Черкас ЛабЗвук

Формати звукових файлів

Звукові формати файлів — це 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. Існує дві основні групи аудіофайлів: формати без втрат та формати з втратами. Група аудіо форматів без втрат поділяються ще на дві групи - зі стисненням та без стиснення.

Формати без втрат

Без стиснення:

• AIFF - розроблений компанією Apple Computer (нині Apple Inc.) в 1988 році, найчастіше використовується в комп'ютерах Apple Macintosh
• AU - простий формат аудіофайлів, уведений Sun Microsystems
• CDDA - стандарт цифрового запису звуку на компакт-диск, що використовує кодування PCM
• RAW - містить необроблені (або мінімально оброблені) дані, що дозволяє уникнути втрат інформації
• WAV - формат аудіофайлу, розроблений компаніями Microsoft та IBM. WAVE базується на форматі RIFF

Зі стисненням:

• FLAC - Free Lossless Audio Codec — аудіокодек для стиснення аудіо при 100% збереженні оригінального звукового потоку
• LPAC - Losseless Predictive Audio Compression - прогнозована компресія звуку без втрат
• Apple Losseless (M4A) - відкритий аудіокодек, розроблений Apple Inc.
• Monkey`s Audio (APE) - формат кодування цифрового звуку, поширюється безкоштовно разом з відкритим вихідним кодом і набором програмного забезпечення для кодування і відтворення
• OptimFROG (ofr) - пропрієтарний кодек розроблений Florin Ghido. OptimFROG оптимізований для високого ступеня стиснення, ціною збільшення накладних витрат на стиск і декомпресію даних.
• TTA - The True Audio - аудіокодек, що здатний працювати в режимі реального часу
• WavPack - вільний аудіо кодек з відкритим вихідним кодом
• WMA - Windows Media Audio - ліцензований формат файла, розроблений компанією Microsoft, з самого початку WMA позиціювався як альтернатива MP3

Формати з втратами

• MP3 - розроблений наприкінці 1980-тих років. Формат був ліцензованим, але 23 квітня 2017 року термін дії всіх патентів сплив. Широко використовується в файлообмінних мережах для передачі музичних творів. Базується на теоремі Котельникова-Шеннона.
• Speex - вільний кодек для стиснення мовного сигналу, який може використовуватися в додатках «голос-через-інтернет» (VoIP)
• Ogg Vorbis — вільний формат стиснення звуку, що розроблявся компанією Xiph.Org Foundation 1998 року. Подібний до MP3, однак його поява була зумовлена тим, що MP3 був захищений патентом.
• GSM - був розроблений спеціально для використання на телефонах в Європі, оптимізований для запису телефонних розмов і голосів.
• AAC - стандартна схема стиснення із втратами для аудіоданих. AAC розроблена як альтернатива форматам mp3 його розробником, Fraunhofer IIS, розроблений у 1997 році
• Musepack - неліцензований формат файлу для зберігання аудіо, розповсюджуваний за GNU General Public License.
• RealAudio - запатентований аудіоформат, розроблений RealNetworks і вперше випущений у квітні 1995 року. Він може використовуватися як потоковий аудіоформат, який відтворюється одночасно із завантаженням. Раніше багато Інтернет-радіостанцій використовували RealAudio для передачі своїх програм через Інтернет в режимі реального часу
• SWA - спочатку створений для Macromedia Shockwave (нині Adobe Shockwave) - попередника Flash. Зберігає аудіо-дані в стислому форматі, близькому до формату MP3.

Нестиснені формати

• AU - простий формат аудіофайлів, уведений Sun Microsystems.
• AIFF - Audio Interchange File Format (AIFF) — розроблений компанією Apple Computer (нині Apple Inc.) в 1988 році, найчастіше використовується в комп'ютерах Apple Macintosh. Формат використовує два канали для стерео звуку.
• WAV - Waveform audio format — формат аудіофайла розроблений компаніями Microsoft та IBM. Частота дискретизації: 44 100 Гц. Квантування 16 біт на семпл. WAV мже містити стиснене аудіо, але найчастіше застосовується для збереження нестисених звукових файлів. WAV-файли мають досить великий розмір, що робить формат незручним для обміну через мережу, тому частіше за все використовується для збереження початкового вигляду для файлів високої якості у випадках, де розмір вільного дискового простору не є серйозним обмеженням.

Бітрейт

Бі́това шви́дкість, бітре́йт (англ. bitrate) — швидкість проходження бітів інформації за секунду. Бітову швидкість прийнято використовувати до вимірювання ефективної швидкості передачі інформації по каналу, тобто швидкості передачі «корисної інформації» (адже крім такої є ще службова інформація, наприклад, стартові й стопові символи за асинхронної передачі, або контрольні символи за надлишкового кодування).

3 улюблені музикальні композиції в некомпресованому форматі

Назва композиції	Оригінал	Bitrate
		128 bps	192 bps	320 bps
Patsyki Z Franeka - Марічка	7.89 MB	3.17 MB	4.74 MБ	7.89 MB
ПОВІТРЯНА ТРИВОГА	112 KB	112 KB	168 KB	280 KB
Калуш - Стефанія мамо	6.89 MB	2.77 MB	4.14 MB	6.89 MB

Висновки

Для прослуховування вдома я використовувала три засоби: динаміки, влаштовані в ноутбук, дешеві навушники, дорогі навушники. Слухаючи аудіофайли с бітрейтом 128, 192, 256 та 320 kbps я відчула деяку різницю лише між 128 та 320 kbps та лише через дорогі навушники. Дешеві навушники та динаміки, влаштовані в ноутбук взагалі не дали можливості почути хоча б якусь різницю між файлами. Слухаючи через дорогі навушники одразу було відчутно, що звук став більш об'ємним, насиченим різними частотами, стало можливим почути деякі призвуки і елементи композиції, які не було чутно на інших використаних приладах, з'явилась різниця між форматом без втрат (FLAC) та з втратами (mp3). Слухаючи аудіофайли через ноутбук ситуація була аналогічна - динаміки, влаштовані в ноутбук, не давали можливості почути різницю між різними форматами та різним бітрейтом, а використовуючи колонки звук відчувався більш якісним, об'ємним, а слухаючи звук в різних частинах кімнати він відчувався по-різному. Різниця у файлах є також в їх розмірі - файли з більшим бітрейтом мають більший розмір тому, що в цих файлах більша кількість біт, які передаються за секунду. Різниця в розмірі є і в різних форматах - з втратами та без втрат тому, що у форматах з втратами видаляється деяка частина частот, які були збережені при записі.