какие форматы звука передаются без потерь
Какие форматы звука передаются без потерь
Существуют различные понятия звукового формата.
Формат представления звуковых данных в цифровом виде зависит от способа квантования цифро-аналоговым преобразователем (ЦАП). В звукотехнике в настоящее время наиболее распространены два вида квантования : импульсно-кодовая модуляция и сигма-дельта-модуляция. 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 аудио данных используются аудиокодеки, при помощи которых производится сжатие аудиоданных. Выделяют три группы звуковых форматов файлов:
Особняком стоят модульные музыкальные форматы файлов. Созданные синтетически или из сэмплов заранее записанных живых инструментов, они, в основном, служат для создания современной элетронной музыки (MOD). Также сюда можно отнести форматMIDI, который не является звукозаписью, но при этом с помощью секвенсора позволяет записывать и воспроизводить музыку, используя определенный 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).
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.
Описание основных аудио форматов
В мире музыки существует огромное количество музыкальных форматов их модификаций и версий, созданных гигантами музыкальной индустрии и небольшими компаниями, получившими общественное признание в электронном мире.
Для этих целей были разработаны различные физические методы хранения аудиоданных, например: виниловые пластинки, магнитная лента, компакт-диски, DAT, MD (минидиск), DVD или преобразование нот в музыкальных форматах (MIDI), точно таким же образом появилось множество различных компьютерных методов хранения аудиоданных – digital: OGG, Mp3, Flac, Wav форматов.
Невозможно рассмотреть и обсудить все звуковые форматы, кодеки их достоинства и недостатки, по этому в своей статье постараюсь рассказать о наиболее популярных расширениях audio files, с которыми Вы сталкиваетесь.
Почему мы не можем использовать какой ни будь один универсальный формат кодирования аудио-файлов? Потому, что для реализации различных функций необходим свой формат. Например: для воспроизведения CD в дисководе компакт-дисков, для записи музыки или звуковых эффектов в видеоиграх, для записи дорожки фильма или видеоклипа, для проигрывания в мобильных телефонах или передачи файлов через Интернет, кроме того, существует ряд операционных систем получивших наибольшее распространение в мире. В их число входят: Amiga, Macintosh, NEXT и персональные компьютеры с операционной системой Windows.
Кроме того работа dj, звукорежиссера, cj, видеоинженера или простого любителя музыки – достаточно сильно отличаются по своей сути. Для этого может потребоваться, чтобы Ваши аудиоданные были сохранены своим способом. Например, звук для компакт-диска должен быть сохранен с использованием разрядности 16 бит и частоты сэмплирования 44,1 кГц. Однако для загрузки звука через Интернет нам лучше использовать другую разрядность и частоту сэмплирования, поскольку каждая минута 16-битного, 44-килогерцевого звука занимает примерно 10 Мбайт, т.е. средний трэк продолжительностью 5 минут составит 50 “метров” – это слишком большой объем данных для среднестатистического пользователя. В этой статье представлена краткая информация о самых популярных музыкальных форматах.
AA (Audible Audio Book File) – формат является закрытым, разработан компанией Audible. Применяется, для записи аудиокниг, которые продаются через сервисы Audible и iTunes. Существует возможность замедлять или ускорять скорость прослушивания файлов – digital pitch, возможность оставлять закладки при прослушивании аудио книг, защита файлов, при доставке звуковых записей посредством internet.
Также AAC — это широкополосный алгоритм кодирования аудио, который использует два основных принципа кодирования для сильного уменьшения количества данных, требуемых для передачи высококачественного цифрового аудио. Данный формат является одним из наиболее качественных, использующих сжатие с потерями, поддерживаемый большинством современного оборудования, в том числе портативного.
На 2009 год распространён значительно меньше, чем MP3 и другие альтернативные решения. AAC (Advanced Audio Coding) изначально создавался как преемник MP3 с улучшенным качеством кодирования. Формат AAC, официально известный как ISO/IEC 13818-7, вышел в свет в 1997 как новая, седьмая, часть семьи MPEG-2. Существует также формат AAC, известный как MPEG-4 Часть 3.
Преимущества AAC перед MP3:
– до 48 звуковых каналов;
– большая эффективность кодирования как при постоянном, так и при переменном битрейте;
– частоты дискретизации от 8 Гц до 96 кГц (MP3: 8 Гц — 48 кГц);
– более гибкий режим Joint stereo.
ADX – основанный на АДИКМ проприетарный формат сжатия с потерями и хранения звукозаписи, разработанный CRI Middleware специально для использования в видеоиграх. Наиболее характерная особенность — возможность зациклить звукозапись, что делает применение формата удобным для использования в качестве фоновой музыки в различных играх, поддерживающих этот медиаконтейнер. Его поддерживают множество игр для SEGA Dreamcast некоторые игры для PlayStation 2 и GameCube.
В отличие MP3, в нём не применяется психоакустическая модель уменьшения объёма данных о звуке (уменьшения его сложности). Вместо этого модель ADPCM использует для сохранения образцов запись данных относительной ошибки функции предсказания, что означает бо́льшую сохранность исходного сигнала после кодирования; по существу, сжатие ADPCM, вместо использования полных переразмерянных образцов звукозаписи, предоставляет образцы отклонения сигнала от предыдущего значения, которые имеют гораздо меньший размер, обычно — 4 бита. Для человеческого уха такое отклонение находится на уровне шума, что делает потерю качества едва заметной.
AIFF – это стандартный формат файлов для сохранения аудиоданных на платформе Macintosh. Если вам когда-нибудь потребуется пересылать аудиофайлы между персональным компьютером и компьютером Macintosh, используйте именно этот формат. Он поддерживает 8- и 16-битные монофонические и стереофонические аудиоданные. Файлы этого формата могут содержать заголовок Mac-Binary, а могут и не иметь его. Если файл данного типа не содержит заголовка Mac-Binary, он, скорее всего, имеет расширение aif. Если файл данного типа содержит заголовок Mac-Binary, то Sound Forge откроет его, но идентифицирует как файл формата Macintosh Resource (см. следующий раздел). В этом случае файл, скорее всего, имеет расширение snd. Замечание При сохранении файлов на компьютерах Macintosh к ним добавляется так называемый заголовок Mac-Binary. Это маленький фрагмент информации, записываемый в начале файла, идентифицирующий тип файла для операционной системы Mac OS и других приложений. Таким способом компьютеры Macintosh сообщают, что содержит файл: текст, графику или, например, аудиоданные.
