Лабораторна робота 5 Рижак Сергій

Цифрові звукові формати

Цифрові звукові формати — формати файлів для збереження звукових даних у комп'ютерних системах. Файли таких форматів називають також аудіофайлами, або звуковими файлами.

Загальний принцип збереження аудіо на цифрових носіях полягає у послідовній фіксації значень амплітуди звукових коливань, які при відтворенні звуку відповідатимуть положенню мембран у гучномовцях. Ці значення записуються з певною частотою дискретизації та певним амплітудним розділенням. Для зменшення обсягів, ці дані можуть бути стиснені з втратами або без втрат.

Типи файлів

Формат без стиснень

• WAV (англ. waveform audio format) — формат аудіофайла розроблений компаніями Microsoft та IBM. WAVE базується на форматі RIFF, поширюючи його на інформацію про такі параметри аудіо, як застосований кодек, частота дискретизації та кількість каналів. WAV як і RIFF передбачався для комп'ютерів IBM PC, тому всі змінні записані у форматі little endian. Відповідником WAV для комп'ютерів PowerPC є AIFF.
• Audio Interchange File Format (AIFF) — формат аудіо файлів, що застосовується для зберігання звукових даних на персональних комп'ютерах і на інших електронних аудіопристроях.
• Формат файлу Au — простий формат аудіофайлів, уведений Sun Microsystems. Формат був поширений на NeXT системах і на ранніх веб-сторінках. Спочатку це були 8-бітові, кодовані за μ-законом, дані без заголовків, на частоті дискретизації 8000 Гц. Обладнання інших виробників часто використовували частоту дискретизації 8192 Гц, кратну тактовим сигналам відео. Нові файли мають заголовок, що складається з шести непідписаних 32-бітових слів, додаткову інформацію, а потім дані (у великому форматі зворотний порядок байт).
• І́мпульсно-ко́дова модуля́ція (ІКМ або PCM — англ. Pulse Code Modulation) — процес перетворення аналогового сигналу у цифровий сигнал, коли через певні інтервали часу беруться відліки аналогового сигналу і незалежно один від одного квантуються і далі кодуються цифрами.

Стиснення без втрат

• FLAC (англ. Free Lossless Audio Codec — вільний аудіокодек без втрат) — аудіокодек для стиснення аудіо при 100% збереженні оригінального звукового потоку. На відміну від таких кодеків, як MP3, WMA чи Ogg Vorbis, FLAC забезпечує т.зв. стиснення без втрат (англ. lossless), тобто при розпакуванні звукові дані залишаються повністю ідентичним до початкового файлу перед стисненням. FLAC також включає можливість перевірки точності даних завдяки збереженню у файлі відбитку MD5 оригінальних даних.
• Monkey's Audio або APE — популярний формат кодування цифрового звуку без втрат. Поширюється безкоштовно разом з відкритим вихідним кодом і набором програмного забезпечення для кодування і відтворення, а також плагінами до популярних плеєрів. Файли Monkey's Audio використовують такі розширення: .ape для зберігання аудіо і .apl для зберігання метаданих. Незважаючи на відкритий вихідний код, Monkey's Audio не є вільним, тому що його ліцензія накладає значні обмеження на використання.
• Shorten (SHN) — формат файлу, який використовується для стиснення аудіоданих. Це форма стиснення без втрат аудіо файлів CD-якості (44.1 кГц 16-бітний стереозвук PCM).
• The True Audio (TTA) кодек - аудіокодек, що здійснює стиснення аудіофайлів без втрат, здатний працювати в режимі реального часу. Кодек заснований на адаптивних фільтрах і має такі ж або кращі характеристики, як і більшість сучасних кодер-декодерів без втрат. Основними вимогами до розробки компресора були прийнятна ступінь стиснення і висока швидкість роботи.
• Apple Lossless (також відомий як Apple Lossless Encoder, ALE, або Apple Lossless Audio Codec, ALAC) — відкритий аудіокодек для стиснення цифрової музики без втрат якості, розроблений Apple Inc., цей формат повсюдно використовується в продуктах Apple.

Стиснення з втратами

• MP3 — формат файлу для зберігання аудіо-інформації. Розроблений наприкінці 1980-тих років Карлгайнцем Бранденбургом[en], аспірантом Університету Ерлангена—Нюрнберга, Німеччина. Формат був ліцензованим, але 23 квітня 2017 року термін дії всіх патентів сплив і ліцензійні збори скасовано. Широко використовується в файлообмінних мережах для передачі музичних творів.
• Ogg Vorbis або ogg — вільний формат стиснення звуку, що розроблявся компанією Xiph.Org Foundation 1998 року і офіційно випущений 19 липня 2002 року. Формат призначений для зберігання аудіо-інформації, подібно до MP3, однак його поява була зумовлена тим, що MP3 захищений патентом.
• MusePack (mpp, mp+, mpc, MPEG+) — неліцензований формат файлу для зберігання аудіо, розповсюджуваний за GNU General Public License.Якість кодування MPC на високих бітрейтах (160 Кбіт/с і вище) є помітно (якщо не значно) вищою за якість MP3. При кодуванні використовується інший психоакустичний алгоритм стиснення, у mpc не втрачаються частоти, які MP3-кодери ігнорують, оскільки на їх думку їх все одно не буде чути.
• AAC (англ. Advanced Audio Coding) — стандартна схема стиснення із втратами для аудіоданих. AAC розроблена як альтернатива форматам mp3 його розробником, Fraunhofer IIS. На 2007 рік поширений менше ніж mp3 і ogg vorbis. З'явився у 1997 році.
• Windows Media Audio (WMA) — ліцензований формат файла, розроблений компанією Microsoft для зберігання і трансляції аудіо-інформації.

Від самого початку формат WMA позиціювався як альтернатива MP3, але сьогодні Microsoft протиставляє йому формат AAC (використається в популярному на Заході онлайновому музичному магазині iTunes).

Приклади

Назва композиції	Тривалість	Формат	Bitrate			Оригінал
			128 bps	192 bps	320 bps
Skillet - Hero	3.06	mp3	2.87 MB	4.30 MB	7.15 MB	flac 24.7 MB
Skillet - Monster	2.98	mp3	2.74 MB	4.10 MB	6.81 MB	flac 22.6 MB
Skillet - Never Surrender	3.30	mp3	3.24 MB	4.85 MB	8.06 MB	flac 25.8 MB

Висновок

Кожен формат відрізняется розміром, формат mp3 128 kbit має найменший розмір, тому що в ньому видаляются високі частоти. Різницю між форматами mp3 128 kbit, 192 kbit, 320 kbit для мене не помітна від колонок з Ноутбуку. Для більш детального ознайомлення з якістю звуку потрібне професійне обладнання. Ogg