Главная / Теория / Форматы аудио файлов
A+ R A-

Форматы аудио файлов

Автор: Сергей Кайбер

 

В данной статье мы рассмотрим последнюю тему в разделе «Студия» - Форматы аудио файлов.

По своей природе голый цифровой сигнал представляет собой последовательность чисел, которую описывает оцифрованный аналоговый аудио сигнал.

Любая цифровая форма, с помощью которой происходит представление аналоговых аудио сигналов представляет  собой способ кодирования этого сигнала.

 

Способы сжатия аудио информации делятся на две большие категории:

 

Сжатие без потеть — способ кодирования, позволяющий полностью восстановить исходные данные с жатого потока. Поэтому его применяют в случае необходимости полного сохранения качества исходного звуковой аудио информации. Современные алгоритмы сжатия без потерь позволяют сократить объем более чем в 2 раза, при этом не потеряв в качестве. Подобные кодеры работают по принципу обычного архиватора. Но в  отличии от них они адаптированы специально для работы с аудио.

Если кодирование без потерь идеально сохраняет качество данных, но оно не может обеспечить требуемый часто уровень сжатия. Поэтому существует еще один способ сжатия.

 

Сжатие с потерями — применяется, когда нужно, как можно сильнее сжать данные, сохранив при этом их качество на приемлемом уровне.

Кодирование с потерями складывается из положения о том что в исходных несжатых материалах содержится много лишней информации, которая не несет никакой пользы для слуха, ее можно удалить, что как следствие обеспечить повышение уровня сжатия.

Большинство методов кодирования с потерями основывается использовании несовершенства нашего с вами слухового аппарата, а так же ряда хитростей   связанных с переквантованием и передескретизацией.

В процессе сжатия аудиоданные анализируются кодером на предмет выявления различных тонкостей звучания, которыми можно пренебречь. Для повышения сжатия можно избавиться от скрытых частот, которые мы плохо  слышим вообще, но тем не менее они присутствуют (это касается диапазона ниже 20Гц и выше 22КГц).

Но при таком сжатии очень часто вместе с «лишним» происходит пренебрежение полезным сигналом, что ведет часто существенную разницу в сравнении звучания с оригиналом. При такой кодировке действует очень хорошо работает правило — чем сильнее сжатие сигнала, тем сильнее возможны потери полезного сигнала.

 

Теперь рассмотрим более детально основные способы кодирования аудио файлов.

 

Начнем с форматов без сжатия и потерь:

Wav (wave) – чаще используется как оболочка несжатого сигнала, при котором на каждый отсчет амплитуды выделяется определенное количество бит.

AIFF - формат, который часто используется для хранения аудио материала. Разработчиком данного формата является Apple, еще в 80-х годах XX  века. Поэтому данный формат чаще всего встречается у  тех, кто использует платформу MacOS, чем на платформе PC.

Принципиально два вышеперечисленных формата ничем не отличаются друг от друга по качеству сжатия.

 

Теперь рассмотрим форматы без потерь, но  уже со сжатием:

FLAC – свободный кодек обеспечивающий сжатие без потерь. При использовании этого кодека не происходит удаления «лишней» информации. И он подходит для воспроизведения музыки на аппаратуре высокого качества. Формат имеет поддержку большинства аудио приложений.

Monkey's Audio – конкурент FLAC. Эти файлы имеют расширение «.ape “

 

Форматы с потерями и сжатием:

Mp3 – на данный момент один из самых популярных форматов сжатия с потерями. Формат предназначен для значительного уменьшения объема данных, который необходим для прослушивания записи и сохранения качества звука максимально близкого к исходному. Такой файл со средним битрейтом (128кбит/с) приводит к получению файла примерно в 1/11 от исходного файла с audiocd, который имеет средний битрейт около 1411 кбит/с. Качество полученного файла зависит  от битрейта, с которым могут создаваться mp3-файлы.

Наиболее приемлемым является битрейт от 128-320. Но следует учесть один любопытный факт, что для нормального качественного звучания достаточно всего лишь 256кбит/с. Это показали  «слепые тесты» - в котором эксперты с завязанными глазами не могли на слух отличить сжатый до 256 кбит/с  сигнал от сигнала с 320кбит/с. Подобные тесты производятся в специальных помещениях с использованием дорогостоящего и редкого оборудования. И профессионалы — люди с большим опытом и они знают, на что нужно обращать внимание, что бы ощутить разницу.

Но помимо битрейта качество зависит так же и от самой кодирующей программы (как бы это смешно и абсурдно не звучало, но это так). Так же при сжатии у данного формата есть три варианта режима  битрейта:

1. CBR – постоянный битрейт, в котором для кодировки каждой секунды потока применяется одинаковое количество бит.

2. EBR

3. VBR – переменный битрейт, когда на каждую секунду применяется разное количество бит.

От выбора режима так же будет зависеть и качество кодирования.

Разные фонограммы нужно подвергать разным режимам кодирования, что бы определить какой из них лучше подходит для конкретной композиции.

 

WMA (windows media audio) -  формат разработанный «мелкомягкими» в целях хранения и трансляции аудиоданных. Вначале его презентовали как альтернативу mp3. Но субъективно качество wma не всегда соответствует качеству mp3.

AAC – отличается меньшей потерей качества в процессе кодирования по сравнению с вышеперечисленными форматами сжатия. Сейчас данный формат считается одним из самых качественных и поддерживается большинством устройств.

Из достоинств можно назвать хорошее качество при любом варианте битрейта, и поддержке частоты дискретизации до 96кГц, в то время как mp3 всего лишь 48кГц.

 

Теперь для наглядности закрепления в памяти материала, представлю вам следующую схему:

 

N.B. Сжатие файла из формата с потерями в формат без потерь возможно, но оно только будет способствовать ухудшению и сильному искажению сигнала, а не  к улучшению, как это может показаться.

N.B.2. Конвертировать лучше всего программой секвенсором, чем сторонним кодером.


Login