Aktualności


Aktualności

12-07-2018

Bezstratne formaty audio

Bezstratne formaty audio

Pamiętacie, jak jeszcze kilka lat temu najpopularniejszym formatem muzycznym był plik MP3? Nie było w historii muzyki słabszego okresu, ze względu na pogorszenie jakości, które wnosił on względem płyty CD. Dzisiaj jednak, oczekiwania wobec klasy dźwięku znacząco wzrosły, a postęp technologiczny doskonali zapis muzyczny tworząc formaty bezstratne.  Zacznijmy jednak wyjaśnienia od początku.

Compact Disc Digital Audio (CD-DA) to cyfrowy standard audio wykorzystywany do zapisu dźwięków na płycie CD. Pierwsze płyty kompaktowe oferowano w sprzedaży w 1982 roku, a już 3 lata później mogliśmy wybierać spośród 6000 albumów z muzyką. To, co dzisiaj najbardziej będzie interesować to parametry muzyczne, które często będziemy przyrównywać do stratnych lub przede wszystkim bezstratnych formatów audio.

CD logo

Standard CD-DA charakteryzuje:

  • Częstotliwość próbkowania 44,1 kHz,
  • Rozdzielczość 16 bitów na próbkę,
  • Przepustowość audio 1 411,2 kbit/s

Przy takich parametrach możemy na standardową płytę CD nagrać 74 minuty muzyki, podzielonej na pojedyncze utwory lub w jednym ciągu. Płyta CD miała próby ewoluowania do gęściej nagrywanych rowków, co dawało nam dodatkowe 5 minut nagrania. Nie sprawdzało się to jednak, przez wzgląd na same odtwarzacze, które często miały problemy z odczytem tak „zapchanych” płyt. Można zatem powiedzieć, że płyta CD Audio w niezmienionej formie trwa do dnia dzisiejszego, zatem już prawie 40 lat!

Komputery, formaty WAV i MP3

Lata 90. to oczywiście szalony rozwój komputerów. Prawie każde gospodarstwo domowe kupowało komputer, a ludzie bawiąc się w piratów – wymieniali się między sobą posiadanymi grami, programami i muzyką. Najłatwiej płytę z muzyką było po prostu skopiować na drugą płytę. Robiło się obraz płyty w stosunku 1:1 a następnie obraz ten wypalano na czystej płycie CD. Ilość płyt CD, które chcieliśmy posiadać potęgowała jednak koszty chociażby zakupu, wówczas jeszcze drogich, czystych płyt. Zaczęliśmy traktować komputer, jako odtwarzacz i przede wszystkim magazyn naszych płyt na zawartości dysku twardego komputera. Tak narodziły się pierwsze formaty kompresji i kodowania plików.

WAV – to format plików opracowany przez Microsoft i IBM i oddany do użytku w 1991 roku. Opracowany został przede wszystkim jako nieskompresowany sposób na przechowywanie muzyki z płyt CD Audio. Utwory w trybie 1:1, przy pomocy nieskomplikowanego oprogramowania można było przenieść z płyt CD na zawartość dysku twardego w komputerze. Format ten ma jednak jedną sporą wadę, którą jest rozmiar pliku. Pojedyncze utwory zajmują 25-40MB, całe płyty do 700MB. Jak zapewne pamiętamy, pierwsze dyski twarde uniemożliwiały skutecznie swoim rozmiarem stworzenie na tym formacie domowej biblioteczki audio. Takich płyt mogliśmy mieć co najwyżej kilka.

Tak narodził się format MP3, którego głównym założeniem było zmniejszenie rozmiaru plików. Płyta CD zapewniała parametr przepustowości audio 1411,2 kbit/s, z kolei najpopularniejszy w tamtych czasach plik MP3 to 128 kbit/s. Nie trzeba być ekspertem by zauważyć, że to pomniejszenie jakości jedenastokrotne! Rozmiar jednak robił swoje – taki plik zajmował 3-4MB, a to było niesamowitą ulgą dla powierzchni magazynowej naszych komputerów. Około roku 1998 pojawiły się pierwsze odtwarzacze MP3, muzyka z komputerów przeniosła się z nami na ulicę, trafiając następnie do pamięci telefonów komórkowych.

