Объяснение форматов аудиофайлов и способы их получения.
Смартфоны уже давно превзошли старый MP3-плеер, когда речь заходит о портативной музыке, и продолжают включать в себя все более впечатляющее аудиооборудование для завоевания толпы аудиофилов - от фронтальных динамиков до ЦАПов и даже нового цифрового звука USB Type-C. Конечно, другая половина хорошего качества звука - это тип файла, который вы используете, и современные смартфоны могут воспроизводить широкий спектр форматов аудиофайлов, включая популярные форматы MP3 и FLAC.
Если вы не знаете, в чем различия между этими форматами, и хотите узнать, как максимально эффективно использовать аудио на смартфоне, то это руководство поможет вам понять, что нужно знать о ключевых вещах, и поможет разбить наиболее распространенные форматы аудиофайлов. и предлагать варианты загрузки и потоковой передачи, где можно купить эти файлы.
Lossy против без потерь
Прежде чем мы углубимся в особенности MP3 или WAV, есть немного общего фона о цифровом аудио, который поможет установить сцену. Необработанный звук, записанный в студии и записанный на физическом носителе, например, на компакт-диске или жестком диске, сохраняется в формате, называемом импульсной кодовой модуляцией (PCM). Эти данные являются несжатыми и довольно большими, поскольку они хранят выборку данных за выборкой с определенной степенью точности, известной как битовая глубина. Как правило, это будет 16-битный стереофайл 44,1 кГц на 40 МБ для 4-минутной дорожки, но в наши дни вы можете найти огромные 24-битные файлы с частотой дискретизации 192 кГц.
Распространение аудио через Интернет и сжатие треков в новые аппаратные средства с ограниченными возможностями хранения делает владение библиотекой файлов PCM довольно громоздким. Размеры портативных аудиофайлов должны быть меньше.
Спектральный анализ дорожки с частотным контентом, нанесенным на график с течением времени. Если вы внимательно посмотрите на сжатую версию MP3, вы можете увидеть меньше данных на более высоких частотах.
Таким образом, большая часть музыки, которая распространяется в эти дни, сжата. Это можно сделать, отсекая биты данных, которые нам на самом деле не нужны (сжатие с потерями) или изменяя частоту дискретизации / битовую глубину за счет некоторого качества. В качестве альтернативы могут быть реализованы алгоритмы, которые переконфигурируют звуковые данные в меньшую форму для последующего распаковывания, но без удаления каких-либо данных и, таким образом, сохраняя качество звука (сжатие без потерь).
Примеры форматов без потерь включают FLAC, WavPack и ALAC. Популярные файлы с потерями - это MP3, AIFF и WMA. В таблице ниже приведен пример различных размеров файлов для наиболее распространенных форматов.
Размеры стереофонических файлов (16 бит, 44,1 кГц) WAV AIFF FLAC (типично) MP3 (320 Кбит / с) MP3 (192 Кбит / с) 1 мин 10,6 МБ 10,6 МБ 6,4 МБ 2,4 МБ 1,4 МБ 4 минуты 41,6 МБ 41,6 МБ 24,6 МБ 9,6 МБ 5,6 МБ 1 час 635 МБ 635 МБ 381 МБ 144 МБ 84 МБ
Без дальнейших задержек давайте рассмотрим эти наиболее популярные форматы, объясним, как они работают, и где вы можете их получить.
PCM (WAV / AIFF)
Начнем с нашего самого большого типа файлов без потерь - импульсной кодовой модуляции (PCM). Как мы уже упоминали ранее, файлы PCM содержат аудио в сжатом цифровом виде отдельных сэмплов (частота дискретизации) с определенной степенью точности (битовая глубина). Поэтому размеры файлов PCM напрямую связаны с их длиной, битовой глубиной, частотой дискретизации и количеством каналов. Вы можете использовать формулу ниже, чтобы определить размер файла PCM:
PCM Size = частота дискретизации X (бит на выборку / 8) X время в секундах X количество каналов
Файлы PCM чаще всего встречаются в форматах WAV или AIFF. По сути, существуют отдельные имена Microsoft и Apple для одних и тех же данных PCM. Единственными реальными отличиями здесь являются тип и формат метаданных и информации заголовка, включенной вместе со звуковой дорожкой PCM. В настоящее время файлы PCM имеют битовую глубину 16, 24 или 32 бита, а частоты дискретизации варьируются от 44,1 до 384 кГц, хотя вам будет сложно найти множество аудиофайлов для загрузки в этих самых больших размерах. Не говоря уже о том, что такие файлы переполнены.
