Почему форматы хранения музыки mp3, aac и другие называют Lossy, т.е. с потерями данных?

Форматы хранения данных без сжатия: FLAC, ALAC, WAV и другие

• WAV и AIFF: Оба WAV и AIFF хранят звук без сжатия, что означает, что они являются точными копиями исходного аудио. Эти два формата по существу имеют одинаковое качество; Они просто хранят данные немного по-другому. AIFF сделан Apple, поэтому вы можете увидеть его чаще в продуктах Apple, а WAV в значительной степени универсален. Однако, поскольку они несжаты, они занимают много ненужного пространства. Если вы не редактируете аудио, вам не нужно хранить аудио в этих форматах.
• FLAC: Free Lossless Audio Codec (FLAC) — самый популярный формат хранения звука без потерь, что делает его хорошим выбором. В отличие от WAV и AIFF, он немного сжимает данные, поэтому занимает меньше места. Тем не менее, он считается форматом, который хранит звук без потерь, качество музыки остается таким же, как и у оригинального источника, поэтому эффективнее использовать его, чем WAV и AIFF. Он бесплатный, с открытым исходным кодом.
• Apple Lossless: Также известный как ALAC, Apple Lossless похож на FLAC. Это формат с лёгкой компрессией, тем не менее, музыка сохраниться без потерь качества. Его сжатие не так эффективно, как FLAC, поэтому ваши файлы могут быть немного больше, но они полностью поддерживаются iTunes и iOS (в то время как FLAC — нет). Таким образом, если вы используете iTunes и iOS в качестве основного программного обеспечения для прослушивания музыки, вам придется использовать именно этот формат.
• APE: APE — имеет самый агрессивный алгоритм сжатия, для хранения музыки без потерь, то есть вы получите максимальную экономию места. Его качество звука такое же, как у FLAC, ALAC, однако часто возникают проблемы с совместимостью. Кроме того, проигрывание этого формата гораздо сильнее нагружает процессор для его декодирования, так как данные сильно сжаты. Вообще, я бы не рекомендовал использовать этот формат, если только вы не ограничены в свободной памяти и не имеете проблем совместимости с программным обеспечением.

Несжатые аудио форматы

Несжатый звук состоит из реальных звуковых волн, которые были захвачены и преобразованы в цифровой формат без какой-либо дальнейшей обработки. В результате несжатые аудиофайлы, как правило, являются наиболее точными, но занимают много дискового пространства — около 34 МБ в минуту для 24-битного стерео 96 кГц.

Аудио Формат файла: PCM

PCM расшифровывается как Pulse-Code Modulation , цифровое представление необработанных аналоговых аудиосигналов. Аналоговые звуки существуют в виде сигналов, и чтобы преобразовать сигнал в цифровые биты, звук должен быть дискретизирован и записан через определенные интервалы (или импульсы).

Этот цифровой аудиоформат имеет «частоту дискретизации» (как часто производится выборка) и «битовую глубину» (сколько битов используется для представления каждой выборки). Здесь нет сжатия. Цифровая запись является почти точным представлением аналогового звука.

PCM — самый распространенный аудиоформат, используемый на CD и DVD. Существует подтип PCM, называемый линейной импульсной кодовой модуляцией, где выборки берутся через линейные интервалы. LPCM является наиболее распространенной формой PCM, поэтому два термина на данном этапе почти взаимозаменяемы.

Аудио Формат файла: WAV

WAV расшифровывается как Waveform Audio File Format (также называемый Audio for Windows в некоторый момент, но не больше). Это стандарт, разработанный Microsoft и IBM еще в 1991 году.

Многие люди предполагают, что все файлы WAV являются несжатыми аудиофайлами, но это не совсем так. WAV на самом деле является контейнером Windows для различных аудиоформатов. Это означает, что файл WAV потенциально может содержать сжатый звук, но он редко используется для этого.

Большинство файлов WAV содержат несжатый звук в формате PCM. Файл WAV является просто оболочкой для кодировки PCM, что делает его более подходящим для использования в системах Windows. Однако системы Mac обычно могут открывать файлы WAV без каких-либо проблем.

