Широко распространенный аудиоформат поддерживающий сжатие с потерями

В этом посте я хочу рассказать о том, как получать наилучшие результаты при сжатии музыкального материала в форматы FLAC и MP3. В эпоху массового распространения стриминговых аудио- и видеосервисов эта тема может показаться малоактуальной, однако, как показывает практика, это не так. Во-первых, не все хотят быть зависимыми от сторонних ресурсов, которые в любой момент могут повести себя как угодно — от введения разнообразных ограничений на доступ к контенту до полного его удаления. Во-вторых, в мире есть множество мест, где интернет работает медленно, печально и с перерывами на обед. В-третьих, качество звучания при онлайн-прослушивании обычно вполне приемлемо для большинства пользователей, но искушенных слухачей с хорошей аппаратурой оно может ввергнуть в тоску. Учитывая все вышесказанное, можно полагать, что тема самостоятельного сжатия аудиозаписей для их хранения и прослушивания оффлайн останется актуальной ещё достаточно долго.

Так как в статье будут рассматриваться консольные приложения Windows, то предполагается, что читатель знаком с основами работы в командной строке под этой операционной системой.

Базовые понятия

PCM (pulse code modulation), она же ИКМ (импульсно-кодовая модуляция) — способ представления аналогового сигнала в цифровом виде. Работает это так: на вход устройства под названием АЦП (аналого-цифровой преобразователь) подаются электрические колебания, представляющие из себя аналоговый звуковой сигнал. АЦП с определенной частотой замеряет уровень этого сигнала и передаёт полученные значения наружу, где они сохраняются. Таким образом формируется массив данных, представляющий из себя последовательность значений амплитуды исходного сигнала. Описанный процесс называется «оцифровка». Основной проблемой хранения PCM-данных в «голом» виде является довольно большой их объём, поэтому для более рационального использования места на носителе используются различные алгоритмы сжатия цифрового звука.

WAV — аудиоформат, стандартно использующийся для хранения несжатого PCM-аудио в Windows. Формат может содержать в себе и сжатые данные, но на практике подобное встречается крайне редко и, можно сказать, является моветоном. Проигрывание WAV-файлов требует минимум ресурсов системы, так как никакой дополнительной обработки информации для этого не требуется. Сохранение материала в этом формате почти всегда является промежуточным шагом при обработке звука в аудиоредакторах, CD-грабберах и другом подобном ПО. Битрейт несжатого WAV с параметрами 16 бит/44.1 кГц/стерео — 1411 кбит/с, размер файла пятиминутной записи в таком виде — около 52 МБ.

Кодер (или «энкодер» от английского «encoder») — программное обеспечение, предназначенное для преобразования WAV в какой-либо иной формат с целью уменьшения объёма хранимых данных.

Декодер — программное либо аппаратное обеспечение, служащее для воспроизведения сжатых в соответствующий формат файлов или преобразования их в неcжатый вид.

Lossy — общее название семейства аудиоформатов, в которых используется сжатие данных с потерями. Типичными представителями семейства являются MP3, AAC, WMA, Ogg Vorbis. Главная особенность lossy-форматов заключается в том, что при сжатии материала в любой из них значительная часть исходной звуковой информации теряется безвозвратно и не может быть восстановлена впоследствии никаким способом. За счёт этого достигается высокая степень компрессии, при этом на слух потери малозаметны или вообще незаметны, так как отбрасываются только некритичные для человеческого восприятия данные.

Lossless — общее название семейства аудиоформатов, в которых используется сжатие данных без потерь. Типичные представители семейства: FLAC, Monkey’s Audio (APE), ALAC, WavPack. В отличие от lossy-форматов, здесь никакая информация при сжатии не теряется, всё происходит примерно как в обычных архиваторах. Платой за полную сохранность данных является значительно меньшая по сравнению с lossy степень компрессии.

MP3 (MPEG-1 Layer 3) — исторически первый и самый распространённый формат сжатия с потерями. Несмотря на то, что в силу возраста MP3 на сегодняшний день не блещет эффективностью компрессии, его популярность остаётся весьма высокой по причине универсальности — проигрывать данный формат умеет любой утюг. При этом, если применяются адекватные кодер и декодер, качество звучания MP3 находится на очень достойном уровне. Сочетание этих двух факторов делает использование формата оправданным и сейчас. Коэффициент сжатия MP3 при сохранении высокого качества звучания — 6-9 раз. Средний битрейт такого MP3 с параметрами 16 бит/44.1 кГц/стерео — 150-240 кбит/с, размер файла пятиминутной записи в этом виде — 6-9 МБ.

FLAC (Free Lossless Audio Codec) — самый популярный на текущий момент формат сжатия аудио без потерь. Если для какого-либо ПО или оборудования заявлена поддержка lossless, почти наверняка данное ПО/оборудование умеет проигрывать FLAC. Формат является стандартом де-факто в среде любителей качественного звука. Коэффициент сжатия FLAC — 1.3-2.8 раза. Битрейт FLAC с параметрами 16 бит/44.1 кГц/стерео — 500-1100 кбит/с, размер файла пятиминутной записи в таком виде — 18-40 МБ.

