Які відмінності між MP3, FLAC і іншими форматами аудіо?

Цифровий аудіо був довгий час, тому існує безліч аудіоформатів. Ось деякі з найбільш поширених, що відрізняє їх і для чого їх використовувати.

Перш ніж говорити про щоденні аудіоформати, важливо розуміти основи, а це означає розуміння PCM. Після цього ми розглянемо стислі формати.

Аудіо PCM: де все починається

Імпульсно-кодова модуляція була створена ще в 1937 році і є найближчим наближенням аналогового звуку. Тобто аналогова форма сигналу апроксимується рівномірно. PCM характеризується двома властивостями: частотою дискретизації і глибиною бітів. Частота дискретизації вимірює, як часто (у разів за секунду) приймається амплітуда форми сигналу, а глибина бітів вимірює можливі цифрові значення. З точки зору аудіо форматів, це в значній мірі фундамент.

Справжній звук у реальному світі є безперервним. У цифровому світі це не так. Це дещо заплутано з аудіо, ніж з відео, тому давайте подивимося на відео як точку порівняння. Те, що ми тлумачимо як «рух» або мислимо як «рідина» і постійно рухається, - це насправді серія нерухомих картин. Таким чином, амплітуда звукових хвиль у цифровому форматі не є «рідинною» або постійно змінюється. Він змінюється на основі певних критеріїв на заздалегідь визначених інтервалах.

Зображення з Вікіпедія

Я знаю, що тут багато чого не може бути другою природою, якщо ви не є інженером, фізиком або аудіофілом, так що давайте зрівняємося з аналогією.

Припустимо, що вода, що тече з відкритого змішувача, є вашим «аналоговим» джерелом звуку. Температуру води можна порівняти з амплітудою звукової хвилі; це властивість, яку потрібно виміряти, щоб ви могли насолоджуватися ним належним чином. Вибірка - це кількість разів в секунду, коли ви занурюєте палець у текучу воду. Чим частіше ви занурюєте в неї палець, тим більш «безперервними» стають зміни температури. Якщо ви засунете палець у проточною водою 44 100 разів на секунду, це майже як тримати палець під ним весь час, чи не так? Це основна ідея вибірки.

Глибина біта трохи складніше. Замість того, щоб використовувати ваш палець, скажімо, ви використовували справжній термометр. Це basically сказало “Гаряче” для будь що нагорі приміщення температура та “Холодна” для будь що внизу. Незалежно від того, скільки разів ви занурювали його у воду, це не дало б вам багато корисної інформації. Тепер, якщо замість 2 варіантів, скажімо, термометр мав 16 можливих значень, які можна використовувати для вимірювання температури води. Більш корисно, чи не так? Глибина бітів працює так само, оскільки більш високі значення дозволяють точно відображати більш динамічні зміни амплітуди звуку.

Як згадувалося раніше, PCM є основою для цифрового аудіо, разом з його варіантами. PCM намагається моделювати форму сигналу, наскільки це можливо, у своїй великій кількості стиснення. Це особливий, готовий до застрягання в цифровому процесорі сигналів, і він більш-менш універсально відтворюється. Більшість інших форматів маніпулюють аудіо за допомогою алгоритмів, тому їх потрібно декодувати під час гри. PCM аудіо вважається "без втрат", він нестиснений, і тому займає багато місця на жорсткому диску.

Незжатий пакет: WAV, AIFF

Зображення на codepo8

Як WAV, так і AIFF є форматом аудіоконтейнера без втрат, заснованим на PCM, з деякими незначними змінами в сховищі даних. PCM аудіо, для більшості людей, приходить в цих форматах, в залежності від того, чи використовуєте ви Windows або OS X, і вони можуть бути перетворені в і один від одного без погіршення якості. Обидва вони також вважаються "без втрат", нестиснені, а стереофонічний (2-канальний) аудіофайл PCM, дискретизований при 44,1 кГц (або 44100 разів на секунду) при 16 бітах ("CD-якість"), становить приблизно 10 Мб хвилини. Якщо ви записуєтеся вдома з метою змішування, це саме те, що ви хочете використовувати, оскільки це повне якість.

Зображення на CyboRoZ

Формати без втрат: FLAC, ALAC, APE

Free Lossless Audio Codec, Apple Audio Lossless Audio Codec і Audio Monkey's Audio - це всі формати, які стискають аудіо, так само, як і все, що стискається в цифровому світі: використовуючи алгоритми. Різниця між зашифрованими файлами та файлами FLAC полягає в тому, що FLAC розроблено спеціально для аудіо, і тому має кращу швидкість стиснення без втрати даних. Як правило, ви бачите приблизно половину розміру WAV. Тобто, файл FLAC для стереофонічного звуку на "CD-якості" працює приблизно 5 Мб на хвилину.