Тесты показали, что сжатые в ALAC файлы получаются примерно от 40 % до 60 % размера оригиналов в зависимости от вида музыки, подобно другим Lossless форматам. Кроме того, скорость, с которой он может быть декодирован, делает его полезным для устройств с ограниченной производительностью, такие как iPod.
Apple Lossless Encoder был представлен в качестве одного из компонентов QuickTime 6.5.1 28 апреля 2004 года и как функция iTunes 4.5. Кодек используется также в AirPort Express в AirTunes осуществления.
Декодер для Apple Lossless формата теперь есть в открытых источниках библиотеки libavcodec. Это означает, что любой мультимедийный проигрыватель на основе этой библиотеки, включая мультимедиа VLC и MPlayer, может иметь возможность играть Apple Lossless файлы.
CDDA ( Compact Disc Digital Audio ) — звуковой компакт-диск, международный стандарт хранения оцифрованного звука на компакт-дисках, представленный фирмами Philips и Sony. Звуковая информация представлена в импульсно-кодовой модуляции с частотой дискретизации 44,1 кГц и битрейтом 1411,2 кбит/с, 16 бит стерео.
С пецификация аудио в стандарте Red Book:
– максимальное время всех записей составляет 79,8 минут;
– минимальное время трека — 4 секунды (включая 2-секундную паузу);
– максимальное количество треков — 99;
– максимальное число точек отсчёта (разделов трека) — 99 без ограничений по времени;
– должен присутствовать International Standard Recording Code (ISRC).
MIDI ( Musical Instrument Digital Interface ) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Это стандарт цифровой звукозаписи на формат обмена данными между электронными музыкальными инструментами.
Интерфейс позволяет единообразно кодировать в цифровой форме такие данные как нажатие клавиш, настройку громкости и других акустических параметров, выбор тембра, темпа, тональности и др., с точной привязкой во времени. В системе кодировок присутствует множество свободных команд, которые производители, программисты и пользователи могут использовать по своему усмотрению. Поэтому интерфейс MIDI позволяет, помимо исполнения музыки, синхронизировать управление другим оборудованием, например, осветительным, пиротехническим и т.п.
Последовательность MIDI-команд может быть записана на любой цифровой носитель в виде файла, передана по любым каналам связи. Воспроизводящее устройство или программа называется синтезатором (секвенсором) MIDI и фактически является автоматическим музыкальным инструментом.
Кодер MPEG-1 Audio Layer 2 развился из аудиокодека MUSICAM (Masking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing — универсальное полосное кодирование и мультиплексирование с адаптацией к шаблону маскировки), разработанного CCETT, Philips и IRT в 1989 как часть исследований EUREKA 147 европейских межправительственных разработок для систем цифрового радиовещания для стационарных, портативных и мобильных приёмных устройств. Основные параметры MPEG-1 Audio были унаследованы из MUSICAM, включая банк фильтров, обработку во временной области, размер аудиокадра и т.д. Однако, после дополнительного усовершенствования, алгоритм MUSICAM не был использован в финальной версии стандарта MPEG-1 Layer II.
В Musepack’е применяется разбиение на полосы частот, поэтому он относится к так называемым subband-кодекам. Основная особенность — точная настройка психоакустики, что позволяет работать с чистым VBR-кодированием (кодирование с переменным битрейтом). Основной задачей Musepack является прозрачность звучания закодированной музыки.
В современных форматах, таких как: MP3, Vorbis, AAC, AC3, WMA производится второе dct-преобразование, что позволяет им добиться лучшего качества на средних и низких битрейтах, но не позволяет добиться высоких результатов на более высоких. MusePack не производит второго dct-преобразования, что позволяет достичь непревзойденного качества на битрейтах выше 180.
Так же как в AAC и некоторых других современных форматах, в Musepack производится спаривание каналов по полосам частот, что незначительно отражается на качестве, но позволяет сильно сэкономить на размере. В MP3 спаривание каналов производится не по полосам частот, а для всей полосы целиком, разбивая сигнал на частотные подполосы, затем производит разложение сигнала в ряд косинусов (MDCT — частный случай преобразования Фурье) и записывает округленные (квантованные) значения полученных после преобразования коэффициентов (квантование происходит в соответствии с проводимым психоакустическим анализом). MPC же после разбиения сигнала на частотные подполосы просто производит переквантование (опираясь на психоакустику) амплитудного сигнала в каждой подполосе и полученные округленные (квантованные) значения записывает в выходной поток. Этим же фактом объясняется и большая скорость компрессии и декомпрессии MPC.
Ogg является всего лишь контейнером. Музыка или видео сжимаются кодеками, а результат обработки хранится в подобных контейнерах. Контейнеры Ogg могут хранить потоки, закодированные несколькими кодеками. Например, файл с видео и звуком может содержать данные, закодированные аудио и видео кодеками.
В контейнере Ogg можно хранить звук и видео в различных форматах (таких как MPEG-4, Dirac, MP3 и другие).
В иерархии аудиокодеков программа rkau стоит стовершенно особняком. Она настолько оригинальна, что не имеет аналогов среди прочих алгоритмов сжатия аудиоданных. Малый размер программы-кодера (25kB) и высокая скорость работы при сходных с остальными lossless-алгритмами степенями сжатия выводят rkau в безусловные лидеры. И хотя самым эффективным lossless-кодером можно считать OptimFROG, рассмотренный в прдыдущей части статьи, rkau лишь ненамного отстаёт от него по эффективности. Однако при активации режима сжатия “с потерями”, rkau даже в режиме наивысшего качества оставляет далеко позади все lossless-алгоритмы, приближаясь по эффективности к программ, основанным на психоакустической модели (MP3, MP+, AAC, VQF и другие). При этом не происходит характерной для MPEG-подобных алгоритмов потери микропланов и нюансов исходного аудиоматериала, а неизбежно возникающие при этом артефакты можно заметить только на очень качественной аппаратуре при многократном сравнительном прослушивании.