Формат аудиофайла: AIFF

AIFF расшифровывается как Audio Interchange File Format . Подобно тому, как Microsoft и IBM разрабатывали WAV для Windows, AIFF — это формат, который был разработан Apple для систем Mac еще в 1988 году.

Также как и файлы WAV, файлы AIFF могут содержать несколько видов аудиоформатов. Например, есть сжатая версия, называемая AIFF-C, и другая версия, называемая Apple Loops, которая используется GarageBand и Logic Audio. Они оба используют одно и то же расширение AIFF.

Большинство файлов AIFF содержат несжатый звук в формате PCM. Файл AIFF является просто оболочкой для кодировки PCM, что делает его более подходящим для использования в системах Mac. Однако системы Windows обычно могут открывать файлы AIFF без каких-либо проблем.

Почему нужно выбирать какой-то формат?

Существует миф о том, что iPhone поддерживает только AAC и проигрывает музыку только если она представлена в соответствующем виде. Это мнение исходит из того, что музыка, которая продаётся компанией Apple через iTunes закодирована именно в этот формат. Однако, на самом деле iPhone поддерживает довольно широкий список аудиоформатов, о которых пойдёт речь в этой статье.

Действительно, музыка, которая была куплена в iTunes имеет формат AAC, однако, это одна из разновидностей защищённого формата: AAC protected или AAC purchased. Тем не менее, почти у всех людей музыка на компьютер попадает из разных источников, поэтому iTunes имеет довольно широкий спектр поддерживаемых форматов. Например, iPhone без проблем воспроизводит музыку в MP3.

Итак, давайте рассмотрим все аудиоформаты, которые поддерживает iPhone без необходимости установки сторонних приложений.

Musepack (MPEG plus)

Меломаны со стажем по праву считают Musepack (ранее именовавшийся MPEG Plus ; название пришлось сменить во избежание проблем с MPEG) наиболее совершенным из существующих аудио кодеков, использующих сжатие с потерями. Даже несмотря на то, что его ближайшим родственником является MP 2, предшественник MP3, формат не только прекрасно (считается, что в подавляющем большинстве случаев MPC файл, созданный с использованием пресета Standard, ~170 кбит/с, на слух не отличим от оригинала, а ошибки происходят реже, чем в случае использования MP3 с битрейтом 320 кбит/с) работает с музыкой на средних-высоких битрейтах, но и вполне способен тягаться с Vorbis и AAC в области 128 кбит/с. Секрет успеха прост: созданная разработчиками психоакустическая модель превосходит большинство аналогов, позволяя добиться высоких результатов

К сожалению, развитие Musepack идет не очень быстро, да и вниманием разработчиков ПО и «железа» он обделен (плагины для Winamp и XMMS, разумеется, есть). Впрочем, если наличие аппаратной поддержки для вас не критично, и вы являетесь ценителем качества, обязательно обратите внимание на этот формат

Недостатки формата ALAC

У любого способа хранения музыки в цифровом виде есть как достоинства, так и недостатки, это же касается и ALAC.

• Высокие требования к объёму памяти для хранения песен – как и любой другой кодек, который хранит музыку в оригинальном качестве, ALAC требует внушительного объёма памяти вашего компьютера, плеера или телефона. Правда, с каждым годом память становится всё дешевле, а в портативную технику её встраивают всё больше, но даже в этой ситуации далеко не все захотят тратить большую её часть для хранения музыки.
• Меньшая гибкость при использовании проигрывателей – в отличие от таких популярных аудиоформатов как mp3 или aac, ALAC поддерживается далеко не всеми мультимедийными проигрывателями, поэтому если вы хотите наслаждаться музыкой с высоким качеством, вам потребуется заранее подумать о том, на чём вы её будете слушать не только сегодня, но и завтра.
• Не все слышат разницу – к сожалению, далеко не все люди могут услышать разницу в звучании одинаковой песни, одна копия которой сжата в AAC, а другая в ALAC. Это связано не столько с физиологией, сколько в энтузиазме слушателя и качестве его аудиоаппаратуры. Услышать разницы при прослушивании музыки в наушниках за $20 почти невозможно при всём желании. Для этого нужны гораздо более серьёзные наушники и усилитель, но, если они у вас есть, конечно, предпочтительно слушать только музыку в её истинном виде.