В заключение раздела приведу картинку, наглядно иллюстрирующую ключевые особенности вышеописанных аудиоформатов:

Общие вопросы

Можно ли пережимать материал из lossless в lossy — например, из FLAC в MP3?

Можно и часто нужно. Например, если вы хотите слушать музыку в «походных» условиях с портативного устройства без аудиофильских замашек, а исходный материал у вас хранится в lossless-формате, то перед переносом на портатив имеет смысл сконвертировать нужные треки в lossy. Так вы уменьшите размер файлов и сможете сохранить на мобильном носителе значительно больше музыки. Деградации звука от такого преобразования вы, скорее всего, не почувствуете совсем.

Можно ли пережимать материал из lossy в lossless — например, из MP3 во FLAC?

Делать этого не следует ни в коем случае, так как качество звучания лучше не станет, а размер файлов вырастет в разы. Более того, такой псевдо-lossless, впоследствии попавший к другим людям, будет вводить их в заблуждение. Когда вы скачиваете lossless из сети, для определения и отбраковки подобных фейков используйте программу auCDtect.

Можно ли пережимать материал из lossy в lossy — например, MP3 с меньшим битрейтом в MP3 с бо́льшим битрейтом?

Если вы хотите получить от подобного пережатия улучшение качества, то нет, так делать не нужно — звучание не только не улучшится, а даже слегка ухудшится. Если вашей целью является уменьшение размера файла и качество звучания не очень критично, то пережатие из более высокого в более низкий битрейт вполне оправданно.

Какой из lossless-форматов лучше по качеству звучания — FLAC, Monkey’s Audio, WavPack?

Как уже говорилось ранее, lossless-форматы сжимают данные без потерь. Это означает, что в плане качества звучания все они абсолютно идентичны. Выбирать lossless-формат для использования в каждом конкретном случае следует, ориентируясь исключительно на его совместимость с ПО/оборудованием и на ваши личные предпочтения.

Влияют ли выбор кодера и его настройки на качество звучания при сжатии материала в MP3?

Существенно влияют. Про то, какой кодер и с какими настройками обеспечивает оптимальный результат, я расскажу ниже.

Влияет ли декодер на качество звучания при прослушивании материала в MP3? Чем лучше воспроизводить MP3 на ПК?

MP3-декодер может влиять на качество звучания. Некоторые (особенно старые) декодеры заметно искажают звук при проигрывании MP3, что может создать ложное впечатление об ущербности этого формата как такового. Для проигрывания музыки на ПК следует пользоваться проверенными программами-плеерами, желательно последних версий. Я использую foobar2000, который всем и рекомендую — у него проблем с качеством воспроизведения как MP3, так и других поддерживаемых форматов нет.

Влияют ли настройки кодера на качество звучания при сжатии материала во FLAC? Какую степень сжатия лучше выбрать?

Настройки FLAC-кодера на качество звучания не влияют совсем. От них могут зависеть только размер получаемых файлов и время, затраченное на сжатие, да и то незначительно. Поэтому чаще всего я не заморачиваюсь и кодирую во FLAC с настройками по умолчанию, что советую делать и вам. В редких случаях, когда требуется получить файлы минимального размера и приходится экономить каждый байт, имеет смысл увеличить степень сжатия до максимального значения.

Влияет ли декодер на качество звучания при прослушивании материала во FLAC? Чем лучше воспроизводить FLAC на ПК?

В случае с FLAC и другими lossless-форматами декодер на качество звучания не влияет, исходные аудиоданные при воспроизведении восстанавливаются с точностью до бита. Поэтому для прослушивания FLAC можно использовать любой плеер, который поддерживает данный формат и нравится лично вам. Однако, я ещё раз порекомендую foobar2000 как проверенное временем универсальное решение для проигрывания музыки под Windows.

Кодирование и декодирование MP3 при помощи LAME

Как уже говорилось выше, в случае с MP3 качество звучания итоговых файлов напрямую зависит от выбора кодера и его настроек при сжатии. На сегодняшний день наилучшие результаты для данного формата даёт кодер LAME. Оригинальный сайт проекта выглядит несколько запутанно, поэтому сразу дам ссылку на файлы. Из архива нам нужен файл lame.exe. Открываем командную строку.

Для получения краткой справки по использованию LAME наберите lame —help (информация будет выведена на экран) или lame —help > usage.txt (информация будет выведена в файл usage.txt). Для получения подробной справки замените —help на —longhelp .

Перейдём непосредственно к функционалу сжатия. Следует ли указывать битрейт и другие настройки компрессии по отдельности? Нет, это совершенно не обязательно, разработчики сделали бо́льшую часть работы за нас, максимально упростив использование кодера. В LAME заложен набор пресетов (предустановок), позволяющих пользователю получать отличный результат при минимуме технических знаний. Почти все пресеты используют режим VBR (Variable Bit Rate, переменный битрейт), что даёт оптимальное соотношение качества звучания и размера файла. Справка по пресетам вызывается командой lame —preset help . Рассмотрим наиболее актуальные из предустановок.