Речевой сигнал в кодеке Speex разбивается на неперекрывающиеся отрезки длительностью 20 мс (160 отсчётов при 8 КГц). При этом, для оценки возбуждающего набора вышеуказанный отрезок разбивается на четыре подотрезка длительностью 5 мс соответственно. На каждом из подотрезков отыскиваются возбуждающие наборы импульсов как текущего подотрезка (из кодовой книги), так и двух предыдущих подотрезков. В отличие от других кодеков, с целью избежать патентных ограничений, Speex не использует алгебраическое кодирование, а только векторное. Возбуждения двух предыдущих подотрезков складываются с переменными весами, в отличие от ряда других кодеков, где используются переменные положения по времени.
По заявлению разработчиков, Speex оптимизирован для получения высококачественного речевого сигнала при низких скоростях. Кодек Speex также позволяет использовать переменную степень сжатия сигнала и поддерживает сигналы с различной шириной полосы: сверхширокополосный (частота дискретизации 32 кГц), широкополосный (16 кГц) и узкополосный (8 кГц).
Формат продолжает активно развиваться (последняя версия 1.1.1) и в настоящее время, согласно проводимому опросу на форуме hydrogenaudio.org, входит в число трёх наиболее популярных форматов аудиосжатия без потерь (после FLAC и WavPack)
TTA (True Audio) – бесплатный, аудио кодек, осуществляющий сжатие музыкальных файлов без потерь в режиме реального времени. Кодек основан на адаптивных предсказывающих фильтрах и обладает всеми улучшенными характеристиками, как и большинство современных кодеров. Сжатый размер файлов будет на 30 % – 70 % меньше, чем original music file. TTA формат поддерживает тэги ID3v1 и ID3v2. Используя True Audio кодек, можно разместить до 20 audio CD на одном DVD-R диске.
VQF-файлы примерно на 30-35 % меньше, чем MP3, при одинаковом качестве звука. Потоку 128 Кбит/с у файлов MP3 соответствует поток 80 Кбит/с у файлов VQF. У этих достоинств есть и обратная сторона. При декодировании загрузка процессора также на 30 % выше, чем при декодировании MP3. Это определяет повышенные требования к компьютеру, на котором планируется проигрывать такие файлы.
Тесты показывают превосходство VQF по всем параметрам на нижних частотах и гораздо меньшее искажение формы сигнала с большим динамическим диапазоном (реальная музыка). Однако по завалу верхних частот звукового спектра VQF на 2-3 дБ уступает MP3 на частотах выше 15 кГц. Это впрочем, легко компенсируется настройкой эквалайзера плеера, что объективно ставит VQF на ступень выше по качеству звука по сравнению с MP3.
VQF (Interleave Vector Quanization) – разработан в Японии и основывается на технологии TwinVQ. Если сравнить VQF и MP3, то первый формат на 30-50% будет “компактнее”, при одинаковом качестве звука. Это дает VQF – значительное преимущество перед MP3 форматом. Но процесс при кодировании, декодировании (decoder) VQF, занимает примерно на 30% больше ресурсов процессора PC, чем Mp3 аудио.
Тесты показывают превосходство TwinVQ по всем параметрам на нижних частотах и гораздо меньшее искажение формы сигнала с большим динамическим диапазоном (реальная музыка). Однако по завалу верхних частот звукового спектра TwinVQ на 2-3 дБ уступает MP3 на частотах выше 15 кГц. Это впрочем, легко компенсируется настройкой эквалайзера плеера, что объективно ставит TwinVQ на ступень выше по качеству звука по сравнению с MP3.
Ogg Vorbis по умолчанию использует переменный битрейт, при этом значения последнего не ограничены какими-то жёсткими значениями, и он может варьироваться даже на 1 kbps. При этом стоит заметить, что форматом жёстко не ограничен максимальный битрейт, и при максимальных настройках кодирования он может варьировать от 500 до 1000 кбит/с. Такой же гибкостью обладает частота дискретизации — пользователям предоставляется любой выбор в пределах от 2 до 192 кГц.
Vorbis был разработан сообществом «Xiphophorus» для того, чтобы заменить все платные запатентованные аудио форматы. Несмотря на то, что это самый молодой формат из всех конкурентов MP3, Ogg Vorbis имеет полную поддержку на всех популярных платформах (Microsoft Windows, Linux, Apple Mac OS, PocketPC, Palm, Symbian, DOS, FreeBSD, BeOS и др.), а также большое количество аппаратных реализаций. Однако несмотря на все свои преимущества перед конкурентами, популярность данного формата пока невелика.
Номинально формат WMA характеризуется хорошей способностью сжатия, что позволяет ему «обходить» формат MP3 и конкурировать по параметрам с форматами Ogg Vorbis и AAC. Но как было показано независимыми тестами, а также при субъективной оценке качество форматов все таки не является однозначно эквивалетным, а преимущество даже перед MP3 однозначным, как это утверждается компанией Microsoft. Особенно стоит отметить что ранние версии формата (или его реализации) имели проблемы на низких скоростях потока. Также многие меломаны и владельцы цифровых плееров недолюбливают формат WMA за низкую стойкость к ошибкам. Если при кодировании/передаче файла WMA некоторая часть его повреждается, то воспроизведение файла становится невозможным, как после места повреждения, так и за несколько десятков секунд до него. (Для сравнения: при повреждении файла формата MP3, его всё ещё можно воспроизвести от начала до самого места повреждения, затем пропустить несколько секунд и воспроизвести дальше до конца; иногда же ошибки в несколько байт в файле MP3 бывают на слух малозаметны или не заметны вообще.) Однако данный формат постоянно развивается, так что можно предполагать, качество будет оптимизироваться.
Большинство портативных аудиоплейеров поддерживает формат WMA наряду с MP3. Данный формат очень плохо поддерживается на альтернативных платформах (вследствие его закрытости).
Microsoft включила в WMA поддержку цифровой системы управления авторскими правами (DRM) (система защиты). Основным следствием ее является невозможность прослушивать защищенные композиции на других компьютерах, кроме того, на котором композиция была загружена из музыкального магазина.