Разумный максимум: ~320-350 кбит/с

Должен обратить ваше внимание: после ~225 кбит/с повышение битрейта чаще всего уже не дает слышимого прироста качества, а размер файлов, естественно увеличивается. Но всё же, для особенно сложных композиций (и хорошей аппаратуры/ушей) существуют более высокие настройки качества

На этих битрейтах для таких кодеров как Musepack, Vorbis и Opus мне даже не удалось найти киллер-семплов (проблемные семплы, на которых явно проявляются недостатки алгоритма кодирования). Итак:

1) Opus
--bitrate 320 - %d (для маньяков-параноиков)

2) OGG Vorbis AoTuV
-s %r -Q -q9 - -o %d

3) Musepack --silent --quality 10 - %d

4) QAAC -s -V 127 --ignorelength - -o %d

5) WMA 10 Pro-silent -a_codec WMA9PRO -a_mode 3 -a_setting 384_44_2_24 -input %s -output %d

Опережая ваши вопросы: да, для некоторых из этих кодеров существуют и более высокие настройки качества, но дальнейшее их повышение уже не имеет никакого смысла. Разве что вам действительно не важен объем занимаемой музыкой памяти, а поддержкой lossless ваше устройство не располагает.

Можете ли вы заметить разницу при использовании звука без потерь?

Возьмем самый распространенный пример (или самый обсуждаемый спор), аудио в формате FLAC и аудио в формате MP3. Первый включает сжатие без потерь, и его качество эквивалентно качеству WAV, в то время как, как мы объясняли ранее, звук в MP3 сжимается для экономии места и имеет потери, поскольку метод сжатия MP3 подразумевает обрезку сигнала до следующих частот. человеческое ухо обычно не может воспринимать (как правило, около 16-18 кГц, отсечка уже происходит, хотя это зависит от скорости передачи данных, на которой произошло сжатие).

Реальность такова, что в обычной стереосистеме, с обычными устройствами и прослушиваемой нормальным человеком, чрезвычайно трудно уловить какую-либо разницу. Однако, если у вас есть высококлассное оборудование и профессиональные наушники, вполне вероятно, что вы сможете заметить определенную разницу в некоторых нюансах звука, но поскольку MP3 сжимается практически в пределах человеческого слуха, почти никто из вас действительно заметят разницу.

Теперь, если мы отправим оба файла в спектрометр и измерим длины волн, мы увидим четкие различия, но когда дело доходит до восприятия человека, мы можем утверждать, что существенной разницы нет. Так что не дайте себя обмануть, сказав, что звук в формате FLAC лучше, чем в формате MP3: на самом деле он технически лучше, но когда дело доходит до дела, вы не заметите никакой разницы.

Какой формат аудио файла подходит именно вам?

Для большинства людей решение довольно простое:

Если вы записываете и редактируете необработанный звук, используйте несжатый формат. Таким образом, вы работаете с максимально возможным качеством звука. Когда вы закончите, вы можете экспортировать или конвертировать в сжатый формат
Если вы слушаете музыку и хотите достоверное воспроизведение звука, используйте сжатие звука без потерь. Вот почему аудиофилы всегда борются за альбомы FLAC поверх альбомов MP3

Обратите внимание, что вам понадобится много места для хранения. Если у вас все в порядке с «достаточно хорошим» качеством музыки, если в вашем аудиофайле нет музыки или вам нужно сэкономить место на диске, используйте сжатие звука с потерями

Большинство людей на самом деле не могут услышать разницу между сжатием с потерями и без потерь.

Для тех, кому нужно высочайшее качество воспроизведения музыки, обратите внимание, что высококачественные аудиофайлы не будут иметь значения, если ваше устройство воспроизведения не сможет точно воспроизвести эти звуки. есть, вам нужны качественные наушники или качественные динамики ! И обязательно ознакомьтесь с лучшими музыкальными плеерами Windows для аудио высокого разрешения лучших музыкальных плееров Windows для аудио высокого разрешения лучших музыкальных плееров Windows для аудио высокого разрешения

Кредиты изображений: gonin / Shutterstock

Почему форматы хранения музыки с потерями до сих пор широко используются?