Пресет standard. Описание из встроенной справки:

Этот пресет должен быть «прозрачен» для большинства людей на большей части музыки, обладая достаточно высоким качеством.

Средний битрейт при использовании standard составляет 170-210 кбит/с, срез ВЧ начинается примерно с 18.7 кГц. Рекомендую использовать данный пресет как режим по умолчанию, он является наиболее сбалансированным по сочетанию характеристик.

Кодирование WAV в MP3 с данным пресетом:

lame —preset standard infile.wav outfile.mp3 , где infile.wav — имя исходного WAV-файла, outfile.mp3 — имя получаемого MP3-файла (последнее можно не указывать).

Пресет extreme. Описание из встроенной справки:

Если вы обладаете крайне хорошим слухом и таким же оборудованием, этот пресет даст чуть более высокое качество, чем standard.

Средний битрейт при использовании extreme составляет 220-260 кбит/с, ВЧ-фильтр не задействуется. Рекомендую использовать данный пресет в тех случаях, когда требуется получить MP3 с очень высоким качеством звучания. При прослушивании музыки на среднестатистическом оборудовании этот пресет по сравнению со standard обычно не даёт ничего, кроме увеличения размера файла.

Кодирование WAV в MP3 с данным пресетом:

lame —preset extreme infile.wav outfile.mp3

Пресет insane. В отличие от предыдущих пресетов, использующих VBR, этот использует режим с постоянным битрейтом 320 кбит/с. Описание из встроенной справки:

Этот пресет будет перебором для большинства людей в большей части ситуаций, но, если вам необходимо получить наивысшее качество без оглядки на размер файла, то вперёд.

Использовать insane я не рекомендую в силу его практической бессмысленности. Если вас мучают приступы перфекционизма, используйте не MP3 с заоблачными настройками, а какой-нибудь из lossless-форматов. Например, FLAC.

Декодирование MP3 в WAV:

lame —decode infile.mp3 outfile.wav

Кодирование и декодирование FLAC

Рассмотрим сжатие файлов кодером FLAC, скачать который можно здесь. Для работы нам нужен файл flac.exe. Если запустить его без параметров, будет выдана краткая справка по использованию кодера. Для получения подробной справки наберите flac —help (информация будет выведена на экран) или flac —help > usage.txt (информация будет выведена в файл usage.txt).

Кодирование WAV во FLAC со степенью сжатия по умолчанию (5):

Кодирование WAV во FLAC с указанной степенью сжатия:

flac -n infile.wav , где n — число от 0 (минимальное сжатие) до 8 (максимальное сжатие).

Декодирование FLAC в WAV:

flac -d infile.flac

Чтобы убедиться в том, что FLAC сжимает данные действительно без потерь, можно использовать любое ПО, умеющее сравнивать файлы побитно — например, встроенную в Windows утилиту fc. Для эксперимента выбираем любой WAV-файл и делаем с ним следующие преобразования: original.wav (оригинальный файл) > compressed.flac (кодируем файл во FLAC) > decompressed.wav (декодируем FLAC обратно в WAV). Далее сравниваем original.wav и decompressed.wav при помощи fc в режиме двоичного сравнения:

fc /b original.wav decompressed.wav

По завершении проверки утилита выдаст сообщение «различия между файлами не найдены», что говорит об их полной идентичности. Это означает, что при конвертации во FLAC и обратно ни один бит не был потерян, что и требовалось доказать. Если проделать тот же опыт с MP3, то результат будет совсем иной, различий между файлами обнаружится огромное количество.

Автоматизация сжатия при помощи foobar2000

Работа через консоль — это, конечно, хорошо, но для регулярного применения процесс преобразования форматов хочется сделать более простым и удобным. Для решения данной задачи прекрасно подходит плеер foobar2000, о котором я уже упоминал выше. Этот проигрыватель имеет встроенный конвертер файлов, настройку которого мы и рассмотрим пошагово.

Для начала добавим в конвертер пресеты для LAME:

1) Открываем foobar, добавляем в его плейлист несколько файлов. Кликаем правой кнопкой мыши на любом треке из плейлиста, выбираем Convert > … В открывшемся окне Converter Setup в блоке Current Settings выбираем пункт Destination — здесь можно настроить, куда и как foobar будет сохранять созданные файлы. При необходимости корректируем эти параметры, затем жмём Back.

2) Нажимаем Output format > Add New, в появившемся окне заполняем поля как на скриншоте:

В поле Encoder file следует указать полный путь к файлу lame.exe. После того, как всё заполнено, жмём OK, затем Back.

3) Вернувшись в окно Converter Setup, сохраняем созданный пресет кнопкой Save название нужного пресета:

Настроить FLAC ещё проще. В окне Converter Setup в блоке Current Settings выбираем Output format, далее в списке пресетов выбираем FLAC, жмём Back. Вернувшись в Converter Setup сохраняем новый пресет с именем FLAC:

Всё, теперь сжатие во FLAC доступно через контекстное меню Convert так же, как и сжатие в MP3. Нюанс: при первом запуске процесса конвертации откроется окно, в котором надо будет указать, где находится файл flac.exe.

