Аудиоформаты. Разбираемся в отличиях
Смартфоны давно превзошли по качеству звука старые добрые MP3 плееры. Производители снабжают их все более впечатляющим аудиооборудованием: от фронтальных колонок до USB-C для подключения наушников последнего поколения. Конечно, другая половина хорошего звука - это формат и качество музыкального файла. Современные смартфоны могут воспроизводить широкий спектр аудиоформатов, не ограничиваясь MP3.
Lossy против lossless
Прежде чем мы углубимся в специфику отдельных форматов, стоит оговорить некоторую общую информацию. "Сырой" трек, который записывается в студии и переносится на физический носитель, например, CD диск, сохраняется в формате импульсно-кодовой модуляции (англ. PCM). Информация в этом формате не сжата, и занимает довольно много места: до 40 Мб может занять 4-минутный трек.
Передача файлов через интернет требует сжатия данных - PCM слишком громоздкий. Поэтому файлы сжимают. Это может быть сделано путем извлечения тех битов данных, которые нам на самом деле не нужны (сжатие lossy, "с потерями") или изменения частоты дискретизации. При этом до некоторой степени страдает качество. Либо же могут применяться алгоритмы, архивирующие звуковые данные в более компактную форму для последующей разархивации (lossless - "cжатие"). При этом данные не удаляются, и тем самым сохраняется качество звука.
Lossless-форматы - это FLAC, WavPack и ALAC. Популярные lossy файлы - MP3, aiff и wma.
Форматы PCM: WAV,AIFF
Как упоминалось выше, файл PCM содержит аудио в том виде, в котором оно записывалось, и размеры его связаны напрямую с длиной файла, битовой глубиной, частотой дискретизации и количеством каналов. Они встречаются в форматах WAV и AIFF, что по сути разные названия, используемые Microsoft и Apple для одного и того же типа данных. Различаются у них только тип и формат метаданных, а также данные заголовка. В сети такие файлы, за откровенной избыточностью размера, встречаются довольно редко, и иногда самый простой способ получить их - сконвертировать CD-диск.
FLAC
Аббревиатура расшифровывается и переводится как "бесплатный аудиокодек для сжатия без потерь", этот формат в последнее время набирает популярность, и сейчас является основным форматом многих качественных потоковых сервисов. В качестве звука эти файлы не уступают RAW PCM, но их размер меньше на 30-50%. Это происходит не за счет обрезки данных, а благодаря оптимизации хранения информации, как в zip или rar файле: содерждание плотно упаковывается для хранения, а потом для воспроизведения исходный файл восстанавливается. Apple, разумеется, и тут создали свой аналог, он называется ALAC.
MP3 - это, безусловно, самый массовый аудио-формат современности, хотя аудиофилы и ругают его за сжатие "с потерями". Плохой MP3 будет звучать ужасно, но хороший предоставляет вполне достойное качество звука ценой куда меньшего дискового пространства, что очень ценно, когда вы пытаетесь утолкать в ограниченный объем памяти смартфона все дискографии любимых групп.
Этот формат предусматривает сжатие данных с потерями, но он использует "умные" алгоритмы, основанные на психоакустических свойствах человеческого уха, и удаляет те участки информации, которые мы бы все равно не смогли услышать: например, человек не воспринимает два звука на очень близкой чистоте как раздельные, а взрослый человек не слышит высокие частоты от 16 кГерц. После "обрезки" лишних данных, файл архивируется, а данные для разархивации помещаются в 32битный заголовок.
Ogg Vorbis и AAC
Существует также некоторое количество MP3-подобных форматов данных. Все они используют немного разные алгоритмы для построения психоакустической модели и удаления участков данных.
Ogg Vorbis - это аналог MP3 на открытом коде, периодически встречающийся, например, на Sportify, который использует другие алгоритмы, а также учитывает фоновый шум для улучшения звучания.
AAC и ААС+, используемые Tidal и Youtube - это продукт эволюции формата MPEG(MP3), который по-другому разделяет данные для архивации, что позволяет ему обеспечивать хорошее качество при меньшем размере файла. Впрочем, качественные MP3 все равно звучат лучше.
