Гусаров Єгор Лабораторна №5

Формати звукових файлів

Аудіо формат це формат файлу для зберігання цифрових аудіо даних на комп'ютерній системі. Бітове розташування аудіоданих називається форматом кодування звуку, і його можна стиснути для зменшення розміру файлу, часто використовуючи стиснення з втратами. Дані можуть бути необробленим потоком бітів у форматі аудіокодування, але зазвичай вони вбудовуються у формат контейнера або формат аудіоданих із визначеним рівнем зберігання.

Існує три основні групи форматів аудіо файлів:

• Формати без стиснення, такі як WAV , AIFF , AU ;
• Формати зі стисненням без втрат , такі як FLAC , Monkey's Audio, WavPack, TTA , ATRAC Advanced Lossless, ALAC, MPEG-4 SLS , MPEG-4 ALS , MPEG-4 DST , Windows Медіа-аудіо без втрат.
• Формати зі стисненням з втратами , такі як Opus , MP3 , Vorbis , Musepack , AAC , ATRAC та Windows Media Audio Lossy (WMA з втратами).

Формати без стиснення

Одним з основних нестиснутих аудіоформатів, є LPCM, це той самий різновид PCM, що використовується в цифровому аудіо компакт-дисків, і це формат, найчастіше прийнятий низькорівневиv аудіо API та апаратним забезпеченням цифрового перетворювача. Хоча LPCM можна зберігати на комп'ютері як вихідний аудіоформат, він, як правило, зберігається у .wav файлі Windows або у .aiff файлі macOS.

Формат Audio Interchange (AIFF) заснований на Interchange Format File, а формат WAV заснований на аналогічному Resource Interchange File Format (RIFF).

WAV та AIFF призначені для зберігання найрізноманітніших аудіоформатів без втрат. Вони просто додають невеликий заголовок, що містить метадані, перед аудіоданими, щоб оголосити формат аудіоданих, такий як LPCM з певною частотою дискретизації , бітовою глибиною , ендіантом та кількістю каналів .
Оскільки WAV та AIFF широко підтримуються і можуть зберігати LPCM, вони є придатними форматами файлів для зберігання та архівування оригінального запису.

BWF (Broadcast Wave Format) - це стандартний аудіо формат, створений Європейським Союзом мовників як наступник WAV. Серед інших удосконалень BWF дозволяє зберігати у файлі більш надійні метадані. Це основний формат запису, який використовується на багатьох професійних аудіо станціях у телевізійній та кіноіндустрії. Файли BWF містять стандартизовані посилання на позначку часу, що дозволяє легко синхронізувати з окремим елементом зображення.

Формати зі стисненням без втрат

Стислий аудіоформат без втрат зберігає дані на меншому просторі, не витрачаючи жодної інформації. Оригінальні, стиснуті дані можна відтворити із стиснутої версії.

Нестиснуті аудіоформати кодують звук і тишу з однаковою кількістю бітів за одиницю часу. Кодування не стиснутої хвилини абсолютної тиші дає файл такого ж розміру, що і кодування не стиснутої хвилини музики. Однак у стислому форматі без втрат музика займала б менший файл, ніж у не стисненому форматі, і тиша майже не займала б місця взагалі.

Формати стиснення без втрат включають загальні FLAC, WavPack, Monkey's Audio, ALAC (Apple Lossless). Вони забезпечують ступінь стиснення приблизно 2:1 (тобто їх файли займають половину простору PCM). Розробка форматів стиснення без втрат має на меті скоротити час обробки, зберігаючи при цьому хороший ступінь стиснення.

Формати зі стисненням з втратами

Формати із стисненням з втратами дозволяють ще більше зменшити розмір файлу, видаливши частину аудіо інформації та спростивши дані. Це, звичайно, призводить до зниження якості звуку, але застосовуються різноманітні методики, в основному шляхом використання психоакустики, для видалення частин звуку, які найменш впливають на якість, що сприймається, і для мінімізації кількості звукових шумів додається під час процесу.

Популярний формат MP3 - це, мабуть, найвідоміший приклад, але формат AAC, який можна знайти в музичному магазині iTunes, також є загальним.

Більшість форматів пропонують діапазон ступенів стиснення, як правило, вимірюваний в бітовій швидкості . Чим нижче швидкість, тим менший файл і тим значніші втрати якості.

Бітрейт

Бітрейт - кількість біт, що використовуються для передачі / обробки даних в одиницю часу. Бітрейт прийнято використовувати при вимірюванні ефективної швидкості передачі потоку даних по каналу, тобто мінімального розміру каналу, який зможе пропустити цей потік без затримок.

Бітрейт виражається бітами в секунду (біт / c, bps ), а також похідними величинами з приставками кіло- (кбіт / с, kbps ), мега- (Мбіт / с, Mbps ) і т. Д.

Таблиця порівнянь

Назва композиції	Бітрейт(формат mp3)				Оригінал
	128kbps	192kbps	320kbps
Used to know	3.8Mb [1]	5.7Mb [2]	7.6Mb [3]
Blinding Lights		3.1Mb [4]	4.6Mb [5]	6.1Mb [6]
Astrohundred		3.7Mb [7]	5.5Mb [8]	7.4Mb [9]

Висновки

Порівнюючи компресовані аудіофайли з бітрейтом 128, 192, 256, 320 kbps та оригінальні файли бітрейт яких склав від 995 kbps до 1059 kbps, можна зробити висноки, що на відносно неякісному(дешевому) обладнанні аудіофайли з бітрейтом від 128 до 192 звучать майже однаково і тільки при 256 і 320 kbps є невелике та малозамітне покращення якості, а що до аудіофайлів бітрейт яких складав від 995 kbps до 1059 kbps можна сказати, що навіть на звичайних недорогих колонках чи навушниках ці аудіофайли мають достатньо непогане звучання.
При порівнянні аудіофайлів в аудиторії, з використанням динаміків ноутбука, якість звуку була майже однакова в більшої частини аудіофайлів і при цьому звук майже зовсім немав низьких частот, а при порівнянні тих самих файлів, але з використанням колонок з'явилися не тільки низькі частоти, а і сам звук став об'ємним і майже всі аудіофайли звучали добре, даже ті, що мали бітрейт 128 kbps.
Також можна відмітити, що якість звуку залежить не тільки від якості аудіофайлу, а і у великій мірі від самого запису файла, так порівнюючи два абсолютно різні аудіофайли з однаковим бітрейтом, їхня якість може бути абсолютно різною.