К слову. У пользователей часто возникает вопрос, как разбить на отдельные треки альбом, скачанный в виде одного большого FLAC-файла с дополнением в виде файла разметки Cue sheet. Настроив foobar, как описано выше, мы можем сделать это в несколько кликов: открываем файл с расширением .cue, выделяем появившиеся в плейлисте треки и преобразуем их в отдельные файлы через контекстное меню Convert > FLAC.

Заключение

Завершая данную статью, не могу обойти стороной один из самых популярных вопросов обывателей — что же лучше, FLAC или MP3? Спрашивающий обычно хочет получить простой, однозначный и справедливый для всех случаев ответ. Однако, такового нет и быть не может. Далее я изложу своё мнение по части того, когда и почему следует применять каждый из обсуждаемых форматов.

Что касается качества звучания, то опыт показывает, что при грамотном подходе к процессу сжатия MP3 разница между ним и lossless-форматами на слух исчезающе мала в подавляющем большинстве ситуаций. Надежно фиксировать отличия могут только хорошо тренированные люди при прослушивании подходящей музыки на высококлассном оборудовании. Да, существуют специально подобранные тестовые сэмплы, на которых артефакты lossy-сжатия отчётливо заметны каждому, но задайте себе вопрос — вы планируете слушать эти сэмплы или всё-таки обычную музыку? В общем, вывод очевиден — MP3 более чем подходит как формат хранения музыки для высококачественного воспроизведения. Но повторю ещё раз: данный тезис справедлив только в том случае, если аудиофайлы приготовлены правильно. К сожалению, сеть наводнена MP3-шками, звучание которых откровенно погано вовсе не из-за ущербности самого формата, а по причине использования старых или изначально убогих кодеров.

Чтобы составить собственное непредвзятое мнение по обсуждаемому вопросу, настоятельно рекомендую читателю лично потестировать разные форматы в слепых тестах. Это не только познавательное, но и достаточно увлекательное занятие.

Теперь рассмотрим преимущества, которые даёт использование FLAC или других lossless-форматов.

1. В отличие от ситуации с MP3, где качество результата сильно зависит от квалификации кодирующего, испортить звучание сжатием во FLAC невозможно в принципе. Поэтому вопрос, чем и как кодировался материал теряет свою актуальность (за исключением ранее описанных клинических случаев изготовления FLAC из lossy, но это легко проверяется). При прослушивании музыки в lossless вы можете быть уверены, что огрехи в звучании, если таковые имеются — не результат приложения чьих-либо кривых рук на этапе сжатия, а свойство исходной фонограммы, с которым просто надо смириться.
2. Сама уверенность в том, что запись хранится «как есть», без необратимых потерь в ней, некоторым людям доставляет психологический комфорт. В такой тонкой области, как аудио, данный фактор может быть весьма значимым.
3. Материал в lossless идеально подходит для разнообразной обработки — его можно пережимать в любые другие форматы, редактировать, резать на сэмплы без боязни получить на выходе «мясо, вылепленное из консервов». Для тех, кто серьёзно работает со звуком, это немаловажно.

Всё перечисленное не про вас? Тогда заморачиваться с lossless вам нет никакого смысла, смело используйте MP3 либо другие lossy-форматы.

Лично я дома храню и слушаю музыку преимущественно во FLAC, собственноручно изготавливая из него MP3 при необходимости — например, для использования в портативных устройствах.

На сегодняшний день существует около трех десятков распространенных цифровых аудиоформатов. Зачем понадобилось создавать такое количество видов звуковых файлов для хранения одного типа контента и как со всем этим управляться вы узнаете из этого материала.

Оглавление

Вступление

Наверняка многие пользователи предпочитают использовать домашний компьютер не только в качестве рабочей лошадки, но и как мультимедийный центр, на котором можно просматривать фильмы или семейные фотографии, а так же слушать любимую музыку. Хотя наверняка, для прослушивания музыкальных композиций более подходящими являются компактные цифровые плееры или мобильные телефоны, но в отличие от них, компьютер умеет не только проигрывать музыку.

Каким бы большим объемом встроенной памяти не обладал ваш музыкальный плеер, скорее всего, хранить в нем всю фонотеку вряд ли удастся. Более того, с помощью ПК можно создавать, редактировать, упорядочивать и искать музыку. Так же не стоит забывать, что на сегодняшний день существует около трех десятков распространенных цифровых аудио форматов, а большинство плееров далеко не всеядны, и способны воспроизводить только некоторые из них.

Так зачем же понадобилось создавать такое количество музыкальных форматов для хранения одного типа контента? Все дело в том, что звук в подавляющем большинстве случаев хранится в «сжатом» виде, так как одна минута несжатой композиции занимает на жестком диске около 10 Мб. С одной стороны это вроде бы не много, а с другой, если вы меломан и ваша коллекция состоит из нескольких сотен или даже тысяч песен, то становится ясно, что звук необходимо сжимать, для уменьшения занимаемого им места на электронных носителях информации.