В последних версиях формата, начиная с Windows Media Audio 9.1, предусмотрено кодирование без потери качества англ. lossless, многоканальное кодирование объемного звука и кодирование голоса.
Аудиоформаты FAQ
Содержание
Содержание
Стремительное развитие компьютерных технологий и интернета привело к необходимости создания цифровых форматов, которые могли бы храниться и воспроизводиться на компьютерах без использования каких-либо физических носителей. В результате были разработаны различные виды цифровых аудиоформатов.
Виды цифровых аудиоформатов
Все цифровые аудиоформаты можно разделить на 3 группы в зависимости от того, какой-именно принцип (кодек) используется для сжатия аудиоданных, а именно:
Lossy форматы
Это аудиоформаты, в которых используется метод сжатия аудиоданных с потерями. То есть, при кодировании цифровой звуковой записи любым из lossy кодеков в аудиоданные вносятся определенные изменения. Это позволяет существенно снизить размер полученного файла, но в то же время приводит к ухудшению качества звука. К наиболее популярным форматам «с потерями» можно отнести MP3, WMA, Ogg Vorbis, AAC и другие.
Преимущества и недостатки lossy аудиоформатов
Основным преимуществом lossy форматов является небольшой размер файлов при сохранении приемлемого для прослушивания качества. Кроме того, такие аудиоформаты поддерживаются подавляющим большинством электронных устройств и музыкальных проигрывателей, в том числе домашними аудиосистемами, магнитолами и MP3-плеерами.
Ключевой недостаток – потеря качества звучания при сравнении с оригиналом. Если провести конвертацию аудиозаписи с оригинального лицензионного Audio CD в формат lossy, то при проигрывании полученного файла звук будет отличаться от исходника в худшую сторону.
Правда ли, что lossy форматы звучат плохо?
Вовсе нет. Во-первых, при кодировании в lossy присутствует возможность выбора степени сжатия и качества звучания. К примеру, если мы говорим о формате MP3, то для записи голоса (аудиокниги, звуковых дорожек к учебнику иностранного языка) достаточно будет качества CBR 128 kbps, а вот для музыки идеальный вариант – CBR 320 kbps. Стоит отметить, что CBR является сокращением от «ConstantBit Rate», что означает «Постоянный битрейт».
Во-вторых, в процессе сжатия используется принцип удаления из записи тех частот и звуков, которые человек не может услышать по своей природе. Существует мнение, подтвержденное многими экспериментами, что музыкальные композиции в формате MP3 высокого качества (CBR 320 kbps) невозможно отличить на слух от оригинальной записи или купленного в магазине лицензионного AudioCD.
Lossless аудиоформат
Это разновидность цифровых форматов для передачи звука, в которых кодирование аудиоданных происходит без потерь качества. Звучание никак не будет отличаться от исходника, будь то лицензионный музыкальный компакт-диск (формат CDA) или оцифровка виниловой пластики, сохраненная в несжатом формате WAV (для Windows) или его аналоге AIFF (для iOS). Наиболее популярные форматы без потерь это FLAC, Monkey’s Audio, ALAC, WavPack, MWA Lossless.
Благодаря этому lossless аудиоформаты идеально подходят для прослушивания музыки на хорошей аудиоаппаратуре. Например, на качественной домашней акустике или Hi-Fi системах и наушниках высокого класса.
Преимущества и недостатки lossless форматов
Главное преимущество lossless аудиоформатов заключается в том, что в процессе их кодирования и раскодирования программа не удаляет никаких данных из звукового потока. Благодаря этому при воспроизведении таких файлов слушатель получает оригинальное, неизмененное звучание.
Но у аудиоформатов с сжатием без потерь есть и весомый недостаток. Дело в том, что многие устройства для проигрывания звуковых файлов все еще не поддерживают такие форматы. Решить проблему можно, купив соответствующий вид аппаратуры, к примеру, портативный Hi-Fi плеер или мультимедийный проигрыватель, а также домашнюю аудиосистему с поддержкой lossless аудиоформатов.
Если же вы слушаете музыку на стационарном компьютере или ноутбуке, то для работы с такими форматами можно использовать популярные виды программ, к примеру, foobar2000, Winamp, VLC MediaPlayer или jetAudio.
Как с этим жить: Обсуждаем форматы аудио и видео
В 24-м выпуске вас ждут сразу два спикера: Алексей Шубин, специалист по Hi-Fi и Hi-End оборудованию, и Тимофей Шиколенков, директор по маркетингу и развитию бизнеса в Аудиомании.
Дмитрий: У нас есть много тем. Аудиоформаты, видеоформаты, контейнеры, сжатие с потерями, без потерь, но я хочу начать с простой темы и поговорить о том, какую музыку слушаешь ты сам, и оттолкнуться от того, какие форматы ты выбираешь, к чему у тебя есть пристрастия?
Алексей: Если это стерео, самый распространенный [для меня] формат –FLAC. Есть что-то, что я слушаю в MP3, но только то, чего нельзя найти во FLAC.
Дмитрий: А стиль музыки?
Алексей: Я – меломан. Разная музыка – от скрипки до «колбасы», как говорят. Главное, чтобы был талантливый исполнитель и, очень важно, звукорежиссер. Если звукорежиссер – «чайник», то ничего не выйдет.
Дмитрий: Есть FLAC, есть диски. Насколько сейчас тренд перемещения в online позволяет поддерживать уровень качества, к которому ты привык, которого ждешь? Или все-таки лучше ориентироваться на физический носитель?
Алексей: На физический носитель ориентироваться, конечно, можно. Их можно потрогать руками, они красивые, с обложками, их можно купить, чего не происходит с FLAC. FLAC тоже можно купить, но многие люди не испытывают удовольствия, покупая что-то эфемерное, без оболочки.
Если говорить о качестве, на сегодняшний день нельзя сказать, что компакт-диск лучше, чем FLAC. Все зависит от того, как преобразовывается цифровой сигнал, где это происходит. Можно поставить знак равенства между звучанием компакт-диска и звучанием FLAC.
Дмитрий: Мы говорим о форматах без сжатия?
