котоое будет автоматически выполнено после окончания конвертирования FLAC в MP3. После окончания процесса конвертирования FLAC в MP3, вы сможете найти сконвертированные mp3 файлы, в указанной вами ранее папке для результатов конвертирования.

Ну вот, всего за несколько несложных шагов мы разбили FLAC образ на треки и преобразовали его в формат MP3. Для того чтобы перейти к расположению получившихся файлов нажмите кнопку «Показать».

Надеемся, вы найдете это руководство таким же простым и полезным как наша программа. Аналогичным образом можно разделить файл FLAC (image+.cue) на треки FLAC (tracks+.cue) или перекодировать FLAC в ALAC (Apple Lossless) или другие аудио форматы.

Итоги

Очень сложно вынести окончательный вердикт, так как, с одной стороны, Opus и правда справляется со своей задачей намного лучше конкурентов. Но, с другой, он выглядит очень требовательным к ресурсам. Учитывая всё, я думаю, что готов объявить результаты:

1. Первое место делят между собой кодеки Apple AAC и Opus 1.3.1. Это лучшие кодеки сжатия с потерями среди выбранных претендентов. Применяйте их в зависимости от вашей сферы: если вам нужно воспроизведение на слабых устройствах, берите Apple. Если же вы хотите получить лучшее качество без оглядок на требовательность к ресурсам: с уверенностью применяйте Opus.
2. Второе место отдаётся Ogg Vorbis libvorbis 1.3.6 aoTuV b6.03. Хоть он и провалился на средних частотах, но всё же на частотах выше показал себя весьма неплохо.
3. Третье место занимает LAME 3.100 из-за его слабостей на высоких частотах и ярко-выраженной полочки со срезом сверхвысоких частот.

Надеюсь, исследование вышло интересным и позволит вам принять правильное решение в выборе подходящего кодека. До новых встреч в новых исследованиях!