Для сжатия музыкальных файлов используются различные особые алгоритмы, которые впоследствии определяют структуру и особенности представления звуковых данных или так называемые цифровые аудиоформаты файлов. Все звуковые форматы можно разбить на три группы: аудиоформаты без сжатия, со сжатием без потерь и с применением сжатия с потерями.

Без сжатия

Одним из самых распространенных форматов, относящихся к этому типу, можно смело считать известнейший WAV. Звук в файлах с таким расширением хранится без какого-либо сжатия и изменений. Правда места для хранения несжатых файлов требуется гораздо больше и поэтому наиболее широкое применение WAV находит лишь в профессиональных аудио и видео приложениях, где звук перед обработкой не должен иметь потери в качестве. Хранение же обычных музыкальных композиций в таком виде является неоправданной расточительностью.

Для воспроизведения WAV-файлов вам не потребуется какое-то специальное программное обеспечение, так как этот формат понимают все медиаплееры, включая и встроенный в систему Windows штатный проигрыватель аудиофайлов Windows Media.

Еще одним форматом, использующимся для хранения несжатого аудио, о котором стоит упомянуть, является разработка компании Appleпод названием AIFF (Audio Interchange File Format). Как вы, наверное, уже догадались, наиболее часто он используется в компьютерах Macintosh под управлением систем Mac OS X.

Сжатие без потерь (lossless)

Алгоритмы, осуществляющие сжатие аудиофайлов без потерь работают по принципу обычных архиваторов. Обеспечивая не самый высокий уровень сжатия (от 40 до 60%), при этом они практически не влияют на качество звука. Так же стоит отметить, что в этом случае, закодированные данные можно полностью восстановить до первоначального вида. Поэтому использование сжатия без потерь наиболее часто применяется в тех случаях, когда важно сохранить идентичность сжатых данных оригиналу.

Наиболее популярными аудиоформатами в этой группе являются FLAC (Free Lossless Audio Codec), APE (Monkey’s Audio), WMA (Windows Media Lossless) и ALAC (Apple Lossless Audio Codec). У каждого из них есть свои плюсы и свои минусы. Например, кодек APEдает несколько больший выигрыш в сжатии, а FLAC является более распространенным. В общем же, все настоящие меломаны хранят свои музыкальные коллекции именно в lossless-форматах, так как в них не удаляется никаких данных из аудиопотока, а созданные с помощью этих кодеков файлы, можно прослушивать даже на высококачественной звуковой аппаратуре.

Для воспроизведения сжатых без потерь форматов, как правило, используются сторонние плееры (кроме WMA), такие как MPlayer, foobar, AIMP, Winamp, VLC и прочие, так как в них уже встроены все необходимые кодеки. Другим вариантом является отдельная установка пакета дополнительных кодеков (например, K-Lite), после чего прослушивание файлов в lossless-формате становится доступным практически из любого аудиопроигрывателя.

Сжатие с потерями

Это самая популярная группа алгоритмов, которые обеспечивают максимальную (до 10 раз и даже более) степень сжатия звука. Правда в отличие от предыдущих форматов, здесь аудиофайл теряет в качестве, а насколько сильно – напрямую зависит от степени его сжатия.

Для определения качества оцифрованного звука наиболее часто применяется такой показатель, как битрейт – скорость звукового потока, получившаяся после сжатия и измеряемая в килобитах в секунду (kbps). Как мы уже говорили, в среднем минута несжатого звука занимает около 10 Мб, что соответствует аудиопотоку примерно в 1400 кбит/c. После кодирования с потерями, его битрейт может снизиться до 56 кбит/с. При этом, стоит учитывать, что для сохранения естественного звучания скорость потока должна быть не ниже 192 или 256 кбит/c. Если же битрейт потока составляет 320 кбит/c и более, то разница в звучании для большинства людей между сжатым и несжатым аудио практически исчезает.

Самым популярным форматом здесь однозначно считается знаменитый и всеми любимый MP3, разработанный специалистами известной группы MPEG (Moving Picture Experts Group). Наиболее широко он используется для кодирования аудиофайлов, размещаемых в интернете и различных файлообменниках из-за возможности существенно уменьшить размер передаваемых данных, что при низкой скорости подключения к сети немаловажно.

Другими известными форматами из этой серии являются AAC (Advanced Audio Coding) и OGG Vorbis. При этом, будучи менее популярными, их алгоритмы сжатия совершеннее, чем у основного конкурента. Так при одинаковом размере файла, они обеспечивают лучшее качество звукового ряда по сравнению с MP3. Еще одно серьезное преимущество данных форматов – возможность кодирования до 48 звуковых каналов у AAC и 255 у OGG, против всего двух у MP3.

Стоит отметить, что и формат WMA – собственность компании Microsoft, изначально создавался для хранения и трансляции аудиоинформации в сжатом виде с потерями, а кодирование без потери качества добавилось к нему не так давно, начиная с Windows Media Audio 9.1. Номинально этот формат обеспечивает лучшую степень сжатия, чем MP3, что дает возможность разработчикам противопоставлять его в качестве альтернативы конкурирующим алгоритмам AAC и OGG. Правда широкому распространению WMA мешает его закрытость и ограниченность применения на многих платформах (операционных системах). Да и встроенная поддержка цифровой системы управления авторскими правами (DRM) не добавляет популярности детищу Microsoft.