Дмитрий: Если посмотреть, что слушает обыватель: он берет компакт-диск, или скачивает MP3 с торрентов, или покупает что-то вне [к примеру] App Store, iTunes, в различных форматах. Расскажи о «менее насыщенных» по классу форматах. Какие бывают различия, плюсы и минусы, какие при сжатии бывают потери?
Алексей: MP3, кстати, все еще очень распространенный формат. Огромное количество музыки существует только в MP3. Проблема того, что FLAC занимает больше места, сегодня практически не актуальна. Тренд смещается в пользу FLAC. Даже мой маленький сын говорит мне, что FLAC звучит лучше.
Сфера применения MP3 – компьютерные колонки, недорогие, до десяти тысяч рублей. Если брать систему более высокого уровня, то разница между MP3 и FLAC будет очевидна. Если есть выбор, стоит выбрать FLAC.
Дмитрий: В метро в наушниках наличие FLAC необязательно?
Алексей: В метро в наушниках даже с обычного телефона слышно разницу между MP3 и FLAC, если это наушники не за пятьсот рублей, а по классу от трех тысяч рублей.
Дмитрий: Вес файла будет раз в десять больше, чем в MP3.
Алексей: Да, FLAC более «тяжелый». Но и телефон с памятью 32 Гб – это обыденность. Повторюсь, при наличии выбора, FLAC всегда звучит интересней.
Раньше были диски Super Audio CD. А благодаря Sony PlayStation 3 [их содержимое] стало утекать в Сеть, появилась возможность копировать Super Audio CD. Потом до звукозаписывающих студий дошло, что можно делать деньги, не раскрывая источника: иногда появляются DSF- и DFF-файлы, «состряпанные» из FLAC.
Дмитрий: Попробуем кратко про них поговорить.
Алексей: Даже серьезные студии в последнее время этим увлекаются. У большинства пользователей системы такого уровня, что никакой разницы они не услышат. Поэтому я считаю, что рано пользователям забивать головы тем, что пришло в еще сыром виде, когда разница [между новым и привычным] неочевидна.
Этот процесс будет продолжаться бесконечно, потому что из потребителей надо тянуть деньги за ту же самую музыку, но в новом формате. Если переход с DVD на Blu-ray – это действительно «Вау!», то переход с FLAC на Super Audio CD, DSF-, DFF-файлы еще не ощутим.
Дмитрий: Мы попробовали прокомментировать аудиочасть. Насколько похожа ситуация с качеством видеоносителей?
Алексей: [Зачастую] можно поставить знак равенства между тем, что скачивается из Сети и находится на дисках. Есть нюанс, если говорить о кинотеатральном звуке. Если хочется слушать качественный звук, то это – оригинальная звуковая дорожка. Дубляж, несмотря на возрастающий профессионализм дублирующих актеров, звук лучше не делает.
Я предпочитаю смотреть фильмы на английском языке с субтитрами, к чему и сына подталкиваю. Так еще и пятерка по английскому языку будет. Это позволяет учить язык и [слышать] качественный звук. Если у человека серьезная система, которую он долго собирал, я уверен, человек будет слушать оригинальный звук.
Еще момент: если звук семиканальный (есть в кинотеатре звук 5.1, есть 7.1), то 7.1 – то в 95% оригинальная английская звуковая дорожка звучит лучше. Говоря о разнице форматов: раньше был MP3, сейчас – FLAC, раньше был DVD, сейчас – Blu-ray. Разница по звуку между DVD и Blu-ray-дисками огромна. При условии, что оборудование поддерживает Blu-ray-диски, или то, что мы скачиваем со звуком Dolby Digital или DTS-HD Master намного лучше того, что было раньше на DVD-дисках.
Хотя бывают случаи, когда профессионализм звукорежиссера «вытаскивает» DVD на удивительный уровень. Если у наших слушателей есть интерес [к тому], что можно вытянуть из DVD формата, рекомендую послушать концерт Джона Фогерти [на DVD]. Великолепный концерт, и звучание для DVD эталонное.
На Blu-ray такой звук встречается везде, все-таки значительно выше битрейт. Если для Dolby Digital потолок – 640 кбит/с, то на DTS-HD-дисках битрейт порядка 5000 кбит/с – это норма. Разница в десять раз. Особенно она слышна на концертных записях (многие собирают многоканальную систему не только для кино, но и для концертов).
В Европу на концерты не наездишься, а имея хорошую систему и купив диск, можно почувствовать себя на втором, третьем, пятом рядах концертного зала и надолго получить эмоциональный заряд.
Дмитрий: Чтобы скачивать рипы из Сети, их надо куда-то записывать, или их можно проигрывать с сетевого хранилища? Насколько это сейчас распространено, насколько люди этим пользуются? Прижилось или не прижилось?
Алексей: Прижилось абсолютно. Огромное количество людей собирает себе NAS-сервера. Стоит коробка в кладовке, в ней 5-6 или 10-20 жестких дисков, и все это воспроизводится соответствующим оборудованием, которое умеет работать с NAS-серверами.
А самый распространенный вариант – «флешка», жесткий диск. Вставляем в мультимедиа проигрыватель, и он воспроизводит контент. Многие Blu-ray-проигрыватели, которые оснащены DVD, СD, Blu-ray-приводом, тоже умеют читать современные форматы. Лидеры: компания OPPO и компания Cambridge Audio. Они на сегодня «всеядные», умеют читать все, что мы скачиваем или приобретаем.
Важный момент – пути распространения. Они находятся на зачаточном уровне. Хотелось бы порой приобрести какой-то фильм в нужном мне качестве, но на сегодня легально приобрести контент – реальная проблема. У всего, что продает Apple, звук не того уровня, который бы меня устраивал.
Дмитрий: Мы говорим о передаче по Сети информации, поэтому звук усредненный в рамках размеров файла.
Алексей: Относительно небольшого размера. Русскую звуковую дорожку я никогда не слушаю, хотя понимаю, что 90% людей смотрят фильмы с переводом. Когда есть возможность сравнить, человек всегда слышит разницу между оригиналом и дублированной дорожкой.
Дмитрий: Может быть, есть какие-то другие online-магазины, которые все-таки позволяют [наслаждаться звуком более высокого качества]?
