Відмінності між версіями «Обробка зображень лабораторна №5 Федорова Анастасія»
4696268 (обговорення • внесок) (→Порівняння якості звуку в отриманих файлах) |
4696268 (обговорення • внесок) (→Порівняння якості звуку в отриманих файлах) |
||
| (не показано 12 проміжних версій цього учасника) | |||
| Рядок 1: | Рядок 1: | ||
| − | + | ==Формати звукових файлів== | |
| − | ==Формати аудіо без стиснення== | + | Існує три основні групи аудіофайлів:<br /> |
| − | ==Формати аудіо зі стисненням без втрат== | + | * нестиснені формати — такі як WAV, AIFF, AU або PCM; |
| − | == | + | * формати із стисненням без втрат — FLAC, Monkey's Audio (розширення APE), Shorten, Tom's lossless Audio Kompressor (TAK), TTA, ATRAC Advanced Lossless, Apple Lossless, MPEG-4 SLS, MPEG-4 ALS, MPEG-4 DST, Windows Media Audio Lossless (WMA Lossless). |
| − | === | + | * формати із стисненням з втратами, як наприклад MP3, Ogg Vorbis, Musepack, AAC, ATRAC чи lossy Windows Media Audio (WMA). |
| + | ===Формати аудіо без стиснення=== | ||
| + | ====WAV==== | ||
| + | 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. | ||
| + | Хоча файли WAVE можуть бути записані за допомогою будь-яких кодеків аудіо, зазвичай використовується нестиснений PCM, який призводить до великих обсягів файлу (близько 172 кБ на секунду для CD-якості). Іншим недоліком файлу є обмеження обсягу до 4 ГБ, через 32-бітну змінну. Формат WAV був частково витіснений стисненими форматами, проте, завдяки своїй простоті, надалі знаходить широке використання в процесі редагування звуку та на переносних аудіопристроях, як програвачі та цифрові диктофони. | ||
| + | ====AU==== | ||
| + | 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). | ||
| + | Хоча формат тепер підтримує безліч аудіо форматів кодування, він залишається пов'язаним з логарифмічним кодуванням за μ-законом. Це кодування й інтерфейс стали стандартом де-факто для Unix звуку. | ||
| + | ====PCM==== | ||
| + | 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[1]. ІКМ використовується для оцифровки аналогових сигналів перед їхньою передачею. Практично всі види аналогових даних (відео, голос, музика, дані телеметрії) допускають застосування ІК-модуляції. | ||
| + | ===Формати аудіо зі стисненням без втрат=== | ||
| + | ====WMA (Windows Media Audio)==== | ||
| + | Ліцензований формат файла, розроблений компанією Microsoft для зберігання і трансляції аудіо-інформації. <br> | ||
| + | Номінально формат WMA характеризується гарною здатністю стискання даних, що дозволяє йому «обходити» формат Mp3 і конкурувати по цих параметрах з форматами Ogg vorbis і AAC. | ||
| + | ====FLAC (Free Lossless Audio Codec)==== | ||
| + | FLAC є вільним форматом: його використання не вимагає виплат роялті, специфікації є відкритими та його основна реалізація є вільним програмним забезпеченням. <br> | ||
| + | При розпакуванні звукові дані залишаються повністю ідентичним до початкового файлу перед стисненням. | ||
| + | ====APE (Monkey's Audio)==== | ||
| + | Поширюється безкоштовно разом з відкритим вихідним кодом і набором програмного забезпечення для кодування і відтворення, а також плагінами до популярних плеєрів. <br> | ||
| + | Офіційно кодек Monkey's Audio випускається тільки для платформи Windows, хоча існує ряд неофіційних кодеків для GNU/Linux й Mac OS X, які в більшості випадків дозволяють лише стискати файли, перетворюючи їх в інший формат. | ||
| − | == | + | ===Формати аудіо зі стисненням з втратами=== |
| − | + | ====MP3==== | |
