Каковы различия между MP3, FLAC и другими аудиоформатами?

Цифровое аудио существует уже очень давно, поэтому непременно найдется множество аудиоформатов. Вот некоторые из наиболее распространенных, что их отличает, и что их использовать для.

Прежде чем говорить о повседневных аудиоформатах, важно понять основы, а это значит понять PCM. После этого мы займемся сжатыми форматами..

PCM Audio: где все начинается

Импульсно-кодовая модуляция была создана еще в 1937 году и является наиболее приближенным аналоговым звуком. То есть аналоговый сигнал аппроксимируется через равные промежутки времени. PCM характеризуется двумя свойствами: частота дискретизации и битовая глубина. Частота дискретизации показывает, как часто (в раз в секунду) берется амплитуда сигнала, а глубина в битах измеряет возможные цифровые значения. С точки зрения аудиоформатов, это в значительной степени основа.

Истинный звук в реальном мире непрерывен. В цифровом мире это не так. Почему-то это больше сбивает с толку аудио, чем видео, поэтому давайте посмотрим на видео как на точку сравнения. То, что мы понимаем как «движение» или «плавный» и постоянно движущийся, на самом деле представляет собой серию неподвижных изображений. Таким же образом, амплитуда звуковых волн в цифровом формате не является «плавной» или постоянно изменяющейся. Это меняется в зависимости от определенных критериев через заранее определенные промежутки времени..

Изображение из Википедия

Я знаю, что здесь много чего не может быть второй натуры, если вы не инженер, физик или меломан, поэтому давайте разберемся с этим по аналогии.

Допустим, вода, вытекающая из открытого крана, является вашим «аналоговым» источником звука. Температура воды мы можем сравнить с амплитудой звуковой волны; это свойство, которое нужно измерить, чтобы вы могли наслаждаться им должным образом. Выборка - это количество раз в секунду, когда вы опускаете палец в текущую воду. Чем чаще вы опускаете в него палец, тем более «непрерывными» становятся изменения температуры. Если вы втыкаете палец в проточную воду 44 100 раз в секунду, это все равно, что держать палец там все время, верно? Это основная идея выборки.

Битовая глубина немного сложнее. Вместо того, чтобы использовать ваш палец, допустим, вы использовали действительно термометр-дерьмо. В основном он сказал «Горячий» для чего-либо выше комнатной температуры и «Холодный» для всего, что ниже. Независимо от того, сколько раз вы опускали его в воду, это не дало бы вам много полезной информации. Теперь, если вместо двух вариантов, скажем, у термометра было 16 возможных значений, которые вы могли бы использовать для измерения температуры воды. Более полезно, верно? Глубина в битах работает так же, поскольку более высокие значения позволяют более точно отображать динамические изменения амплитуды звука..

Как упоминалось ранее, PCM является основой для цифрового аудио, наряду с его вариантами. PCM пытается смоделировать форму волны, насколько это возможно, в несжатой форме. Он особенный, он готов застрять в цифровом сигнальном процессоре и более или менее универсально воспроизводим. Большинство других форматов манипулируют аудио с помощью алгоритмов, поэтому их необходимо декодировать во время воспроизведения. Аудио PCM считается «без потерь», оно не сжато и поэтому занимает много места на жестком диске.

Несжатый пакет: WAV, AIFF

Изображение от codepo8

И WAV, и AIFF - это форматы аудио контейнеров без потерь, основанные на PCM, с некоторыми незначительными изменениями в хранилище данных. Аудио PCM для большинства людей приходит в этих форматах, в зависимости от того, используете ли вы Windows или OS X, и они могут быть преобразованы друг в друга без ухудшения качества. Оба они также считаются «без потерь», являются несжатыми, и стереофонический (2-канальный) аудиофайл PCM, сэмплированный с частотой 44,1 кГц (или 44100 раз в секунду) с 16 битами («качество CD»), составляет примерно 10 МБ на минута. Если вы записываете дома для микширования, это то, что вы хотите использовать, потому что это полное качество.

Изображение от CyboRoZ

Форматы без потерь: FLAC, ALAC, APE

Бесплатный аудиокодек Lossless, кодек Apple Lossless Audio и Monkey's Audio - все форматы, которые сжимают звук практически так же, как все, что сжимается в цифровом мире: с использованием алгоритмов. Разница между заархивированными файлами и файлами FLAC заключается в том, что FLAC разработан специально для аудио и поэтому имеет более высокую степень сжатия без потери данных. Как правило, вы видите около половины размера WAV. То есть файл FLAC для стереозвука с качеством CD работает примерно с 5 МБ в минуту..