Алексей: Они постепенно появляются. 4K-контент будет распространяться, скорее всего, именно по Сети. В течение нескольких лет ситуация с легальным платным контентом должна стабилизироваться, потому что [тот же] игровой рынок перешел на цивилизованные рельсы уже давно.
Это удобно.
Хочешь заплатить издателю за продукт, который он произвел, заплати. С фильмами пока не так все радужно. Но Apple развивает свой сервис, и люди могут приобрести контент легально. Пусть не идеального качества, но с чего-то надо начинать.
Дмитрий: Что ты можешь сказать о будущем Blu-ray?
Алексей: Будущее Blu-ray-дисков – однозначно не кодек х264, а кодек х265. Наконец-то приняли спецификацию для Blu-ray-дисков нового поколения, под 4K. Они будут 60 Гбайт и 100 Гбайт. В конце года должны появиться новые проигрыватели Samsung, Panasoniс.
Ситуация с кодеком мне не до конца понятна. Кодек х264 дает слишком большие файлы, скорее всего, потребуется новый кодек (х265). Для потребителя это значит, что устройства, которые воспроизводили кодек х264, не будут воспроизводить кодек х265 в силу того, что он требует гораздо больше ресурсов.
В случае с компьютерами это решаемо, а в телевизоре процессор не поменяешь. Вероятно, что через какое-то время предстоит смена «железок» на новые. У кого-то будет запас процессора по мощности, может, кто-то это решит на уровне прошивки, у кого-то мощностей не хватит, соответственно, придется менять железо.
Дмитрий: Судя по тому, что ты говоришь, ты сам выбираешь Blu-ray-диски?
Алексей: Да, диски, файлы. Если я не имею возможности что-то приобрести, могу скачать.
Дмитрий: Было бы интересно посмотреть на твою систему. Как ты к ней пришел? Может, что-то менял? На чем остановился сейчас?
Алексей: Сколько всего менял! Прошел длинный путь с 1996 года. Скоро будет двадцать лет, как я болею кинотеатрами. Было огромное количество акустики, источников. Сначала в домашнем кинотеатре был видеомагнитофон Panasoniс, несколько стереофонических моделей Samsung с декодерами Dolby Pro Logic, когда тыл был весьма урезан по частотному диапазону.
Потом реальную революцию произвел формат DVD. Он привнес в качество картинки очень много. Звук с пленки перешел на цифру, появился полноценный тыл, появился смысл приобретать хорошую акустику на тыловые каналы.
На Blu-ray я перешел в 2001 году. Первый проигрыватель я приобретал в кредит, и это было недешево. Это был Panasoniс, как оказалось, с ужасным качеством звука, одна из первых моделей. Были Pioneer, Yamaha, Cambridge Audio и DVD-проигрыватели. Усилителей и ресиверов я поменял много.
Сейчас я остановился. Пришел к Blu-ray мультимедиа проигрывателю. Также у меня есть универсальный плеер Cambridge Audio Azur 752BD и усилитель мощности Atoll. Ресивера нет. Я считаю, что в моей системе он лишний, потому что богатая HDMI-коммутация, которую предоставляет ресивер, мне не нужна.
Усилители мощности раскрывают потенциал акустики несравнимо выше, чем любой ресивер. Это специализированное устройство, в котором почти нет компромиссов, оно без потерь хорошо усиливает мощность.
Дмитрий: Сколько лет система существует в такой комплектности?
Алексей: Cambridge и Atoll у меня полтора года. Но для формата нового поколения в будущем предстоит поменять Cambridge Audio. Atoll в ближайшие десять лет менять не буду, потому что усилитель мощности – вещь, которая не подлежит моральному устареванию, там нет электроники, которая очень быстро развивается.
Если человек настроен приобрести кинотеатр, в котором он долго не захочет что-то менять, система, скорее всего, будет на усилителях мощности. Источник или процессор можно поменять. Усилители мощности в течение многих лет себя оправдывают, это не столь «попсовый» вариант, как в случае с ресивером, но он дает иной уровень звучания. Вложение денег в стереоусилитель мощности в кинотеатре – это великолепная инвестиция надолго.
Дмитрий: Насколько доступны системы, которые позволят не менять что-то еще раз под новый формат, а именно 4K?
Алексей: То, что на сегодняшний день позволит работать с 4K? Соответствующих Blu-ray-проигрывателей все еще нет. Есть ресиверы с разъемами HDMI 2.0, которые смогут полноценно использоваться в 4K-системах. Появилось много проекторов и телевизоров, которые работают с 4K. Мы ждем самое главное – носитель. Стали появляться сертифицированные кабели HDMI 2.0.
Для тех, кто будет выводить изображение и звук с компьютера, а это удобно, появились видеокарты от компании NVIDIA с разъемом HDMI 2.0. Геймеры уже радуются, играют с удовольствием. А кинотеатралам придется подождать. Тот контент, который есть в Сети, контент с видеокамер, снятый в 4K можно просматривать на мониторе компьютера и разница с Blu-ray-дисками будет заметна.
Тимофей: Говоря про форматы, нельзя не сказать, как кодируется цифровой сигнал. О превращении аналогового сигнала в цифровой у нас был целый выпуск, но давайте поговорим об этом еще.
Есть два параметра: какое-то количество бит и какое-то количество КГц. Что происходит дальше? Почему качество MP3 измеряется в кбит/с? Изначально MP3 – составная часть формата, который разрабатывал институт Фраунгофера. Надо было разработать технологию передачи видео со звуком по сетям с низкой пропускной способностью. Так звучало задание. Надо было разработать некий способ сжатия видео и звука, чтобы дальше передавать это через интернет.
Интернет тогда был медленный, и без видео, и надо было по сетям с низкой пропускной способностью передавать информацию. Поэтому измерения были в кбит/с, то есть способе измерения пропускной способности канала. МP3 – один из слоев, частей комбинированного формата MPEG-1 – Moving Picture Experts Group – та самая группа экспертов, которая в институте Фраунгофера разрабатывала этот формат. И третий слой – это звук, поэтому сокращенно и MP3. Нужно было какое-то расширение сделать, и сделали MP3.
Дмитрий: Сейчас со скоростью интернета проблем нет. Поговорим подробнее об отличии форматов и сжатии без потерь.
