УправДом

Які бувають аудіоформати і який краще вибрати для прослуховування музики

З появою стримінг-сервісів суперечки про формати стали долею гіків. Ще недавно в них колупалися лише аудіофіли, меломани і ретрогради. Але сьогодні зарубіжні стримінг-сервіси з музикою в lossless йдуть з Росії, оплатити акаунти стає неможливо. Російські стрімінги не можуть похвалитися звуком без втрати якості, тому питання про формати домашньої музичної колекції знову актуальне як ніколи. У чому зберігати музику?

Основи цифрового звуку

Щоб не заплутатися в термінології, розмову про звукові формати потрібно почати з самих основ цифрового звуку. Як аудіо перетворюється на нулі та одиниці?

Наприклад, музикант підключає електрогітару до звукової карти. У ній є модуль АЦП — аналого-цифровий перетворювач, який конвертує сигнал у цифри за допомогою методу імпульсного кодування. АЦП вимірює амплітуду сигналу кілька тисяч разів на секунду і записує кожну зміну, отримуючи копію аналогового сигналу.

Цей процес називається дискретизацією, від латинського discretus — переривчастий, на противагу безперервній аналоговій хвилі. З якою частотою потрібно виконувати дискретизацію, щоб отримати максимально точну копію без відчутних втрат?

Частота дискретизації

За теоремою Котельникова, фіксація змін має відбуватися щонайменше у 2 рази частіше, ніж найвища чутна частота в спектрі сигналу. Поріг чутності для людини — приблизно 20 кГц. Відповідно, якщо фіксувати зміни амплітуди хоча б 40 тисяч разів на секунду, то вийде дискретний сигнал, який не відрізнити від аналогового. Тому типові частоти дискретизації в будь-якій звуковій карті такі:

Розрядність

Розрядність, або глибина — це скільки біт використовується для кодування кожного відрізка сигналу. Якщо частота дискретизації — це те, як часто АЦП фіксує зміни амплітуди, то розрядність — це наскільки точно фіксується кожна зміна.

Наприклад, за розрядності 1 біт є тільки два варіанти: 1 (сигнал на максимальній гучності) і 0 (тиша). За розрядності 8 біт уже можливо 256 значень (2 у 8 ступені) гучності хвилі, за 16 бітів (стандарт CD) — 65 536 значень тощо. Вище 32 біт підніматися сенсу немає, далі вже йде збільшення розміру файлу без відчутної різниці в якості.

Бітрейт

Бітрейт показує, скільки інформації пішло на кодування однієї секунди звуку. Він залежить від попередніх двох параметрів і обчислюється за формулою:

Бітрейт = Частота дискретизації x Розрядність x Кількість каналів

Наприклад, бітрейт музики на Audio CD: 44,1 кГц × 16 біт × 2 = 1 411,2 кбіт/с

Бітрейт стисненого аудіо набагато менший. Наприклад, максимум mp3 — це 320 кбіт\с. У цьому і сенс стиснення аудіо — отримати менший розмір за рахунок втрати частини інформації вихідного сигналу. Що це за інформація, буде розказано нижче, але спочатку потрібно поговорити про формати звуку без стиснення.

Аудіоформати без стиснення

Формати без стиснення пропонують найкращу якість звуку, яка іноді виходить за межі можливостей інших форматів. Платою за це буде високий об’єм файлів, тож колекція музики в такій якості зазвичай зберігається на ліцензійних дисках, слухається на дорогій апаратурі і є предметом гордості аудіофілів і меломанів.

У цю категорію потрапляє і вініл — унікальний формат, популярний уже понад століття. На платівці звук перебуває у вигляді аналогової аудіодоріжки, а не в нулях і одиницях. Відсутність оцифрування і механічний спосіб відтворення робить його особливою стравою для аудіофілів і меломанів.

Формати зі стисненням і втратою якості

Lossy compression — це компресія з втратою якості. Під час конвертації оригінального аудіофайлу втрачається частина інформації. Після своєрідного «очищення» сигнал компресується і займає на диску значно менше простору, ніж вихідний файл, але і звучить гірше. Кожен формат має свої алгоритми компресії, але, загалом і в цілому, кожен із них видаляє:

Як дізнатися, яка інформація втрачається під час стиснення? Досить завантажити вихідний і конвертований треки в DAW типу Cubase, і на одному з них перевернути фазу. Під час синхронного програвання загальна інформація з різною фазою буде взаємно відніматися, і залишаться тільки надлишки даних з вихідного треку. На ефекті фазового віднімання також засноване активне шумозаглушення в навушниках.

Найпопулярніші формати стисненого з втратою якості аудіо — це:

Формати зі стисненням набули популярності завдяки Інтернету, адже вони дають змогу слухати треки онлайн навіть за невисокої швидкості підключення. Завдяки малому розміру вони відкрили можливість зберігання на вінчестері або медіасервері цілих дискографій. Платою буде втрата якості, але вона не відчувається на побутових колонках і стає помітною тільки тренованому вуху під час порівняння лоб в лоб з іншими форматами на студійній акустиці або в хороших навушниках.

Формати зі стисненням без втрати якості

Lossless компресія виконується без втрати якості. У результаті виходять файли, які містять повний обсяг інформації з вихідних кодів, але займають менше простору на носії. Звучить як магія? Насправді все просто — ці формати знаходять більш ефективні способи зберігання надлишкових даних. Наприклад, послідовність біт типу ABCDABCDABCDABCD буде записана як (ABCD)*3, що істотно знижує розмір файлу. Схожим чином працюють архіватори, але lossless формати заточені під аудіо, тому роблять свою справу краще, ніж звичайний Winrar.

Найпопулярніші формати lossless audio — це:

Висновок

Чи чутна різниця між wav\flac і mp3 з високим бітрейтом? Наскільки вона суттєва? Це залежить від композиції, апаратури та слуху. В інтернеті є тести, де програється оригінальний wav проти mp3 — вони й дадуть відповідь на запитання. Якщо хоча б у половині випадків вдається розрізнити нестиснене аудіо — тоді варто заморочитись із колекцією музики у flac або іншому lossless форматі. В іншому разі можна зі спокійною совістю продовжувати користуватися будь-яким стрімінг-сервісом із тих, що залишилися.

Exit mobile version