Аудиоформаты: mp3, flac, wav и другие. Какой формат лучший, и чем они отличаются?

Цифровое аудио с нами ежедневно – в памяти мобильных устройств, в стриминговых сервисах, интернет-радио и аудиокнигах. И для каждого случая может подойти свой формат аудио. Как они работают и что лучше выбрать? Для начала давайте разберемся, что означают характеристики этих файлов.

Как дискретизация, разрядность и битрейт рисуют звуковую картину

Дискретизация – это превращение звуковых волн в их цифровое отображение. Представьте, что условную картинку с изображением звуковой волны мы нарезали на множество вертикальных полосок. Каждая полоску в секундном отрезке будем считать однократным измерением звука, то есть его частоты и амплитуды.

Чем тоньше будут нарезанные полоски, тем больше измерений в секунду мы сделаем. А значит – потом точнее воспроизведём форму волны и восстановим исходное звучание. Например, распространенная частота дискретизации 44,1 кГц – это 44 100 таких измерений в секунду, а 96 кГц – уже 96 000 замеров.

Разрядность в битах показывает, сколько цифровой информации мы используем для записи амплитуды звуковой волны, то есть ее громкости. 16 бит означают, что мы различаем 65536 уровней громкости, а 24 бита – уже 16 777 216 уровней!

Битрейт в аудио измеряется количеством килобит в секунду и указывает, сколько цифровых «мазков кистью» мы делаем в этот отрезок времени, чтобы нарисовать звуковую «картину». Чем их больше, тем выше красочность и детальность картины. У аудиоформата MP3 в лучшем варианте – это 320 кбит/c, у компакт-дисков (Audio CD) – 1411,2 кбит/с, а у дисков Super Audio CD – 5644,8 кбит/с.

Психоакустика против сжатия без потерь

Когда мы решаем, какой способ цифрового кодирования выбрать для своей фонотеки, то нередко пытаемся найти компромисс между компактностью файла, скоростью и стоимостью его беспроводной передачи, а с другой стороны – уровнем звучания.

До сих пор широко распространены сжатые форматы аудио (файлы с потерями). А стали они популярны пару десятков лет назад (появились еще раньше), когда карты памяти, жесткие диски и хранилища музыкальных плееров не отличались объемом – у автора даже сохранился MP3-плеер всего на 128 Мб.

Чтобы сделать файлы компактнее, разработчики использовали наработки из психоакустики. Например, цифровые алгоритмы убирают тихие звуки, которые вы бы не услышали на фоне громких аккордов, затем слишком высокие и низкие частоты, неразличимые большинством людей – и чем ниже битрейт таких файлов, тем больше звуковых нюансов приносится в жертву. Наиболее распространены такие аудиоформаты с потерями:

• MP3. Он же MPEG-1 Audio Layer III. Эту кодировку разработали в Германии в начале 90-х годов (уже прошлого века). Он до сих пор активно используется во многих стриминговых сервисах и музыкальных онлайн-библиотеках, для аудиокниг и подкастов, записи звука в видеофайлах, и при этом поддерживается почти всеми программными и аппаратными плеерами.

Преимущество: высокая распространённость и совместимость. Недостаток: ограничения в качестве.

• AAC. То есть Advanced Audio Coding. Используется, главным, образом в телефонах, планшетах и прочих гаджетах и сервисах от Apple. В целом возможности у AAC выше, чем у MP3 за счет возможности изменять битрейт в зависимости от сложности звука и более совершенных алгоритмов кодирования.

Преимущество: отличное соотношение размера и качества звука. Недостаток: совместим не со всеми устройствами и программами.

• OGG Vorbis / OGG Opus. Vorbis и Opus – это два разных формата сжатия файлов, которые применяют непохожие алгоритмы обработки сигнала, но оба используют формат OGG как удобный «контейнер» для хранения и распаковки сжатых данных. Таже они поддерживают многоканальный звук, свободны от патентов и ограничений и обеспечивают качество при небольшой размере файлов. В частности, OGG используется в Spotify.

Преимущества: свободные форматы с широкими возможностями и хорошим звучанием. Недостатки: поддерживаются не всеми устройствами, особенно от Apple.

Кодирование без потерь встречается как со сжатием данных, так и без него:

• WAV. Он же Waveform Audio File Format. Эту кодировку без сжатия разработали в 1991 году компании IBM и Microsoft. Из-за высоких параметров он чаще используется в профессиональной аудиоиндустрии и звукозаписи, но большой размер файлов ограничивает его применение в домашней фонотеке и особенно в сетевых решениях.

Преимущество: очень высокое качество звука. Недостаток: большой размер файлов.

• FLAC. Free Lossless Audio Codec — один из самых популярных аудиоформатов-контейнеров со сжатием без потерь, который разработали в 2000 году. Образно говоря, он нарезает большой файл на фрагменты как «паззл» и компактно «складывает» в оболочку-контейнер, а при воспроизведении распаковывает и собирает «паззл» заново. Кодировка позволяет хранить как отдельные песни, так и целые альбомы в качестве, схожем с WAV, он хорошо передается по сети и применяется во многих стриминговых-сервисах.

Преимущество: отличное соотношение высокого качества и размера. Недостаток: совместим не со всеми устройствами, особенно Apple.

• APE. Формат со сжатием без потерь от Monkey’s Audio. Принцип кодирования во многом схож с FLAC, хотя порой не столь эффективен, впрочем характеристики звука в целом сопоставимы.

Преимущество: удачное соотношение высокого качества и размера. Недостаток: поддерживается не всеми устройствами и программами.

• ALAC. Apple Lossless Audio Codec – собственный формат сжатия без потерь от «яблочной» компании. Особенно рекомендовался для создания цифровых копий компакт-дисков. По соотношению размера и качества звука может посоперничать с лучшими аналогами. В последнее время он поддерживается не только устройствами Apple? Но применение его все равно довольно ограничено.

Преимущество: отличное соотношение высокого качества и размера. Недостаток: ограниченная совместимость.

Вердикт

Как видите, у каждого аудиоформата есть свои сильные стороны и рекомендованное применение. Но какой из них назвать лучшим и по каким критериям? По балансу характеристик: качеству звука, размеру, совместимости, удобству записи и воспроизведения – впереди, объективно, оказывается FLAC. И его, действительно, чаще всего выбирают как солидные стриминговые сервисы, так любители музыки для личной фонотеки. Но и «старичок» MP3 не спешит сдавать позиции. Благодаря компактности он отлично подходит для речи, например, аудиокниг и до сих пор способен передавать музыку в приемлемой, хотя и не меломанской подаче.