Лаб №5

Тема: Звук

Мета: Вивчення представлення звуку

Завдання:

1. Вивчити формати звукових файлів.
2. Зберегти 3 улюблені музикальні композиції в некомпресованому форматі.
3. Кожну з композицій компресувати з бітрейдом від 128 до 320 Кбіт на сек.
4. Порівняти якість звуку в отриманих файлах.

Звукові формати файлів

Існує безліч різних аудіо форматів. Найбільш часто використовуються такі формати як MP3 (MPEG-2 Audio Layer III) і WAV.
Тип формату зазвичай визначається розширенням файлу (те, що йде після крапки у назві файлу .mp3, .wav, .ogg, .wma)

Виділяють три групи звукових форматів файлів:

• аудіоформати без стиснення, такі як WAV, AIFF.
• аудіоформати зі стисненням без втрат (APE, FLAC)
• аудіоформати зі стисненням з втратами (MP3, Ogg)

Кодек - це певний алгоритм кодування і стиснення даних в аудіо-формат. Для деяких типів файлів кодек однозначно визначено. Наприклад в форматі mp3 завжди використовується кодек MPEG Layer-3, а в форматі mp4 можуть бути використані різні кодеки.

Часто поняття кодека і формату використовують в одному сенсі. Особливо, коли в форматі завжди використовується один і той же кодек. Але, іноді, важливо розрізняти поняття форматів і кодеків. Для зручності, можна вважати, що формат є свого роду контейнером, в якому може бути записаний аудіо або відео сигнал за допомогою певного кодека.

Деякі формати, такі, наприклад, як mp4 або flv можуть містити в собі як аудіо, так і відео потоки.

Кодеки розділити на два види, в залежності від типу стиснення:

Без втрати якості звучання (lossless)

Дана група форматів записує кодує звук таким чином, що при розкодування він може бути в точності відновлений.

Найбільш популярні формати кодують звук без втрати якості:

• FLAC (Free Lossless Audio Codec)
• APE (Monkey's Audio)
• ALAC (Apple Lossless Audio Codec)

З втратою якості звучання (lossy)

При стисненні з втратами звук модифікується. Наприклад, з нього вирізаються нечутні людському вуху частоти. Розкодований файл буде відрізнятися від оригінального з точки зору записаної в ньому інформації, але звучати буде приблизно так само.

Популярні формати з втратою якості:

• MP3
• WMA
• OGG
• AAC

Детальніше про популярні аудіо-формати

• WAV - один з перших аудіо-форматів. Зазвичай використовується для зберігання нестиснених аудіо-записів (PCM), ідентичних за якістю звуку записів на компакт-дисках (audio-CD). В середньому одна хвилина звуку в форматі wav займає близько 10 мегабайт. Часто в нього копіюють аудіо-CD, а потім конвертують в mp3 за допомогою аудіо конвертора.

• MP3 (MPEG Layer-3) - найбільш поширений в світі звуковий формат. MP3, як і багато інших форматів з втратою якості, урізує звук, який не буде почуте людським вухом, тим самим зменшуючи розмір файлу. На поточний момент mp3 не є найкращим форматом по співвідношенню розміру файлу до якості звучання, але в силу своєї поширеності і підтримуваності більшістю пристроїв, багато зберігають свої записи саме в ньому.

• WMA (Windows Media Audio) - формат, що належить компанії Microsoft. Спочатку даний формат був представлений, як заміна MP3, що має, за заявою Microsoft, більш високі характеристики стиснення. Але даний факт був поставлений під сумнів деякими незалежними тестами. Так само формат WMA підтримує захист даних через DRM.

• OGG - відкритий формат, який підтримує кодування аудіо різними кодеками. Найбільш часто в ogg використовується кодек Vorbis. За якістю стиснення формат можна порівняти з MP3, але при цьому менш поширений з точки зору підтримки в аудіо-програвачах і плеєрах.

• AAC - запатентований аудіо-формат, який має великі можливості (кількість каналів, частоти дискретизації) в порівнянні з mp3 і дає кілька краще звучання, при тому ж розмірі файлу. На даний момент aac є одним з найбільш якісних алгоритмів кодування звуку з втратами. Формат підтримується більшістю пристроїв. Файл цього формату може мати розширення aac, mp4, m4a, m4b, m4p, m4r.

• FLAC - популярний формат стиснення без втрат. Він не вносить змін в аудіо-потік і закодований з його допомогою звук ідентичний оригіналу. Часто використовується для прослуховування звуку на звукових системах високого рівня. Має обмежену підтримку пристроями і плеєрами, тому зазвичай для того, щоб слухати flac в плеєрі, його попередньо конвертують.

Композиції в некомпресованому форматі

[Sam Smith – You say i'm crazy]
[Arctic Monkeys - Arabella]
[Brutto - Гарри]

Композиції компресовані з бітрейдом від 128 до 320 Кбіт на сек.

Композиція	Формат	Бітрейт	Розмір
Sam Smith – You say i'm crazy	MP3	128	3.04 мб
Arctic Monkeys - Arabella	MP3	128	3.16 мб
Brutto - Гарри	MP3	128	3.64 мб
Sam Smith – You say i'm crazy	MP3	256	6.08 мб
Arctic Monkeys - Arabella	MP3	256	6.33 мб
Brutto - Гарри	MP3	256	7.28 мб
Sam Smith – You say i'm crazy	MP3	320	7.60 мб
Arctic Monkeys - Arabella	MP3	320	7.91 мб
Brutto - Гарри	MP3	320	9.10 мб

Порівняння якості звуку

Після порівняння якості звуку в конвертованих композиціях не значну різницю вдалося почути лише між 128 та 320. В файлі з з бітрейтом 128 можна почути шуми,це пояснюється тим, що при компресуванні втрачається чіткість на високих та низьких частотах. Між 256 та 320 різниця майже не відчувається, проте все залежить від обладнання на якому проводиться прослуховування композицій. Під час компресування змінюється також і розмір файлів, це відбуваеться через видалення високих частот.