Положительным моментом является то, что если вы хотите сделать аудио манипуляции, вы можете преобразовать обратно в WAV без потери качества.  Если вы меломан и слушаете много музыки с динамическими диапазонами, эти форматы для вас. Если у вас есть отличный набор динамиков, банок или наушников, эти форматы будут демонстрировать тона, чтобы продемонстрировать их.

Форматы с потерями: MP3, AAC, WMA, Vorbis

Изображение от Патрик Х Лаук

Большинство форматов, которые вы видите в повседневном использовании, «с потерями»; некоторая степень качества звука приносится в жертву в обмен на значительное увеличение размера файла. Среднее «качество CD» MP3 работает около 1 МБ в минуту. Большая разница по сравнению с PCM, нет? Это называется сжатием, но в отличие от форматов без потерь, вы не сможете получить это качество обратно, если разберетесь в форматах с потерями. В разных форматах с потерями используются разные алгоритмы хранения данных, поэтому они обычно различаются по размеру файла для сопоставимого качества. В форматах с потерями также используется битрейт для обозначения качества звука, которое обычно выглядит как «192 кбит / с» или «192 кбит / с». Чем больше число, тем больше данных выкачивается, поэтому больше сохраняются детали. Вот некоторые подробности для более популярных форматов.

• MP3: MPEG 1 Audio Layer 3, самый распространенный сегодня аудиокодек с потерями. Несмотря на кучу патентных вопросов, он по-прежнему невероятно популярен. У кого нет MP3, валяющихся вокруг?
• Vorbis: бесплатный формат с открытым исходным кодом с потерями, который чаще используется в компьютерных играх, таких как Unreal Tournament 3. Фанаты FOSS, такие как многие пользователи Linux, обязательно увидят множество этого формата.
• AAC: Advanced Audio Coding, стандартизированный формат, теперь используемый с видео MPEG4. Он активно поддерживается из-за его совместимости с DRM (например, Apple FairPlay), его улучшений по сравнению с mp3, а также потому, что не требуется лицензия для потоковой передачи или распространения контента в этом формате. У поклонников Apple, вероятно, будет много в AAC.
• WMA: Windows Media Audio, аудиоформат с потерями от Microsoft. Он был разработан и использовался во избежание проблем с лицензированием в формате MP3, но из-за серьезных улучшений и совместимости DRM, а также реализации без потерь он все еще существует. Это было действительно популярно до того, как iTunes стал чемпионом DRMed музыки..

Форматы с потерями - это то, что вы используете для всего, что вы слушаете и храните. Они предназначены для экономии места на жестком диске. Какой формат вы выберете, зависит от того, какой цифровой аудиоплеер вы используете, сколько места у вас есть, какой у вас качественный придирчивый игрок и куча переменных. В наши дни компьютеры будут воспроизводить все что угодно, большинство аудиоплееров (за исключением Apple, конечно) будут работать с несколькими форматами с потерями, и все больше и больше - FLAC и APE. Apple придерживается MP3, ALAC и AAC.

Не является ли качество звука субъективным?

Абсолютно, это так. В конечном счете, большинство ваших вещей потребляют ваши уши, но это еще одна причина серьезно задуматься о качестве. Когда я только начинал создавать свою коллекцию цифровой музыки, я не мог понять разницу между 128 Кбит MP3 и аудио CD. На мой взгляд, заметной разницы не было. Однако со временем я заметил, что 256 кбит звучит намного лучше, и после того, как я получил действительно хороший (и дорогой!) Набор наушников, я снова вернулся к аудио CD! Это также зависит от жанра музыки.

Изображение от jonchoo

Здесь много переменных, ребята, не заблуждайтесь об этом. Прошло некоторое время, прежде чем я решил использовать FLAC для музыки и 320kbps MP3 для остальных. Суть, которую я пытаюсь подчеркнуть, заключается в том, что вы должны экспериментировать, чтобы увидеть, что лучше всего подходит для вас и вашей музыки, но помните, что по мере того, как меняются ваши вкусы, ваше восприятие, ваше оборудование и важность качества тоже.

И все это становится еще сложнее, когда речь идет не только о музыке, но и о голосовых дорожках, звуковых эффектах, белом и коричневом шуме и т. Д. Существует целый мир звука, так что не расстраивайтесь! Изучив, что вы можете, и выслушав для себя, вы можете использовать эту информацию в своих будущих аудиопроектах. Я оставлю вам один из лучших советов, которые я когда-либо получал: «делай то, что просто звучит хорошо».