Тимофей: Очень много проблем существует в различных сферах, связанных с совместимостью с предыдущими версиями. Во-первых, есть аппаратура, которая использует что-то, во-вторых, – комбинация людей и аппаратуры. МP3 разработан в прошлом веке – в конце 90-х годов. Несмотря на то, что формат несовершенный, он рассчитывался на медленные компьютеры, и возможности кодирования в этот формат требуют определенных процессорных ресурсов.
Процессоры были гораздо медленней, каналы были с меньшей пропускной способностью. И сейчас, несмотря на то, что условия совсем другие, люди продолжают пользоваться им потому, что он есть. Все привыкли. Есть огромные коллекции, они записаны. Второй раз собирать коллекцию нет желания. А еще высокая пропускная способность. Нажимаешь кнопку, и композиция уже на экране компьютера.
Дмитрий: Хорошее решение есть у iTunes: функция iTunes Match. Всю нашу библиотеку, которая собрана на MP3 даже с плохим качеством, можно сопоставить с тем, что хранится в библиотеке Apple, и получить на своем устройстве записи в лучшем качестве.
Тимофей: Это формат, который появился немного позже. Сжатие с потерями AAC. Расскажу про него.
Дмитрий: В данном случае есть возможность взять ничтожное качество и получить хотя бы то, что на данный момент дает Apple. Но они, к сожалению, не предоставляют возможность скачивания версий со сжатием без потерь.
Тимофей: Поговорим про кбиты. Почему у MP3 128 кбит/с? Почему он так популярен? Популярность связана со сжатием примерно в 10-11 раз. Это тот комфортный размер, который был приемлем в начале 2000-х годов: можно было достаточно быстро скачать или передать музыку.
На одном диске можно было хранить порядка десяти часов сжатого аудио.
Если слушать эту музыку на компьютерных колонках, то разницы с оригиналом нет. Но стоит немного улучшить аппаратуру, на которой воспроизводится музыка, и все желание слушать ее отпадает. Причем, чем качественнее аппаратура, тем противнее воспроизведенная музыка: огрехи, которые вроде были не слышны, вылезают наружу.
Это не значит, что MP3 – это плохо, просто цель MP3 – передача видео и звука по сетям с низкой пропускной способностью. У MP3 не было цели заменить другие форматы аудио.
Дмитрий: Мы не можем рассматривать этот формат как потенциальную альтернативу того, что мы получаем на CD-диске?
Тимофей: Конечно, получился некий побочный продукт, и этот продукт пошел в народ. И это было удобно. Появились первые портативные проигрыватели. Флеш-память стоила очень дорого. И возможность записать в память плеера не одну песню, а 15-20, – это был компромисс. Альтернатива большому CD-проигрывателю и большому количеству дисков. Компромисс между удобством и качеством перешел на сторону удобства.
Дмитрий: Сейчас, глядя на средний объем памяти смартфона, понятно, что эта проблема отходит на второй план. Ее уже не нужно решать.
Тимофей: Люди привыкли, они не представляют, что музыка может храниться в каком-то другом формате, кроме MP3. Есть только возможность выбора качества, которое привыкли измерять в кбит/с, исходя из скорости канала, по которому передается поток, превращающийся в файл.
После появления MP3 у него появилось большое количество критиков, и начали возникать другие форматы: открытые, бесплатные, платные, закрытые, в том числе и у Apple. У Microsoft появился свой формат Windows Media Audio, WMA-расширение. Появилось большое количество форматов, но популярными остаются MP3 и AAС.
Многие люди, которые пользуются iTunes и техникой Apple, скачивают и слушают музыку, даже не знают, что используют формат AAС. Он при тех же объеме и скорости потока лучше по качеству за счет алгоритма и за счет того, что процессоры с тех пор стали быстрее, и возможности обработки выросли.
В 2000-х годах кодирование одного трека занимало несколько минут, сейчас обработка занимает несколько секунд. Форматы, появившиеся позже, подразумевают более активное использование процессора или специализированных цифровых преобразований – микросхем по сжатию, кодированию и декодированию сигнала.
Дмитрий: Важно закрепить. AAC лучше, чем MP3, но не лучше, чем CD.
Тимофей: Да. Любое сжатие с потерями извлекает из музыки очень важную составляющую, ту, которая вызывает эмоции. При сжатии с потерями не возникает тех эмоций, которые появляются при прослушивании оригинала. Некоторые люди считают, что разницы нет, но они просто не сравнивают, или аппаратура, на которой они сравнивают, не дает возможности услышать музыку.
Сейчас, когда есть неограниченные скорости интернета и неограниченные емкости жесткого диска, нет смысла хранить сжатое с потерями аудио. Когда стало понятно, что проблем с хранением нет, стали появляться другие форматы, которые требуют серьезного участия компьютера, процессора. Это сложные алгоритмы, позволяющие при распаковке получить ту же волну, которая была на входе.
Появились форматы сжатия, которые делают файл, поток меньше, короче, но позволяют восстановить информацию в оригинал. Такие форматы сохраняют то, что дает эмоции, и позволяют прослушивать звук полноценно. Боюсь затрагивать тему сохранения звука в высоком разрешении, она неоднозначна.
Если говорить математическим языком, то формата компакт-диска хватает для сохранения любого музыкального произведения. Но возникают сложности, связанные с цифровой обработкой.
Дмитрий: iTunes позволяет снимать рипы, то есть звук с CD, и хранить его со сжатием без потерь. Но его невозможно получить из библиотеки или магазина iTunes.
Тимофей: Да. Резюмируя, скажу, что сейчас существуют два формата сжатия с потерями: MP3 и AAC, распространенные благодаря iTunes и Apple. И существуют два самых популярных формата сжатия без потерь: FLAC и ALAC, которые, по сути, не отличаются, у них немного разные алгоритмы.
ALAC – закрытый алгоритм, принадлежащий Apple. FLAC – открытый формат. Оба формата обладают одинаковой эффективностью, но есть отличия, информация по ним есть в Cети. Если мы решаем задачу по хранению музыки, то стоит выбирать один из этих двух форматов, если не хранить музыку на тех оригинальных дисках, которые все еще можно купить – CD audio.
