W ostatnim artykule na temat bezprzewodowego audio, poruszyliśmy temat bezstratnego i stratnego kodowania cyfrowego audio. Dzisiaj skupimy się na tym temacie bardziej szczegółowo.
Mamy więc analogowy dźwięk, który jest digitalizowany do pliku audio - dokumentu elektronicznego składającego się z informacji o amplitudzie i częstotliwości, który może być następnie użyty do odwrócenia konwersji cyfrowo-analogowej i odtwarzania dźwięku zawartego w pliku w celu cyfrowego zapisu i/lub przechowywania na komputerach i innych nośnikach elektronicznych.
Format dźwięku zależy od sposobu jego kwantyzacji przez przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC), przy czym powszechne są dwa rodzaje kwantyzacji:
-
Modulacja kodu impulsowego (PCM, większość formatów od MP3 do FLAC)
-
sigma-delta-modulacja (Delta-sigma, format DSD)
Podstawowymi parametrami dla dźwięku cyfrowego są głębia bitowa kwantyzacji (bity) i częstotliwość próbkowania (kHz/MHz), które są określone dla różnych urządzeń rejestrujących i odtwarzających jako format reprezentacji dźwięku cyfrowego, np. 24 bity / 192 kHz.
Istnieją nieskompresowane formaty audio (np. WAV, AIFF), ale dla łatwiejszego przechowywania/dystrybucji często stosuje się kodeki, które kompresują dane audio. Kompresja danych wykonywana jest w celu zmniejszenia rozmiaru pliku i polega na eliminacji redundancji zawartej w surowych danych. Istnieją dwa rodzaje formatów z kompresją danych:
-
Bezstratna - kompresja bezstratna (FLAC, ALAC, APE)
-
Lossy - kompresja stratna (MP3, Ogg, AAC)
Kompresja stratna pozwala na pełne odzyskanie oryginalnych danych, kompresja bezstratna pozwala na odzyskanie danych z pewnymi zniekształceniami.
Kompresja stratna jest znacznie bardziej wydajna niż kompresja bezstratna i jest stosowana, gdy nie jest wymagana pełna zgodność między oryginalnymi danymi a danymi odzyskanymi, a priorytetem jest zmniejszenie objętości.
Plik zakodowany stratnie będzie wyglądał zupełnie inaczej niż oryginalny plik stratny na poziomie porównania punkt po punkcie, ale dla niewprawnego ludzkiego ucha różnica może nie być tak duża, a czasem nawet niezauważalna. Dzieje się tak, ponieważ metody kompresji stratnej skupiają się na fizycznych atrybutach ludzkich zmysłów, takich jak model psychoakustyczny, który określa, jak bardzo dźwięk może być skompresowany bez pogorszenia ludzkiej percepcji. Niedoskonałości spowodowane przez kompresję stratną, które są zauważalne dla ludzkiego ucha, są uważane za artefakty kompresji.
Przykłady popularnych formatów stratnych:
-
MP3 - zdefiniowany przez specyfikację MPEG-1, prawdopodobnie nadal najbardziej popularny format
-
Ogg Vorbis - różni się brakiem ograniczeń patentowych i wyższą jakością przy tym samym bitrate co MP3
-
AAC, AAC+, dostępne w kilku wersjach, zdefiniowane przez specyfikacje MPEG-2 i MPEG-4, popularne w produktach Apple
-
eAAC+ - format oferowany przez Sony jako alternatywa dla AAC i AAC+
-
WMA - format opracowany przez firmę Microsoft
-
Dolby AC-3
-
DTS
W przeszłości bezstratne formaty audio były częściej stosowane do przechowywania archiwów oraz w przypadkach, gdy zniekształcenia były niedopuszczalne lub niepożądane, a większość zwykłych słuchaczy korzystała z muzyki w formatach skompresowanych bezstratnie. Jednak pojemność pamięci urządzeń elektronicznych stale się zwiększa, a ceny spadają, więc coraz więcej osób przestawia się na słuchanie formatów bezstratnych, które pozwalają doświadczać muzyki w jej nieskazitelnej formie. Ponadto, obsługa formatów bezstratnych jest już dostępna na praktycznie wszystkich urządzeniach konsumenckich, a nawet niektóre serwisy streamingowe zaczynają przesyłać dźwięk w jakości bezstratnej, takie jak Deezer, który jest obecny w Rosji, czy Tidal, który nie jest oficjalnie dostępny u nas.
Przykłady popularnych formatów bezstratnych:
-
Free Lossless Audio Codec - FLAC - najbardziej rozpowszechniony darmowy format
-
ALAC - Apple Lossless Audio Codec - wariant firmy Apple
-
Audio Lossless Coding - znany również jako MPEG-4 ALS
-
Bezpośrednie przesyłanie strumienia - DST
-
Dolby TrueHD
-
DTS-HD Master Audio
-
Meridian Lossless Packing - MLP
-
Monkey's Audio - Monkey's Audio APE
-
WavPack - WavPack bezstratny
-
WMA Lossless - Windows Media Lossless
Czy potrzebujesz Lossless, czy możesz nadal używać klasycznego MP3 lub AAC? Tutaj sprawa nie jest tak jednoznaczna. Końcowa jakość bezstratnie skompresowanego pliku będzie zależała od bitrate i użytego algorytmu/kodu, podczas gdy bezstratny, niezależnie od formatu, będzie odpowiadał oryginałowi. I oczywiście im lepsza technologia, na której odtwarzana jest muzyka, tym bardziej oczywista będzie przewaga Lossless nad Lossy. A biorąc pod uwagę, że pojemność pamięci masowej stale rośnie, czy jest sens skąpić na jakości?