Ответ очень простой — экономия памяти и интернет-трафика. Ведь 3 минуты звучания песни в формате mp3 занимает около 5 Мб памяти, в то время, как эта же песня в несжатом виде будет занимать около 30 Мб. В 6 раз больше. А теперь представьте, что все, кто слушает музыку онлайн будут слушать не сжатую музыку. Их счета за интернет-трафик вырастут в 6 раз, далеко не все люди готовы пойти на это. К тому же, чтобы наслаждаться прекрасным качеством звука нужно иметь хорошие наушники или колонки.

Поэтому музыка в сжатом виде ещё очень долго не покинет нас. Но всё не так плохо, ведь, например, формат сжатия aac в результате даёт весьма приемлимое качество звучания, которое вполне можно слушать в пути, когда вокруг постоянно присутствует шум города, людей и жизни.

Рекомендуемые кодеки и параметры

Архивное кодирование (очень высокое качество):

• MP3: LAME 3.90.3 — alt – preset standard или LAME 3.96 — preset standard (~190 кбит/с) или — alt – preset insane (320 кбит/с) при невозможности использовать VBR.
• OGG Vorbis: GT 3 b 1 – q 6 (~180 кбит/с).
• WMA: WMA 9 2 pass CBR 192 кбит/с.
• AAC: iTunes (Quick Time) 192 кбит/с или Nero AAC extreme (~190 кбит/с)
• Musepack: mppenc 1.14 –extreme –xlevel (~180 кбит/с)

Для использования в плеере (приемлемое качество):

• MP3: LAME –preset medium (~170 кбит/с) или LAME 3.90.3 –alt-preset 128 (~128 кбит/с) или LAME –b 128 (128 кбит/с)
• WMA: WMA 9 2 pass CBR 128 кбит/с или 96 кбит/с
• OGG Vorbis: oggenc 1.01 – q 4 или – q 3 (~128 и ~112 кбит/с соответственно). С этими же параметрами можно использовать один из альтернативных кодеков: Aotuv, QKTuned, GT 3.
• AAC: iTunes 128 кбит/с или Nero AAC streaming

Когда размер имеет значение (сносное качество):

• MP3: LAME – b 96 или один из кодеков MP3 pro 64 кбит/с
• WMA: WMA 9 CBR 64 кбит/с
• OGG – Q 0 (~64 кбит/с). С этими же параметрами можно использовать один из альтернативных кодеков.
• AAC: Nero AAC CBR 96 кбит/с или Nero AAC HE 64 кбит/с

Только бы файл был поменьше (что-то еще слышно?):

• MP3: Lame – b 32 (32 кбит/с) или – b 16 (16 кбит/с) или – b 8 (8 кби r, bn | c)
• WMA: 48 кбит/с и ниже или WMA 9 voice
• OGG Vorbis: – q -1 (~48 кбит/с) или GT 3 b 1 – resample 8000 – q -2 (~6 кбит/с)
• AAC: Nero AAC HE portable (~20 кбит/с)

Общие вопросы

Можно ли пережимать материал из lossless в lossy — например, из FLAC в MP3?

Можно и часто нужно. Например, если вы хотите слушать музыку в «походных» условиях с портативного устройства без аудиофильских замашек, а исходный материал у вас хранится в lossless-формате, то перед переносом на портатив имеет смысл сконвертировать нужные треки в lossy. Так вы уменьшите размер файлов и сможете сохранить на мобильном носителе значительно больше музыки. Деградации звука от такого преобразования вы, скорее всего, не почувствуете совсем.

Можно ли пережимать материал из lossy в lossless — например, из MP3 во FLAC?

Можно ли пережимать материал из lossy в lossy — например, MP3 с меньшим битрейтом в MP3 с бо́льшим битрейтом?