Не смотря на то, что MP3 проигрывает своим конкурентам, как по эффективности сжатия, так и по качеству звучания, он до сих пор продолжает оставаться самым популярным аудиоформатом. Секретом такого успеха, наверное, можно назвать банальную инерцию мышления, так как за многие годы к нему привыкло большинство пользователей, производителей аппаратуры и разработчиков программного обеспечения. Именно поэтому MP3-файлы можно прослушать вообще на всем, что способно проигрывать цифровой звук – будь то мобильный телефон, персональный компьютер с любой популярной операционной системой, портативный аудиоплеер, современный музыкальный центр или DVD-проигрыватель.

И хотя другие форматы пока что такой поддержкой похвастаться не могут, у них тоже все не так уж и плохо. Так AAC нашел широкую поддержку со стороны компании Apple, которая использует его алгоритмы для хранения аудиокниг, подкаст, музыкальных композиций в магазине iTunes и рингтонов. Так что для поклонников компьютеров Macintosh, планшетов iPad, смартфонов iPhone и плееров iPod этот формат можно считать «родным».

Файлы WMA легко воспроизводятся на любом ПК под управлением операционной системы Windows, которая является самой распространенной в мире. При этом многие производители портативных аудиоплееров и стационарных проигрывателей оптических дисков так же поддерживают этот формат. А вот для прослушивания файлов в форматах OGG Vorbis или AAC в Windows-системах придется установить специальные кодеки. Хотя это не проблема. Установка вышеупомянутого бесплатного пакета кодеков K-Lite Codek Pack позволит проигрывать на вашем компьютере с помощью любимого плеера практически любые звуковые файлы.

Заключение

В заключение давайте посмотрим, какой набор программного обеспечения вам понадобится, что бы превратить свой домашний компьютер в универсальный инструмент для работы с аудиофайлами. Для удобства, разделим все приложения на несколько основных групп.

Плееры – служат для непосредственного воспроизведения звуковых файлов, а так же часто используются для каталогизации и упорядочивания музыкальных коллекций. Их количество столь огромно, что и не сосчитать. Но все же, что бы несколько облегчить вам выбор, приведем, на наш взгляд, двенадцать самых популярных: Windows Media Player (встроен в систему), Winamp, KMPlayer, iTunes, GOM Player, jetAudio, VLC Media Player (VideoLAN), AIMP, BSPlayer, Real Player, WinDVD и Foobar2000.

Конверторы – приложения, способные осуществлять перекодировку из одного формата в другой. Для этой цели можно использовать большинство популярных плееров, не прибегая к использованию специальных программ. Хотя в некоторых случаях без этого не обойтись.

Рипперы (грабберы) – позволяют извлекать цифровую звуковую информацию с оптических носителей (Audio-CD, DVD) и сохранять ее в различных форматах. Несмотря на многочисленность всевозможным грабберов, на этом поприще наибольшую популярность снискало приложение EAC (Exact Audio Copy), позволяющее делать наиболее точные копии дисков. К другим популярным рипперам относятся: Audiograbber, Reaper, Easy CD-DA Extractor и прочие.

Редакторы – программы, предназначенные для создания, записи и редактирования звуковых данных. В этой группе существуют как довольно простые программы, позволяющие сделать элементарные операции с аудиофайлом (вырезать, обрезать, объединить, нормализовать и т.д.), так и настоящие монстры для профессиональной работы со звуком. Среди небольших редакторов можно выделить приложение Nero WaveEditor, за его скромный размер и при этом довольно высокую функциональность. К наиболее популярным профессиональным решениям обработки звука относятся: Adobe Audition, Sound Forge, Cubase, Sony Vegas Pro и другие.

Конечно, чисто теоретически все эти необходимые функции может сочетать в себе только одна программа, но на практике использовать единственное приложение для всех задач не всегда удобно. Да и добиться от одной программы качественного выполнения всех задач практически невозможно.

В любом случае гораздо удобнее иметь под рукой несколько специализированных приложений, которые и места занимают меньше, и с задачами своими по отдельности справляются лучше.

Цифровой аудиоформат — формат представления звуковых данных, используемый при цифровой звукозаписи, а также для дальнейшего хранения записанного материала на компьютере и других электронных носителях информации, так называемых звуковых носителях.

Аудиофайл (файл, содержащий звукозапись) — компьютерный файл, состоящий из информации об амплитуде и частоте звука, сохранённой для дальнейшего воспроизведения на компьютере или проигрывателе.

Содержание

Разновидности цифровых аудиоформатов [ править | править код ]

Существуют различные понятия звукового формата.