| + | MP3 — формат файлу для зберігання аудіо-інформації. Розроблений наприкінці 1980-тих років Карлгайнцем Бранденбургом, 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. Базується на теоремі Котельникова-Шеннона. Є форматом стиснення з втратами, тобто частина звукової інформації, яку вухо людини майже не сприймає, безповоротно видаляється з запису. Розробка цього формату була пов'язана з тим, що файл формату Audio-CD — дуже великий за розміром (1 хвилина ~ 10-15 Мб інформації), і для пересилання в інтернеті був дуже незручним. Тому треба було зменшити розмір файла та зберегти якість звучання. | ||
| + | ====AAC==== | ||
| + | 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. | ||
| + | * Підтримка частоти дискретизації від 8 кГц до 96 кГц (MP3: 8 кГц — 48 кГц) | ||
| + | * До 48 звукових каналів | ||
| + | * Більша ефективність кодування при постійному звуковому потоці | ||
| + | * Більша ефективність кодування при змінюваному звуковому потоці | ||
| + | * Гнучкіший Joint stereo | ||
| + | Все це означає, що слухач одержує поліпшену й стабільнішу якість звуку, ніж при Mp3 з таким самим або меншим бітрейтом. | ||
| + | ====Musepack==== | ||
| + | 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. | ||
| + | Основна особливість — точна настройка психоакустики, що дозволяє працювати з чистим VBR-кодуванням (кодування зі змінним бітрейтом). Основним завданням Musepack є прозорість звучання закодованої музики. | ||
| − | + | ==3 улюблені музикальні композиції в некомпресованому форматі== | |
| + | [https://drive.google.com/open?id=113IXTHahm_T6jAtZv2vQIbunfUknwvYZ Imagine Dragons - Natural]<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1SxklwLY2v-8qj6jrfJvn3RbxbwFn-hss Imagine Dragons - Whatever it takes ]<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1zy3VQxljAPrUnH7Mi_HfyKrEYyYTNKPu OneRepublic - Counting stars] | ||
| − | Найвища якість (320 Кбіт на сек.): | + | ==Компресування композицій з бітрейдом від 128 до 320 Кбіт на сек.== |
| + | ===Стандартна якість (128 Кбіт на сек.)=== | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1ArKpLT4lv9CRfG0PlAOkXJ6ehQv6TMK3 Imagine Dragons - Natural]<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1zAMqNN9ksVuDM7VsLA1uEI1-K_G3A-dU Imagine Dragons - Whatever it takes]<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1cj2-xmmF8Lb7uyVH_reVtgQWYeaLSL4R OneRepublic - Counting stars] | ||
| + | ===Середня якість (192 Кбіт на сек.)=== | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1jy71QgAOdnUTc9T-oho-ELEDPtuBbmmU Imagine Dragons - Natural]<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=175xu_DfPS0zqNQRJkyFC19cEjE94Hm-U Imagine Dragons - Whatever it takes]<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1aYsbCjJFVd9BLvDapfbgadxH95xVJyU_ OneRepublic - Counting stars] | ||
| + | ===Найвища якість (320 Кбіт на сек.)=== | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1FhtOpySn6MT0X7ZjovqZR6W31yjpUTAU Imagine Dragons - Natural]<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1A4zVYfPQfIndegl8t30A09Mys9PCZwyM Imagine Dragons - Whatever it takes]<br /> | ||
| + | [https://drive.google.com/open?id=1MNZVIt7qkc_-JgSNy8-n0Ag37rAjEn3t OneRepublic - Counting stars] | ||
==Порівняння якості звуку в отриманих файлах== | ==Порівняння якості звуку в отриманих файлах== | ||
| Рядок 18: | Рядок 65: | ||
| '''Виконавець''' | | '''Виконавець''' | ||
| '''Формат композиції''' | | '''Формат композиції''' | ||
| − | | '''Бітрейд | + | | '''Бітрейд''' |