Вгору, якщо ви хочете зробити аудіо маніпуляцію, ви можете перетворити назад у WAV без втрати якості.  Якщо ви аудіофіл і слухаєте багато музики з динамічними діапазонами, ці формати для вас. Якщо у вас є чудовий набір динаміків, банок або навушників, ці формати виведуть тони, щоб продемонструвати їх.

Формати втрат: MP3, AAC, WMA, Vorbis

Зображення на patrick h lauke

Більшість форматів, які ви бачите в повсякденному використанні, є "втраченими"; деяка ступінь якості звуку приноситься в жертву в обмін на значний приріст розміру файлу. Середній “CD-якість” МР3 - близько 1 Мб на хвилину. Велика різниця в порівнянні з PCM, ні? Це називається компресією, але, на відміну від форматів без втрат, ви не можете отримати цю якість назад, як тільки ви його стерти у форматі з втратами. Різні формати втрат використовують різні алгоритми для зберігання даних, і тому вони зазвичай відрізняються за розміром файлу для порівнянної якості. Формати з втратами також використовують бітрейт для позначення якості звуку, який зазвичай виглядає як «192 кбіт / с» або «192 кбіт / с». Більш високі цифри означають, що більше даних викачується, тому більше збереження деталей. Ось деякі деталі для більш популярних форматів.

• MP3: MPEG 1 Audio Layer 3 - найпоширеніший аудіокодек з втратами. Незважаючи на купу патентних питань, вона все ще неймовірно популярна. Хто не має MP3-файлів?
• Vorbis: вільний формат з відкритим кодом, який використовувався частіше в комп'ютерних іграх, таких як Unreal Tournament 3. Уболівальники FOSS, такі як багато користувачів Linux, обов'язково побачать багато цього формату.
• AAC: Розширене кодування аудіо, стандартизований формат, який зараз використовується з відео MPEG4. Це дуже підтримується через його сумісність з DRM (наприклад, FairPlay від Apple), його вдосконалення у форматі mp3 та тому, що для передачі та розповсюдження вмісту у цьому форматі не потрібна ліцензія. Вболівальники Apple, ймовірно, матимуть багато в AAC.
• WMA: Windows Media Audio, аудіоформат Microsoft із втратою якості. Він був розроблений і використаний, щоб уникнути проблем з ліцензуванням у форматі MP3, але через значні вдосконалення та сумісність з DRM, а також без втрат без втрат, він все ще існує. Це було дуже популярно, перш ніж ITunes став чемпіоном музики DRMed.

Формати з втратами - це те, що ви використовуєте для всіх матеріалів, які ви слухаєте та зберігаєте. Вони розроблені для економії місця на жорсткому диску. Який формат ви обираєте, залежить від того, який цифровий аудіопрогравач ви використовуєте, від того, скільки місця у вас є, від того, наскільки високою є якість ніпікерів, і від великої кількості змінних. В даний час комп'ютери будуть грати будь-що, більшість аудіоплеєрів (крім Apple, звичайно) буде робити кілька форматів з втратами, і все більше і більше робити FLAC і APE. Apple прилипає до MP3, ALAC і AAC.

Не є суб'єктивним якість звуку?

Безумовно, це так. Зрештою, це ваші вуха, які споживають більшу частину цього матеріалу, але це більше підстав вважати якість серйозно. Коли я вперше почав створювати свою цифрову музичну колекцію, я не міг сказати різниці між 128kbit MP3 і аудіо компакт-дисками. До моїх вух не було помітної різниці. З часом, однак, я помітив, що 256 кбіт звучали набагато краще, і після того, як я отримав дуже хороший (і дорогий!) Набір навушників, я повернувся до аудіо компакт-дисків повний робочий день! Вона також залежить від жанру музики.

Зображення на jonchoo

Є багато змінних тут, люди, не помиляйтеся про це. Це зайняло деякий час, перш ніж я зупинився на використанні FLAC для деяких музики і 320kbps MP3 для інших. Те, що я намагаюся зробити, це те, що ви повинні експериментувати, щоб побачити, що найкраще підходить для вас і вашої музики, але знайте, що як ваші смаки змінюються, ваші сприйняття, ваше обладнання та важливість якості також.

І всі ці речі стають ще складнішими, коли ви не просто розмовляєте про музику, а про голосові доріжки, звукові ефекти, білий і коричневий шум, тощо. Вивчаючи, що ви можете і слухаючи для себе, ви можете використати цю інформацію у ваших інтересах у ваших майбутніх аудіопроектах. Я залишу вас з найкращими порадами, які я коли-небудь отримав: "робити те, що просто звучить добре".