Формат представления звуковых данных в цифровом виде зависит от способа квантования аналогово-цифровым преобразователем (АЦП). В звукотехнике в настоящее время наиболее распространены два вида квантования:

Зачастую разрядность квантования и частоту дискретизации указывают для различных звуковых устройств записи и воспроизведения как формат представления цифрового звука (24 бита/192 кГц; 16 бит/48 кГц).

Формат файла определяет структуру и особенности представления звуковых данных при хранении на запоминающем устройстве ПК. Для устранения избыточности аудиоданных используются аудиокодеки, при помощи которых производится сжатие аудиоданных. Выделяют три группы звуковых форматов файлов:

• аудиоформаты без сжатия, такие как WAV, AIFF
• аудиоформаты со сжатием без потерь (APE, FLAC)
• аудиоформаты со сжатием с потерями (MP3, Ogg)

Особняком стоят модульные музыкальные форматы файлов. Созданные синтетически или из семплов заранее записанных живых инструментов, они в основном служат для создания современной электронной музыки (MOD). Также сюда можно отнести формат MIDI, который не является звукозаписью, но с помощью секвенсора позволяет записывать и воспроизводить музыку, используя определённый набор команд в текстовом виде.

Форматы носителей цифрового звука применяют как для массового распространения звуковых записей (CD, SACD), так и в профессиональной звукозаписи (DAT, минидиск).

Для систем пространственного звучания также можно выделить форматы звука, в основном являющиеся звуковым многоканальным сопровождением к кинофильмам. Такие системы имеют целые семейства форматов от двух крупных конкурирующих компаний — Digital Theater Systems Inc. (DTS) и Dolby Laboratories Inc. (Dolby Digital).

Также форматом называют количество каналов в системах многоканального звука (5.1; 7.1). Изначально такая система была разработана для кинотеатров, но впоследствии была расширена для систем домашнего кинотеатра.

Некоторые виды цифрового звука в сравнении [ править | править код ]

12:1 с потерями

11:1 с потерями

Название формата	Разрядность, бит	Частота дискретизации, кГц	Число каналов	Скорость потока данных с диска, кбит/с	Степень и тип сжатия
CD	16	44,1	2	1411,2	1:1 без потерь
Dolby Digital (AC3)	16-24	48	6	до 640
DTS	20-24	48; 96	до 8	до 1536	3:1 с потерями
DVD-Audio	16; 20; 24	44,1; 48; 88,2; 96	6	6912	1:1 без потерь
DVD-Audio	16; 20; 24	176,4; 192	2	4608	1:1 без потерь
MP3	16-24	до 48	2	до 320
AAC	16-24	до 96	до 48	до 512	с потерями
AAC+ (SBR)	16-24	до 48	2	до 320	с потерями
Ogg Vorbis	до 32	до 192	до 255	до 500	с потерями
WMA	до 24	до 96	до 2	до 768	2:1, есть версия без потерь

Таблица сравнения [ править | править код ]

Возможности

FLAC

WavPack

TAK

Monkey’s Audio

OptimFROG

ALAC

WMA

Shorten

LA

TTA

MPEG-4 ALS

MPEG-4 SLS

Real Lossless

Кодирование

быстро

очень быстро

очень быстро

быстро

медленно

быстро

средне

очень быстро

очень медленно

быстро

средне

медленно

медленно

Декодирование

очень быстро

быстро

очень быстро

средне

медленно

быстро

быстро

очень быстро

медленно

быстро

быстро

медленно

очень быстро

Сжатие*

55,7 %

55,7 %

53,9 %

53,7 %

53,2 %

56,7 %

57,1 %

60,9 %

52,1 %

55,3 %

55,1 %

?

55,4 %

Гибкость**

очень хорошо

очень хорошо

очень хорошо

очень хорошо

очень хорошо

плохо

плохо

плохо

средне

плохо

очень хорошо

плохо

плохо

Обработка ошибок

да

да

да

нет

да

да

нет

нет

да

да

да

Поиск

да

да

да

да

да

да

да

да

да

да

да

да

да

Теги

Vorbis tags

ID3/APE

APEv2 (exp.)

ID3/APE

ID3/APE

iTunes

ASF

нет

ID3v1

ID3

да

да

собственные

Аппаратная поддержка

очень хорошо

ограниченно

нет

ограниченно

нет

хорошо

ограниченно

ограниченно

нет

ограниченно

нет

нет

нет

Программная поддержка

очень хорошо

хорошо

средне

хорошо

средне

средне

хорошо

очень хорошо

плохо

средне

плохо

плохо

плохо

Гибрид/lossy (без потерь)

нет

да

нет

нет

да

нет

нет

нет

нет

нет

нет

да

нет

ReplayGain

да

да

да

нет

да

отчасти

нет

нет

нет

да

да

да

нет

RIFF-чанки

да

да

да

да

нет

да

да

нет

Потоковое воспроизведение

да

да

да

нет

да

да

да

нет

нет

да

да

да

Поддержка Pipe

да

да

да

да

да

да

да

да

да

нет

нет

Открытый исходный код

да

да

нет

да

нет

да

нет

да

нет

да

да

да

нет

Многоканальность

да

да

да

нет

нет

да

да

нет

нет

да

да

да

нет

Высокое разрешение

да

да

да

да

да

да

да

нет

нет

да

да

да

нет

Поддержка ОС

Кроссплатформенный

Кроссплатформенный

Win/Linux Wine

Кроссплатформенный

Win/Mac/Linux

Кроссплатформенный

Win/Mac

Кроссплатформенный

Win/Linux

Кроссплатформенный

Кроссплатформенный

Кроссплатформенный

Win/Mac/Linux

• Коэффициент сжатия вычисляется как отношение размера после сжатия к размеру до сжатия, умноженное на 100 %. Таким образом, чем меньше значение, тем лучше.