Если вы хотите получить от подобного пережатия улучшение качества, то нет, так делать не нужно — звучание не только не улучшится, а даже слегка ухудшится. Если вашей целью является уменьшение размера файла и качество звучания не очень критично, то пережатие из более высокого в более низкий битрейт вполне оправданно.

Какой из lossless-форматов лучше по качеству звучания — FLAC, Monkey’s Audio, WavPack?

Как уже говорилось ранее, lossless-форматы сжимают данные без потерь. Это означает, что в плане качества звучания все они абсолютно идентичны. Выбирать lossless-формат для использования в каждом конкретном случае следует, ориентируясь исключительно на его совместимость с ПО/оборудованием и на ваши личные предпочтения.

Влияют ли выбор кодера и его настройки на качество звучания при сжатии материала в MP3?

Существенно влияют. Про то, какой кодер и с какими настройками обеспечивает оптимальный результат, я расскажу ниже.

Влияет ли декодер на качество звучания при прослушивании материала в MP3? Чем лучше воспроизводить MP3 на ПК?

MP3-декодер может влиять на качество звучания. Некоторые (особенно старые) декодеры заметно искажают звук при проигрывании MP3, что может создать ложное впечатление об ущербности этого формата как такового. Для проигрывания музыки на ПК следует пользоваться проверенными программами-плеерами, желательно последних версий. Я использую foobar2000, который всем и рекомендую — у него проблем с качеством воспроизведения как MP3, так и других поддерживаемых форматов нет.

Влияют ли настройки кодера на качество звучания при сжатии материала во FLAC? Какую степень сжатия лучше выбрать?

Настройки FLAC-кодера на качество звучания не влияют совсем. От них могут зависеть только размер получаемых файлов и время, затраченное на сжатие, да и то незначительно. Поэтому чаще всего я не заморачиваюсь и кодирую во FLAC с настройками по умолчанию, что советую делать и вам. В редких случаях, когда требуется получить файлы минимального размера и приходится экономить каждый байт, имеет смысл увеличить степень сжатия до максимального значения.

Влияет ли декодер на качество звучания при прослушивании материала во FLAC? Чем лучше воспроизводить FLAC на ПК?

В случае с FLAC и другими lossless-форматами декодер на качество звучания не влияет, исходные аудиоданные при воспроизведении восстанавливаются с точностью до бита. Поэтому для прослушивания FLAC можно использовать любой плеер, который поддерживает данный формат и нравится лично вам. Однако, я ещё раз порекомендую foobar2000 как проверенное временем универсальное решение для проигрывания музыки под Windows.

Преимущества формата ALAC

Одно из главных преимуществ использования формата ALAC является качество музыки.

• Нет потери в качестве при копировании музыки с CD – если вы хотите сохранить оригинальное качество воспроизведения при копировании музыки с компакт-диска, ALAC отлично подойдёт для этого.
• Конвертирование в любой другой формат аудиофайлов – этот пункт является следствием того, что музыка хранится в оригинальном виде. Т.е. вы можете конвертировать формат ALAC в любой другой, хоть mp3, хоть AAC и на выходе получите весьма качественный результат, в то время, как если бы вы конвертировали из одного lossy формата в другой, качество бы заметно стало хуже.
• Восстановление коллекции компакт-дисков – если вы любите слушать музыку в высоком качестве и ещё не утратили чувства прекрасного, которое просыпается каждый раз, когда вы держите в руках физический диск с музыкой, тогда у вас дома есть аудиотека. Формат ALAC позволяет восстанавливать повреждённые компакт-диски путём записи нового в замен утраченного без потери в качестве звучания. Возможно, это не очень востребованная сегодня причина хранения музыки в формате ALAC, однако, согласитесь, что она весьма любопытна.

Технология TNS — формирование амплитудной огибающей шума

Одной из проблем современных психоакустических кодеров аудиосигнала является работа с транзиентами (переходными процессами в аудиосигнале). Для обеспечения прозрачного кодирования нужно обеспечить попадание шума квантования под порог маскировки, зависящий от времени. Однако на практике этому требованию трудно удовлетворить вблизи переходных процессов, т.к. шум квантования, возникший при кодировании, распространяется по времени при декодировании на всю длину окна MDCT. Это может приводить к значительным превышениям шумом квантования порогов временной маскировки.

