Практически любой пользователь компьютера периодически слушает на нем музыку, которая хранится в электронном виде. Форматов для хранения музыки существует достаточно много, каждый из них был разработан для конкретных задач:
Попробуем разобраться в некоторых из них, также как и в …
Основные определения
Формат, положивший начало эпохе цифрового звука после перехода с виниловых пластинок. Был принят за стандарт в 1979 году компаниями Philips и Sony. В формате audio-CD физически музыка может храниться только на оптическом носителе, при записи на жесткий диск звуковая дорожка должна быть переконвертирована.
Благодаря высочайшему качеству звука и возможности воспроизведения на любом проигрывателе формат остается очень популярным, несмотря на то, что он достаточно устарел.
Пожалуй, самый распространенный формат для хранения музыки в losseless. По сравнению с остальными кодеками, обеспечивающими сжатие аудио без потерь, flac, разработанный компанией xiph.org , абсолютно бесплатен и дает минимальный размер выходного файла.
Самый массовый музыкальный формат, принятый в качестве неофициального стандарта для любого устройства воспроизведения. Его популярность основана на том, что благодаря срезанию неслышимых ухом частот при практически том же качестве звука mp3 файл составляет 30% от оригинального losseless-файла.
Первая звуковая дорожка в mp3-формате появилась еще в 1994 году. Одна из причин популярности – возможность хранения разнообразной дополнительной информации в тегах аудиофайлов и удобство организации музыкальной библиотеки.
Новый lossy-формат, увидевший свет в 2002 году как бесплатная альтернатива платным форматам. В отличие от своих предшественником, в частности mp3, допускает возможность многоканального кодирования и хранения многоканального аудио. Получил наибольшее распространение в видеоиграх.
Cразу оговоримся, что статья говорит ТОЛЬКО об общих характеристиках и не будет включать в себя некоторые подробности. В будущем Лайфхакер проведёт собственное беспристрастное исследование. А сегодня попробуем обобщить уже так или иначе известный опыт.
Есть аналог и цифра.
Аналог - хорошо, но недолговечно и неудобно. Поэтому аналоговые носители, несмотря на высокие продажи винила, не вернутся.
Аудиоцифра может быть трёх основных типов:
На графиках - хороший AudioCD, сжатый OGG с переменным битрейтом 350 кбит/с и MP3 с использованием Lame. Чем ниже располагается график, тем ближе звучание к оригиналу. Получается очень интересная картина. Несмотря на то, что MP3 обладает явно срезанными высокими частотами, в отличие от OGG, в котором видно завал ниже 2 кГц.
Частотно-временное распределение звука говорит о не менее интересных вещах. При постоянном битрейте 320 кбит/с MP3 почти совпадает с оригинальной записью. Кажется, теперь всё встаёт на свои места. Но… На самом деле всё ещё больше запутывается.
Здравый смысл.
Дело в том, что большая часть аналоговых записей не содержит того количества информации, которое необходимо было бы хранить в высококачественных форматах. Не стоит забывать, что родной частотой дискретизации для CD является 44,1 кГц, квантование - всего 16 бит.
Предыдущие графики неплохо демонстрируют высокую точность передачи MP3. А ведь для аудиокассеты, магнитной ленты (если, конечно, это не мастер-тейп) характеристики AudioCD недостижимы. Да и для массового студийного оборудования возможность записи аналогового звука, соответствующего AudioCD, появилась относительно недавно. Нет никакого смысла оцифровывать во FLAC (и тем более в WAV) концертную запись или пластинку из доцифровой эпохи, в особенности сделанные с магнитных носителей. Они не содержат тех спектров и того количества информации, которые могут хранить контейнеры без сжатия.
Редкий звукорежиссёр делает цифровую мастер-запись (с которой затем производится размножение на физические носители), используя современные технологии на полную катушку. Поэтому шанс того, что 24-битный трек на самом деле всего лишь 16-битный, крайне высок.
Аналоговую высококачественную запись на высококачественном оборудовании сегодня встретить ещё сложнее - если только у фанатов подобного звучания. Таким, например, является Джек Уайт, экс-лидер группы White Stripes. При этом часть его записей относится к вариациям lo-fi, и искать там запредельные звуковые характеристики дорожки становится своеобразным удовольствием для гурманов.
Если представить себе идеальный исходник, то только тренированный слух или прослушивание на качественном аудиооборудовании позволит найти сжатый файл. И уже опираясь на это (и ), стоит сделать следующий вывод:
Необходимым и достаточным для среднеценового оборудования является AAC, в отсутствие которого (и при отсутствии исходников, которые можно кодировать в AAC) - MP3 с постоянным битрейтом 320 кбит/с, созданный при помощи кодека Lame 3.93 (рекомендуемые ключи при декодировании: —cbr -b320 -q0 -k -m s).
Исключение составляют записи, изначально полученные в высоком качестве, скажем, записанные на DVD-Audio, SACD, или записи, изначально собранные в DSD (или аналогичном формате) с высоким битрейтом.
Хотя кое-какие особенности у lossless есть. И о них мы расскажем в следующий раз.
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.
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 ), который задуман был Microsoft, как альтернативаMP3. 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 . В нем улучшено качество кодирования и уменьшены потери при сжатии. Но… увы.
Главным преимуществом этих форматов является небольшой размер. Из минусов — потеря качества.
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.
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 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.
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.
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.
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.
Resource Interchange File Format. Уникальная система хранения любых структурированных данных.
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.
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 ).
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.
Файл, хранящий в себе сообщения MIDI-системе, установленной на Вашем компьютере или в устройстве.
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.
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.
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.
Стандартный формат U-Law. 8 кГц, 8 бит, моно.
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.
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.
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.
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 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.
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.
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.
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, 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.
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.
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.
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.
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.
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 Собственно, это система записи и редактирования неких 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.
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).
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.
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.
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.
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.