Указанные в таблице скорости кодирования и декодирования, а также коэффициент сжатия, получаются при использовании стандартных настроек кодировщика.

• Под гибкостью понимается число доступных пользователю вариантов кодирования (быстро/слабое сжатие, медленно/сильное сжатие и все промежуточные варианты).

Список цифровых аудиоформатов [ править | править код ]

• AA
• AAC
• AC3 (Dolby Digital)
• ADX
• AHX
• AIFF
• APE
• ASF
• AU[en] (SND)
• AUD
• DMF
• DTS
• DXD
• FLAC
• MMF (Yamaha SMAF)
• MOD
• MP1
• MP2
• MP3
• MP4
• MPC
• Ogg Vorbis
• Opus
• RA
• TTA
• VOC
• VOX[en]
• VQF
• WAV
• WMA
• XM

Кодирование без потерь [ править | править код ]

Форматы без сжатия [ править | править код ]

• AIFF
• AU
• CDDA — формат, используемый в аудио-CD
• DSD — формат, используемый в SACD
• DXD — качество цифровой звукозаписи DXD по многим параметрам превосходит не только другие ИКМ-форматы, но и DSD.
• IFF-8SVX — Interchange File Format
• IFF-16SV
• RAW — необработанные («сырые») замеры без какого-либо заголовка или синхронизации
• WAV — Microsoft Wave (Waveform audio format); разработан совместно с IBM

Форматы со сжатием звука без потерь [ править | править код ]

• FLAC (.flac) — свободный кодек из проекта Ogg
• Lossless Audio (.la)
• Lossless Predictive Audio Compression (LPAC; .pac)
• Apple Lossless (.m4a)
• Monkey’s Audio (.ape)
• OptimFROG (.ofr) [1]
• RKAU (.rka) [2]
• Shorten (.shn)
• TTA — True Audio, свободный кодек
• TAK (.tak) — Tom’s lossless Audio Kompressor
• WavPack (.wv)
• Windows Media Audio 9 Lossless (.wma)
• ADX — формат звука с максимальным битрейтом 1 Гбит/с

• PXD (.pxd) — формат компании PXD Media. Один из первых аудиокодеков без потерь (1997). Используется в музыкальных конструкторах EJAY и других.

Кодирование с потерями [ править | править код ]

• MP2 — MPEG-1/2 Layer 2 (Musicam)
• MP3 — MPEG-1/2/2.5 Layer 3
• Vorbis — проект Ogg, свободный, похож по принципам на MP3
• Speex — проект Ogg, свободный, сжатие голоса, низкий битрейт
• Opus — проект Ogg, свободный, передача звука по сети; основан на технологиях кодеков CELT и SILK.
• GSM-FR — GSM Full Rate, изначально для сотовых телефонов
• G.723.1 — один из базовых кодеков речевой IP-телефони
• G.729 — эффективный узкополосный речевой кодек IP-телефони
• Windows Media Audio (WMA)
• AAC (.m4a, .mp4, .m4p, .aac) — Advanced Audio Coding, часто в контейнере MPEG-4
• Musepack — Musepack (MPC)
• TwinVQ — Yamaha TwinVQ (VQF)
• RealAudio (RA, RM)
• OTS Audio File — похож на MP3
• SWA — Macromedia Shockwave Audio; сжатие как в MP3 с дополнительными заголовками для Macromedia Director[3]

Другие форматы [ править | править код ]

• GYM — лог чипа GenesisYM2612
• IMF ( >BGM ) для игр серии Creatures[en] , начиная с Creatures 2[4]
• MOD — модули Soundtracker и Protracker для семплов и мелодии
• MusicXML
• NSF (NES music)
• NIFF
• ORG (Organya) — формат, придуманный разработчиками игры Cave Story
• PSF — PlayStation sound format
• PTB (Power Tab Editortab)
• S3M — модуль ScreamTracker 3, чуть больше эффектов и отдельной колонкой громкости
• SPC — звуковой формат Super Nintendo Entertainment System
• STF — файл проекта StudioFactory, содержит все необходимые патчи, семплы, треки и установки для воспроизведения файла
• SYN — файл проекта SynFactory, содержит все необходимые патчи, семплы, треки и установки для воспроизведения файла
• VGM (V > Форматы плейлистов [ править | править код ]

Существуют как общепринятые (стандартные) форматы плейлистов, так и разработанные для конкретного медиаплеера. Однако нередко форматы второго типа становятся популярными и стандартными.