Mp3 vs WAV

Od roku 2000 zmianom uległ zarówno rynek jak i konsument, który oczekiwał już od dźwięku znacznie więcej niż dotychczas. Ewoluował w pogoni za jakością również format MP3 do poziomu 320 kbit/s – te pliki zaczęto traktować jako pliki lepszej jakości. Zajmowały nieco więcej miejsca, ale pamięci przenośne i dyski twarde również powiększyły swoją zasobność. Wszystko szło w dobrym kierunku – jak najlepszej jakości dźwięku – bez utraty słyszalności niektórych dźwięków.

Czym jest bezstratna kompresja dźwięku

Przyjmuje się, że za format bezstratny uznajemy plik z przepustowością audio równą lub wyższą tej z płyty CD: 1 411,2 kbit/s. Algorytmy kompresji bezstratnej różnią się jednak od tych poprzednich przede wszystkim tym, że nie ucinają dźwięków a oszczędzają na innych aspektach. Zauważono np., że jeśli w utworze występuje cisza, to można ją opisać w algorytmie czasem jej trwania, a nie jak to miało miejsce do tej pory opisując ułamek sekundy po ułamku sekundy brakiem muzyki. Drugim przykładem jest np. muzyka, gdzie różnice pomiędzy lewym a prawym kanałem są niewielkie. Taki utwór można zatem kodować jako sygnał mono z wyodrębnieniem i oddzielnym kodowaniem jedynie różnic w graniu odpowiednich kanałów. Tego typu trików inżynierowie opracowali całkiem sporo – pamiętając o najważniejszym – po zdekodowaniu utworu mamy słyszeć muzykę w jakości oryginalnego wykonania.

stratny-bezstratny

Kompresja, to z definicji pakowanie pliku do mniejszych rozmiarów. Jak pamiętamy z wcześniejszych akapitów, pliki pokroju Wav zajmowały dużo miejsca stąd rozważono takie działania. Przy plikach bezstratnych kompresja nie jest aż tak imponująca jak chociażby wcześniej wspomniane MP3 128 kbit/s  (jedenastokrotność zmniejszenia). Tutaj mamy do czynienia z wartościami 2-4 krotnie mniejszych plików w stosunku do formatu CD-DA. To i tak nieźle mając ciągle na uwadze najważniejsze – bezstratność.

Formaty bezstratnej jakości dźwięku

Wśród najpopularniejszych standardów znajdziemy:

  • FLAC

Flac to format, który wyróżnia się jako najszybszy i najczęściej wybierany bezstratny kodek pliku. Bazuje na dokumentacji typu Open Source, nie jest objęty patentami, a jego wdrożenie w nowe urządzenia jest bezpłatne, co zapewne zdecydowało o jego największej popularności.

Free Lossless Audio Codec (FLAC) to format opracowany w 2001 roku i ciągle rozwijany. Jego ostatnia wersja weszła do powszechnego użycia w styczniu 2017 roku i wniosła wiele poprawek i zmian. Redukuje wielkość pliku do rozmiarów 50-70% oryginału i może zawierać w sobie sygnały od mono, poprzez stereo aż do ośmiokanałowych ścieżek audio.

FLAC

Format Flac obsługują np.:

- komputery
- telefony komórkowe
- odtwarzacze przenośne
- amplitunery stereo i kina domowego
- odtwarzacze strumieniowe

Free Lossless Audio Codec to również kodek powszechnie, po plikach MP3 wykorzystywany do sprzedaży muzyki w sieci. Jeśli chcesz zakupić muzykę w bezstratnej jakości – wybierz ten format.

  • WMA /  Windows Media Audio 9 Lossless

Początkowy format WMA zrodził się w firmie Microsoft około 2000 roku, by polepszyć jakość w stosunku do plików MP3. Twórcom zależało, by jakość muzyki była jak najwierniejsza płycie CD i chociaż tak się wtedy nie stało, format ten tak czy inaczej wygrywał z jakością plików MP3.