| − | | '''Довжина | + | | '''Довжина композиції ''' |
| '''Розмір композиції (Мб)''' | | '''Розмір композиції (Мб)''' | ||
|- | |- | ||
| − | ! rowspan="4"| | + | ! rowspan="4"| Natural |
| − | ! rowspan="4"| | + | ! rowspan="4"| Imagine Dragons |
! rowspan="12"| MP3 | ! rowspan="12"| MP3 | ||
| некомпресований формат | | некомпресований формат | ||
| − | ! rowspan="4"| 00:03: | + | ! rowspan="4"| 00:03:08 |
| − | | | + | | 31,7 |
|- | |- | ||
| 128 | | 128 | ||
| − | | 2, | + | | 2,88 |
|- | |- | ||
| 192 | | 192 | ||
| − | | 4, | + | | 4,31 |
|- | |- | ||
| 320 | | 320 | ||
| − | | 7, | + | | 7,19 |
|- | |- | ||
| − | ! rowspan="4"| | + | ! rowspan="4"| Whatever it takes |
! rowspan="4"| Imagine Dragons | ! rowspan="4"| Imagine Dragons | ||
| некомпресований формат | | некомпресований формат | ||
| − | ! rowspan="4"| 00:03: | + | ! rowspan="4"| 00:03:21 |
| − | | | + | | 33,9 |
|- | |- | ||
| 128 | | 128 | ||
| − | | 3, | + | | 3,08 |
|- | |- | ||
| 192 | | 192 | ||
| − | | 4, | + | | 4,61 |
|- | |- | ||
| 320 | | 320 | ||
| − | | 7, | + | | 7,69 |
|- | |- | ||
| − | ! rowspan="4"| | + | ! rowspan="4"| Counting stars |
| − | ! rowspan="4"| | + | ! rowspan="4"| OneRepublic |
| некомпресований формат | | некомпресований формат | ||
| − | ! rowspan="4"| 00: | + | ! rowspan="4"| 00:04:16 |
| − | | | + | | 43,1 |
|- | |- | ||
| 128 | | 128 | ||
| − | | | + | | 3,91 |
|- | |- | ||
| 192 | | 192 | ||
| − | | | + | | 5,87 |
|- | |- | ||
| 320 | | 320 | ||
| − | | | + | | 9,78 |
|- | |- | ||
|} | |} | ||
| − | + | ||
| + | ==Висновок== | ||
| + | Отже,чим вищий бітрейд композиції, тим краща якість звуку, тому відповідно розмір композиції з кращим звучанням буде більшим. | ||
Поточна версія на 12:02, 17 квітня 2019
Зміст
Формати звукових файлів
Існує три основні групи аудіофайлів:
- нестиснені формати — такі як WAV, AIFF, AU або PCM;
- формати із стисненням без втрат — FLAC, Monkey's Audio (розширення APE), Shorten, Tom's lossless Audio Kompressor (TAK), TTA, ATRAC Advanced Lossless, Apple Lossless, MPEG-4 SLS, MPEG-4 ALS, MPEG-4 DST, Windows Media Audio Lossless (WMA Lossless).
- формати із стисненням з втратами, як наприклад MP3, Ogg Vorbis, Musepack, AAC, ATRAC чи lossy Windows Media Audio (WMA).
Формати аудіо без стиснення
WAV
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. Хоча файли WAVE можуть бути записані за допомогою будь-яких кодеків аудіо, зазвичай використовується нестиснений PCM, який призводить до великих обсягів файлу (близько 172 кБ на секунду для CD-якості). Іншим недоліком файлу є обмеження обсягу до 4 ГБ, через 32-бітну змінну. Формат WAV був частково витіснений стисненими форматами, проте, завдяки своїй простоті, надалі знаходить широке використання в процесі редагування звуку та на переносних аудіопристроях, як програвачі та цифрові диктофони.
AU
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). Хоча формат тепер підтримує безліч аудіо форматів кодування, він залишається пов'язаним з логарифмічним кодуванням за μ-законом. Це кодування й інтерфейс стали стандартом де-факто для Unix звуку.
PCM
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[1]. ІКМ використовується для оцифровки аналогових сигналів перед їхньою передачею. Практично всі види аналогових даних (відео, голос, музика, дані телеметрії) допускають застосування ІК-модуляції.
Формати аудіо зі стисненням без втрат
WMA (Windows Media Audio)
Ліцензований формат файла, розроблений компанією Microsoft для зберігання і трансляції аудіо-інформації.