В старые времена более медленной широкополосной связи копирование данных с физических компакт-дисков было лучшим способом получить сырой звук PCM. В наши дни у нас есть молниеносный быстрый широкополосный доступ, поэтому есть несколько сервисов загрузки и потоковой передачи, на которых вы можете найти эти треки. Однако, учитывая огромные размеры файлов, многие сервисы предпочитают сжатые форматы без потерь, такие как FLAC, которые мы получим через минуту.
- HDTracks - предлагает широкий выбор загрузок в форматах WAV, AIFF, ALAC и FLAC с размерами файлов 16 бит / 44,1 кГц или 24 бит / 94 кГц. Цены варьируются от £ 16 до £ 20 за альбом.
FLAC
Когда речь идет о загрузке аудио без потерь, FLAC (бесплатный кодек без потерь) становится все более популярным и теперь используется для форматирования в ряде высококачественных потоковых сервисов. FLAC обеспечивает точно такое же качество звука, что и необработанный PCM, но сжимает размеры файлов примерно на 30-50 процентов, в зависимости от кодировщика и содержимого дорожки.
FLAC не вырезает никаких данных, чтобы уменьшить размер файла, вместо этого он оптимизирует способ хранения битов данных путем поиска шаблонов. Это могло бы помочь думать об этом как о чем-то похожем на файл .zip или .rar: содержимое сохраняется во время сжатия, а затем восстанавливается, чтобы показать исходный файл для воспроизведения. У Apple есть собственная версия аудио без потерь, которую она называет ALAC.
Три службы, включенные в приведенный ниже список, предлагают потоковую передачу FLAC, а также имеют специальные приложения для Android, чтобы вы могли взять свою коллекцию без потерь с собой на свой телефон или планшет.
- приливный - один из наиболее известных потоковых сервисов FLAC 16-бит / 44,1 кГц с более чем 25 миллионами дорожек. Ежемесячная потоковая подписка стоит $ 19,99 / £ 19,99 / € 19,99, в то время как альбомы FLAC продаются в розницу по цене от 10 до 20 долл. США.
- Qobuz - предлагает 16-битную / 44,1 кГц потоковую передачу FLAC с ежемесячной подпиской на £ 19,99 / € 19,99. Клиенты также могут приобрести 24-битные треки как часть ежегодного премиального пакета стоимостью 220 фунтов / 220 евро. Сервис содержит более 30 миллионов треков от крупных и независимых лейблов.
- Deezer - Deezer может быть лучше всего известен благодаря своей бесплатной услуге потоковой передачи 40 миллионов песен, но компания также предлагает ежемесячную подписку в размере 9,99 долл. США / 9,99 долл. США / 9,99 евро, что также повышает качество потоковой передачи FLAC до 16 бит / 44,1 кГц.
MP3
MP3, безусловно, является одним из самых популярных аудиоформатов, но этот стандарт часто высмеивается любителями аудио для вырезания контента. Несмотря на то, что плохой MP3 может звучать ужасно, MP3 хорошего качества предлагают превосходное качество звука для своих гораздо меньших размеров и все еще очень полезны, если вы хотите носить с собой большую библиотеку песен или передавать по более медленным сетям 3G и 4G.
MP3 - это формат с потерями, но он использует умные алгоритмы формирования шума, основанные на психоакустических эффектах человеческого уха и мозга, чтобы удалить фрагменты музыки, которые мы не должны слышать. Например, мозг не может различить две частоты, которые находятся рядом друг с другом, ухо взрослого человека пытается определить направление высокочастотных звуков и начинает терять чувствительность выше 16 кГц, а громкие звуки могут маскировать более тихие, поэтому они могут быть удалены.
MP3 работает, разбивая дорожку на 576 выборочных кадров, и быстрые преобразования Фурье (FFT) используются для получения частотных данных из этих кадров. Эти частотные данные затем могут быть проанализированы для возможности маскирования, где данные могут быть квантованы (округлены) для уменьшения глубины в битах для экономии места, которое варьируется в зависимости от каждого кадра. Данные, необходимые для восстановления каждого кадра, содержатся в 32-битном заголовке.