Algorytm doczekał się jednak aktualizacji i już w 2003 roku powstała jego wersja bezstratna - Windows Media Audio 9 Lossless o identycznym rozszerzeniu pliku .wma ale niekompatybilna z wcześniejszym standardem.

WMA 9 Lossless tworzy duplikat oryginalnego pliku w stosunku 1:1, bit po bicie z kompresją 2:1 lub 3:1 w zależności od złożoności utworu muzycznego. Niestety format ten, bazując na licencji Microsoft kosztował swoje i nie doczekał się zbyt dużej ilości wdrożeń w sprzętach hi-fi. Jest popularny jedynie wśród użytkowników systemu Windows, a i ci chętniej wybierają format Flac przez wzgląd na jego ogólną dostępność.

  • MLP (PPCM) / Meridian Lossless Packing

MLP to standard opracowany przez firmę Meridian Audio początkowo do zastosowań z płytami DVD-Audio. Skupił się on na kompresji dźwięków wielokanałowych i w tym kierunku ewoluował.

Kompresja 1,5:1 pozwoliła twórcom na zapisanie 6 kanałów audio przy 96 kHz i 24 bitach przy przepustowości 9.6 Mbit/s.

MPL lossless

Obecna wersja standardu MLP poprawiła swoje wyniki dwukrotnie, osiągając przepustowość 18 Mbit/s i zwiększając liczbę dostępnych kanałów z 6 do 8. To dzięki zwiększeniu tych parametrów format ten jest obecnie wykorzystywany w bardzo popularnym standardzie Dolby TrueHD, często pojawiającym się na płytach blu-ray.

  • M4A  / Apple Lossless

M4A umożliwia kodowanie stratne jak i bezstratne. W wersji bezstratnej mamy styczność z oznaczeniem Apple Lossless. Współczynnik kompresji 2:1 umożliwia wraz z tym standardem kompresję sygnałów zarówno stereofonicznych jak i wielokanałowych w jakości 24bit/192khz.

M4A to również standard, który jest dobrze znany użytkownikom urządzeń Apple. To właśnie w obrębie systemu tej firmy format zyskał popularność – materiały audio i wideo możemy zakupić i odtworzyć w oprogramowaniu iTunes. Wszystkie iPod’y również bazują na plikach z tym rozszerzeniem.

iTunes

Apple zapewnia ogromną bazę płyt do zakupienia w tym standardzie, co z jednej strony jest plusem, a z drugiej niestety minusem, gdyż format ten jest bardzo mocno zintegrowany z ich systemami, nie dając aż takiej dostępności, jaką oferuje FLAC.

 

  • APE, inaczej Monkey's Audio

Format APE został opracowany przez Mathew T. Ashlanda i pozwala zmniejszyć bezstratnie rozmiar pliku audio do 40-50% wartości pliku oryginalnego. To parametr nieco lepszy niż ten dostępny w formacie FLAC, jednak by to uczynić format z rozszerzeniem .ape do dekodowania sygnału mocno wykorzystuje pamięć i procesor, obciążając urządzenia. To właśnie z tego powodu nie stał się on na tyle popularny jak FLAC, gdzie użycie zasobów sprzętowych jest praktycznie żadne, a większość operacji rozwiązanych jest w oprogramowaniu.

Format APE jest ciągle rozwijany, o czym możemy poczytać na oficjalnej stronie: http://www.monkeysaudio.com/versionhistory.html Zmiany przeprowadzane są praktycznie co kilka miesięcy, więc kto wie – może ten kodek kiedyś przegoni formaty dominujące na rynku obecnie.


Przewodniki

Chcesz skompletować swój pierwszy zestaw audio?
Chciałbyś pogłębić swoją wiedzę? Zapraszamy do
zapoznania się z naszymi przewodnikami.

Kategorie produktów


Salony sprzedaży


Bydgoszcz
Katowice
Kielce
Kraków
Lublin
Łódź
Poznań (Woźna)
Poznań (Posnania)
Sopot
Szczecin
Warszawa (Andersa)
Warszawa (Naruszewicza)
Warszawa (Nowogrodzka)
Wrocław