Номінально формат WMA характеризується гарною здатністю стискання даних, що дозволяє йому «обходити» формат Mp3 і конкурувати по цих параметрах з форматами Ogg vorbis і AAC.
FLAC (Free Lossless Audio Codec)
FLAC є вільним форматом: його використання не вимагає виплат роялті, специфікації є відкритими та його основна реалізація є вільним програмним забезпеченням.
При розпакуванні звукові дані залишаються повністю ідентичним до початкового файлу перед стисненням.
APE (Monkey's Audio)
Поширюється безкоштовно разом з відкритим вихідним кодом і набором програмного забезпечення для кодування і відтворення, а також плагінами до популярних плеєрів.
Офіційно кодек Monkey's Audio випускається тільки для платформи Windows, хоча існує ряд неофіційних кодеків для GNU/Linux й Mac OS X, які в більшості випадків дозволяють лише стискати файли, перетворюючи їх в інший формат.
Формати аудіо зі стисненням з втратами
MP3
MP3 — формат файлу для зберігання аудіо-інформації. Розроблений наприкінці 1980-тих років Карлгайнцем Бранденбургом, 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. Базується на теоремі Котельникова-Шеннона. Є форматом стиснення з втратами, тобто частина звукової інформації, яку вухо людини майже не сприймає, безповоротно видаляється з запису. Розробка цього формату була пов'язана з тим, що файл формату Audio-CD — дуже великий за розміром (1 хвилина ~ 10-15 Мб інформації), і для пересилання в інтернеті був дуже незручним. Тому треба було зменшити розмір файла та зберегти якість звучання.
AAC
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.
- Підтримка частоти дискретизації від 8 кГц до 96 кГц (MP3: 8 кГц — 48 кГц)
- До 48 звукових каналів
- Більша ефективність кодування при постійному звуковому потоці
- Більша ефективність кодування при змінюваному звуковому потоці
- Гнучкіший Joint stereo
Все це означає, що слухач одержує поліпшену й стабільнішу якість звуку, ніж при Mp3 з таким самим або меншим бітрейтом.
Musepack
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. Основна особливість — точна настройка психоакустики, що дозволяє працювати з чистим VBR-кодуванням (кодування зі змінним бітрейтом). Основним завданням Musepack є прозорість звучання закодованої музики.
3 улюблені музикальні композиції в некомпресованому форматі
Imagine Dragons - Natural
Imagine Dragons - Whatever it takes
OneRepublic - Counting stars
Компресування композицій з бітрейдом від 128 до 320 Кбіт на сек.
Стандартна якість (128 Кбіт на сек.)
Imagine Dragons - Natural
Imagine Dragons - Whatever it takes
OneRepublic - Counting stars
Середня якість (192 Кбіт на сек.)
Imagine Dragons - Natural
Imagine Dragons - Whatever it takes
OneRepublic - Counting stars
Найвища якість (320 Кбіт на сек.)
Imagine Dragons - Natural
Imagine Dragons - Whatever it takes
OneRepublic - Counting stars
Порівняння якості звуку в отриманих файлах
| Назва композиції | Виконавець | Формат композиції | Бітрейд | Довжина композиції | Розмір композиції (Мб) |
| Natural | Imagine Dragons | MP3 | некомпресований формат | 00:03:08 | 31,7 |
|---|---|---|---|---|---|
| 128 | 2,88 | ||||
| 192 | 4,31 | ||||
| 320 | 7,19 | ||||
| Whatever it takes | Imagine Dragons | некомпресований формат | 00:03:21 | 33,9 | |
| 128 | 3,08 | ||||
| 192 | 4,61 | ||||
| 320 | 7,69 | ||||
| Counting stars | OneRepublic | некомпресований формат | 00:04:16 | 43,1 | |
| 128 | 3,91 | ||||
| 192 | 5,87 | ||||
| 320 | 9,78 |
Висновок
Отже,чим вищий бітрейд композиції, тим краща якість звуку, тому відповідно розмір композиції з кращим звучанням буде більшим.