Mp3-тек
Скорость передачи данных определяет максимально допустимый размер файла для каждого кадра, и чем агрессивнее сжатие, тем больше вероятность того, что алгоритм удалит что-то слышимое. Кроме того, этот тип фильтрации и резки не идеален, и квантование может оставить артефакты, которые могут услышать некоторые люди. Это психоакустическое сжатие с потерями затем сопровождается сжатием кодирования Хаффмана без потерь, которое аналогично файлам .zip или FLAC, чтобы еще больше уменьшить размер файла.
- Google Play Music - Служба MP3 Google предлагает первоклассные файлы с разрешением 320 Кбит / с, хотя это может варьироваться при плохом соединении, бесплатно с рекламой или $ 9,99 в месяц, если вы хотите избежать рекламы. Сервис насчитывает более 18 миллионов треков.
- Amazon Prime Music - Стандартная потоковая скорость передачи установлена на 256 Кбит / с, но приложение Amazon Cloud Player может снизить это значение, если подключение к данным плохое. Prime Music входит в стоимость подписки Amazon на 10,99 долларов в месяц или на 99 долларов в год.
OGG Vorbis и AAC
Теперь, когда мы приблизительно понимаем, как файл MP3 сжимает данные, мы можем рассмотреть некоторые другие форматы файлов на основе MPEG и аналогичные. По сути, все они используют слегка отличающиеся алгоритмы для удаления данных и основываются на базовой психоакустической модели с дополнительными методами. Следовательно, их скорость передачи данных не сопоставима напрямую по качеству, поскольку Vorbis предлагает более качественное звучание при низких скоростях передачи данных, чем MP3, но они не за горами. Тем не менее, MP3-кодеры были оснащены аналогичными улучшениями на протяжении многих лет.
Например, Ogg Vorbis - это альтернатива MP3 с открытым исходным кодом, которая по-прежнему использует FFT и MDCT для анализа и квантования информации о частотах с возможностью маскирования, но использует другой алгоритм. Vorbis также принимает во внимание минимальный уровень шума для улучшения характеристик с низкой скоростью передачи данных.
Между тем, AAC и AAC +, которые используются Tidal, Pandora и YouTube, являются развитием формата MPEG (MP3). ACC допускает более высокую частоту дискретизации до 96 кГц, может динамически переключать длины кадров между 1024/960 или 128/120 выборками для лучшего разрешения при необходимости, а также работает лучше при меньших размерах файлов, чем MP3. Однако, как сообщается, MP3 с высоким битрейтом все еще звучат лучше.
- Spotify - Ogg Vorbis является предпочтительным форматом, но качество ограничено сомнительными 96 Кбит / с на мобильном телефоне при нормальном качестве и 160 Кбит / с на высоком качестве или при использовании настольного компьютера. Достойное качество 320 Кбит / с можно разблокировать только с подпиской Premium на 9,99 $ в месяц.
- бандура - Жители США могут бесплатно попробовать сомнительную систему AAC со скоростью 64 Кбит / с от Pandora или перейти на бесплатную систему AAC со скоростью 192 Кбит / с, если ежемесячно платят 3,99 долл. США или 36 долл. США в год. Пандора, конечно, не предлагает лучшее качество, но это дешево.
- Apple Music - также использует формат AAC, но с более высокой скоростью передачи данных 256 Кбит / с. Индивидуальное членство стоит $ 9,99 / £ 9,99 / € 9,99 в месяц за неограниченную потоковую передачу 30 миллионов треков, что делает Spotify конкурентами на выбор.
Таким образом, сегодняшние рынки потокового вещания и загрузки музыки обслуживают оба конца потребительского рынка. Существуют варианты более высокого качества для тех, кто хочет максимально использовать свое первоклассное аудиооборудование и недорогие услуги потоковой передачи, в которых используются интеллектуальные методы сжатия, помогающие потребителям хранить большие музыкальные коллекции или передавать потоковую музыку по запросу в более медленных беспроводных сетях.
Есть ли у вас какие-либо предпочтения в отношении используемых вами аудиоформатов, или, возможно, у вас есть предпочтительный сервис потоковой передачи музыки? Дайте нам знать в комментариях ниже.
Есть ли у вас какие-либо предпочтения в отношении используемых вами аудиоформатов, или, возможно, у вас есть предпочтительный сервис потоковой передачи музыки?