Кстати, мы готовы взять на себя не только установку и подключение техники, но и полный комплекс работ от проектирования домашних кинотеатров и комнат прослушивания музыки до готового результата
Дмитрий: Перейдем к видеоформатам. Есть то, что мы привыкли видеть после точки в наименовании файла в проводнике, и есть контейнеры. Является ли MKV контейнером, или это все-таки формат?
Тимофей: Отличный вопрос. Одним из первых контейнеров был avi. Сейчас MKV – самый популярный, распространенный [контейнер]. В него, как в матрешку, можно сложить много всего, любой формат. Здесь правильно употреблять слово «кодек», то есть кодер-декодер.
Исходя из того, каким кодером закодировано видео или аудио, получается формат. Форматы видео или аудио от контейнера никак не зависят. Внутри MKV может быть видео в любом формате и звук в любом формате, могут быть субтитры и другая дополнительная информация. То же касается и avi. У него просто меньшие возможности, но формат самого видео зависит от кодека. Контейнеры – это то, во что мы сложили [данные].
Говорят: видео в формате avi или в формате MKV, и это ничего не означает. Что находится в этом видео? До того, как вы его откроете, неизвестно. Само расширение файла ни о чем не говорит. Это одна из больших проблем.
На заре первых аппаратных видеопроигрывателей люди сталкивались со множеством сложностей. Написано, что проигрыватель воспроизводит формат avi, человек подсовывает ему этот формат, а проигрыватель отказывается играть, потому что внутри этого avi находится видеопоток, который проигрыватель не умеет распаковывать.
Дмитрий: Если на это посмотреть, как на корзину, куда мы складываем много всего, интересно понять, как хранится сам звук. Насколько значительна разница между форматами и контейнерами, которые появились ранее, и теми, которые есть сейчас?
Тимофей: Если говорить про контейнеры, то сравнивать бессмысленно, потому что задачи у контейнеров типа avi были другие, и форматы, поддерживаемые этим контейнером, были совершенно другие. От этого мы уже ушли.
Все современные аппаратные проигрыватели и плееры принимают все, что сейчас есть. Гонка форматов, которая началась в начале 2000-х годов, сейчас, можно сказать, закончилась. Тогда можно было купить проигрыватель и через месяц выяснить, что другой формат стал основным, и этот формат проигрыватель не воспроизводит.
Сейчас основным форматом видео является x264, он же MPEG-4 AVC. Он используется везде: в цифровых современных видеокамерах, фотокамерах, которые снимают видео.
Цифровые видеоформаты начинались с другого. Было время, когда носители были дорогие. В качестве средств хранения использовались видеокассеты, несмотря на то, что это – аналоговый носитель информации. У людей возникает диссонанс: кассета – аналоговый формат, а жесткий диск – цифровой, хотя в обоих случаях используется магнитный способ записи – магнитная головка. В одном случае – магнитный диск, в другом – магнитная лента, что не имеет никакого отношения к цифре.
Видео, которое записывалось на кассеты, было в другом формате – DV или HDV. Сейчас этот формат не используется. Я знаю, что некоторые телевизионные каналы использовали этот формат в качестве основного для хранения, записи и съемки. Сейчас дошло до того, что некоторые телевизионные каналы снимают свои репортажи на цифровые фотоаппараты.
Когда я вижу это на экране, в моей голове все переворачивается. Как же так, снимать видео фотоаппаратом. Мы пришли к тому, что современные цифровые фотоаппараты могут снимать видео, и делают это не хуже, чем профессиональные большие видеокамеры.
Дмитрий: Часто возникает вопрос в связи с 4K. Сейчас часть проигрывателей не поддерживает формат, кодек, контейнер, который «пойдет» с 4K-видео. И самого контента, вроде бы, нет. Насколько долго это будет продолжаться? Хватит ли этого нового формата лет на пять, десять, пятнадцать?
Тимофей: Ох! Таких прогнозов, конечно, делать нельзя! Нельзя забывать, что интернету-то в России нет еще 20 лет, а мир перевернулся полностью. Это касается и компьютеров, и форматов.
Чем хороши контейнеры? Это помогает «разговаривать на одном языке» тому устройству или программе, которая создает файл, и проигрывателю. Поэтому появились контейнеры. С появлением контейнеров стало проще.
На компьютерах все элементарно: есть программный проигрыватель, который понимает файл контейнера, он его открывает, знает, как с этим файлом работать. Внутри он видит поток: поток видео, аудио или чего-то еще, тех же субтитров. Этот поток расшифровывается с помощью кодека, в данном случае, той части, которая занимается декомпрессией – раскодированием в вид, с которым можно что-то делать.
При наличии в системе установленного кодека проблем не возникает, не нужно писать новые программы, что-то переделывать. Умение работать с контейнером – самодостаточно, а дальше нужно добавлять кодеки в систему.
Аппаратная поддержка очень похожа, за исключением, например, того, что в компьютере можно поменять процессор на более быстрый, если новый кодек требует больше ресурсов процессора для распаковки видео. В случае с аппаратным плеером сложнее. Если установленный процессор не сможет распаковывать более современный формат видео, то поток, который сжат более современным кодеком, даже в том же контейнере, в котором он распаковывал и воспроизводил видео до того, нельзя будет воспроизвести.
Это проблема. Сказать заранее, что будет с устройствами и форматами, сложно. Сейчас искусственно создают нарастание интереса к 4K, но я в это не верю. Понятно, что производителям телевизоров каким-то образом нужно завлекать новых покупателей. Несколько лет назад люди меняли телевизоры с лучевой трубкой на телевизоры с плоским экраном. Тогда завлекали плоским экраном, большой диагональю, небольшой массой. Сейчас не понятно, как заставить людей купить новый телевизор.
Вместе с тем, само разрешение матрицы 4K может быть до определенной степени полезно, даже если контента нет. Алгоритмы, которые используют в телевизорах, проигрывателях, проекторах позволяют улучшить видео, добавить недостающие детали. Но все зависит от контента.
Если будет возможность получать контент, то и аппаратура будет пользоваться спросом. Одного без другого не существует. И не понятно, кто должен делать первые шаги и вкладываться в развитие технологий и в развитие контента. 4K в видео – это как Hi-End в звуке. Это ниша. И она нужна не всем.