Технология TNS (temporal noise shaping, формирование шума во временной области) в стандарте AAC позволяет управлять распространением шума квантования по времени в пределах каждого окна MDCT. Технология TNS основана на подобии (частотно-временном дуализме) амплитудной огибающей сигнала и огибающей его спектра, а также на использовании линейного предсказания (LPC) по частоте при квантовании спектра.

Хорошо известно, что для сигналов со спектром, сильно отличающимся от белого (например, тональных сигналов), использование линейного предсказания (LPC) во временной области позволяет эффективно «отбеливать» спектр и кодировать такие сигналы путем их разложения на коэффициенты предсказания и сравнительно небольшую по амплитуде ошибку предсказания (residual). При декодировании фильтр линейного предсказания формирует спектр ошибки согласно спектру исходного сигнала.

Рис. 2. Технология TNS: формирование амплитудной огибающей шума квантования. Сверху вниз: исходный сигнал; ошибка квантования алгоритмом AAC с технологией TNS; ошибка квантования алгоритмом МР3 с тем же битрейтом

В кодере AAC линейное предсказание используется противоположным образом: для предсказания отсчетов спектра в частотной области. Разность исходных и предсказанных коэффициентов MDCT квантуется согласно порогам маскировки (в традиционных кодерах квантуются исходные коэффициенты MDCT). Коэффициенты линейного предсказания также записываются в выходной файл. При декодировании сигнала фильтр линейного предсказания, применяемый к разностному сигналу в частотной области (включающему ошибку квантования), формирует амплитудную огибающую исходного сигнала (и ошибки квантования) во временной области. Таким образом, амплитудная огибающая ошибок квантования становится близкой к амплитудной огибающей исходного сигнала (рис. 2).

Технология TNS снижает эффект пред-эха и заметность ошибок квантования на некоторых гармонических сигналах с импульсным характером звукоизвлечения (речь, некоторые духовые и струнно-смычковые инструменты). На рис. 2 сравниваются ошибки квантования, вносимые в вокальный сигнал алгоритмами AAC и МР3 с одинаковыми битрейтами. Вместе с общим понижением ошибки квантования (в силу большей эффективности AAC) наблюдается формирование амплитудной огибающей ошибки квантования по времени согласно огибающей исходного сигнала.

В стандарте AAC технология TNS может применяться к отдельным частотным полосам спектра независимо или отключаться совсем.

Формат WavPack

WavPack – еще один свободно распространяемый аудиокодек, сжимающий звуковую информацию без потерь качества. В WavPack интегрирован эксклюзивный комбинированный режим, позволяющий создавать два файла. Один из файлов в таком режиме создается сравнительно небольшого размера с потерями качества .wv, который можно проигрывать самостоятельно. Второй файл «.wvc» корректирует предыдущий «.wv» и в комбинации с ним дает возможность в восстановить оригинал в полной мере. Некоторым пользователям такой подход может показаться перспективным, ведь не нужно выбирать между двумя видами сжатия – всегда будут реализованы оба.

Заслуживает также внимания видеокодек с высококачественным звуком – lagarith lossless codec. Он работает быстро и качественно.

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.

Лицензирование и патенты

Для потоковой передачи или распространения контента в формате AAC пользователю не требуются лицензии или платежи. Одна только эта причина могла сделать AAC более привлекательным форматом для распространения контента, чем его предшественник MP3, особенно для потокового контента (например, Интернет-радио), в зависимости от варианта использования.

Однако патентная лицензия требуется для всех производителей или разработчиков кодеков AAC . По этой причине реализации бесплатного программного обеспечения с открытым исходным кодом, такие как FFmpeg и FAAC, могут распространяться только в исходной форме, чтобы избежать нарушения патентных прав. (См. Ниже в разделе «Продукты, поддерживающие AAC», «Программное обеспечение».)

Владельцами патентов AAC являются Bell Labs , Dolby , Fraunhofer , LG Electronics , NEC , NTT Docomo , Panasonic , Sony Corporation , ETRI , JVC Kenwood , Philips , Microsoft и NTT .

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

Что происходит с аудио при сжатии

Сжатие с потерями вводит артефакты. Эти артефакты представляют собой нежелательные звуки, которых нет в оригинальной записи, но которые являются побочными продуктами сжатия. Этот шум ухудшает качество звука и заметно, когда музыкальные файлы конвертируются с использованием низких скоростей передачи.

Различные типы артефактов влияют на качество записи. Искажения являются одним из самых распространенных артефактов. Например, искажение делает барабаны слабыми – без какого-либо реального удара. Также могут быть затронуты голоса в песне, что приведет к грубому звучанию вокала и отсутствию детализации.

Во многих случаях обычные слушатели не могут обнаружить разницу между алгоритмом кодирования с потерями и без потерь, хотя некоторые аудиофилы, использующие очень дорогое оборудование, утверждают, что слышат разницу. Разница в качестве становится заметной только тогда, когда в игру вступают очень низкие скорости передачи данных или агрессивные алгоритмы сжатия.

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.

Заключение

Завершая данную статью, не могу обойти стороной один из самых популярных вопросов обывателей — что же лучше, FLAC или MP3? Спрашивающий обычно хочет получить простой, однозначный и справедливый для всех случаев ответ. Однако, такового нет и быть не может. Далее я изложу своё мнение по части того, когда и почему следует применять каждый из обсуждаемых форматов.

Что касается качества звучания, то опыт показывает, что при грамотном подходе к процессу сжатия MP3 разница между ним и lossless-форматами на слух исчезающе мала в подавляющем большинстве ситуаций. Надежно фиксировать отличия могут только хорошо тренированные люди при прослушивании подходящей музыки на высококлассном оборудовании. Да, существуют специально подобранные тестовые сэмплы, на которых артефакты lossy-сжатия отчётливо заметны каждому, но задайте себе вопрос — вы планируете слушать эти сэмплы или всё-таки обычную музыку? В общем, вывод очевиден — MP3 более чем подходит как формат хранения музыки для высококачественного воспроизведения. Но повторю ещё раз: данный тезис справедлив только в том случае, если аудиофайлы приготовлены правильно. К сожалению, сеть наводнена MP3-шками, звучание которых откровенно погано вовсе не из-за ущербности самого формата, а по причине использования старых или изначально убогих кодеров.

Чтобы составить собственное непредвзятое мнение по обсуждаемому вопросу, настоятельно рекомендую читателю лично потестировать разные форматы в слепых тестах. Это не только познавательное, но и достаточно увлекательное занятие.

Теперь рассмотрим преимущества, которые даёт использование FLAC или других lossless-форматов.

В отличие от ситуации с MP3, где качество результата сильно зависит от квалификации кодирующего, испортить звучание сжатием во FLAC невозможно в принципе. Поэтому вопрос, чем и как кодировался материал теряет свою актуальность (за исключением ранее описанных клинических случаев изготовления FLAC из lossy, но это легко проверяется). При прослушивании музыки в lossless вы можете быть уверены, что огрехи в звучании, если таковые имеются — не результат приложения чьих-либо кривых рук на этапе сжатия, а свойство исходной фонограммы, с которым просто надо смириться.
Сама уверенность в том, что запись хранится «как есть», без необратимых потерь в ней, некоторым людям доставляет психологический комфорт. В такой тонкой области, как аудио, данный фактор может быть весьма значимым.
Материал в lossless идеально подходит для разнообразной обработки — его можно пережимать в любые другие форматы, редактировать, резать на сэмплы без боязни получить на выходе «мясо, вылепленное из консервов»

Для тех, кто серьёзно работает со звуком, это немаловажно.

Всё перечисленное не про вас? Тогда заморачиваться с lossless вам нет никакого смысла, смело используйте MP3 либо другие lossy-форматы.

Лично я дома храню и слушаю музыку преимущественно во FLAC, собственноручно изготавливая из него MP3 при необходимости — например, для использования в портативных устройствах.

Метки: работа с аудиозаписями