Формат lossless для чего он нужен
Это кодирование музыки (Lossless data compression) - сжатие без потери качества, метод сжатия информации, позволяющий сжатую информацию оригинала восстановить с точностью до бита.Lossless
- это так называемый "архив" (сжатый wav, lossless кодеком), с исходным аудио-материалом, c аудио диска, CDDA, SACD, DVD-A или виниловой пластинки, который дополняется информацией. В таком виде может храниться и прослушиваться.
При распаковке (разжатии) такого архива вы получаете исходный аудио-материал, (с которого снят рип) с точностью до бита.
Для сжатия используются такие лосслесс кодеки как - APE, Flac, WV, ALAC, TAK, TTA
, главное назначение которых - преобразование (конвертирование) звукового файла для уменьшения его размера из какого-либо источника несжатого аудио (оригинала), используя сжатие информации без потерь, т.е. lossless.
При сжатии (конвертировании) в любой из выше перечисленных кодеков, разница лишь в битрейте (bitrate - скорость потока данных в килобитах на секунду при воспроизведении), насколько сжался аудио-материал, параметр которого не имеет отношения к сохранности звука, т.е. Вы можете использовать любой удобный вам кодек, разницы в сохранности звука между ними нет.
Для чего нам нужен lossless?
1. Прежде всего возможность снять копию аудио диска.2. Удобство хранения и обмена через интернет, имея меньший размер, по сравнению с оригиналом.
Если вдруг обычного человека «занесет» на форум, где собираются те, кто считает себя знатоками качественного звука, то он обнаружит, что процентов 80 тамошних аудиофилов рассуждают о проблеме битрейта. «Может ли настоящий меломан отличить запись с хорошим битрейтом от «лосси»-файла или нет» - споры на эту тему с аргументами за и против не утихают уже в течение достаточно долгого времени. Это доказывает то, что трудно или почти невозможно заставить людей отказаться от своих убеждений, переступить через свое «эго», даже если факты свидетельствуют против их заблуждений. В нашей статье мы дадим вам немного информации о битрейте и о том, как он соотносится с практическим опытом прослушивания музыки.
Что такое битрейт?
Если вы любите слушать музыку, то наверняка слышали термин «битрейт» и раньше, поэтому, вероятно, имеете общее представление о том, что он означает, но мы попробуем освежить вашу память и приведем здесь «официальное» определение. Итак, битрейт (от англ. bit rate) – это, по сути, поток - скорость прохождения битов информации, т.е. количество данных, обработанных в течение определенного периода времени. В аудио он обычно измеряется в килобитах в секунду. Например, музыка, которую вы слушаете на iТunes, имеет поток 256 килобит в секунду.
Чем выше битрейт трека, тем больше нужно пространства, которое потребуется ему на вашем компьютере. Поэтому обычной практикой стало сжатие аудио CD для того, чтобы больше музыки можно было разместить на жестком диске (ну или на «облачном», типа Dropbox, или любом другом). Вот отсюда и «растут ноги» многолетнего спора о качестве музыки из файлов «с потерями» (lossy) и файлов «без потерь» (lossless).
В чем разница между lossy и lossless?
Когда мы говорим «без потерь», имеется в виду, что при перезаписи мы не изменили исходный файл, и он звучит, как оригинальный CD-трек. Чаще всего, однако, мы сохраняем музыку «с потерями». Типичный lossy-альбом (MP3 или AAC), вероятно, занимает 100 МБ или около того. Тот же альбом в формате «без потерь», таких как FLAC или ALAC (также известный как Apple Lossless) занял бы около 300 МБ. По этой причине записывание «с потерями» распространено для быстрого скачивания и сохранения большего места на диске.
Проблема в том, что, когда вы сжимаете файл, чтобы сэкономить место, вы удаляете блоки данных. К примеру, когда вы делаете снимок PNG экрана компьютера, и сохраняете его в формате JPEG, вы получаете «дефект» на определенных частях изображения, что делает его практически тем же, но с некоторой потерей четкости и качества. Рассмотрите изображение ниже в качестве примера: справа оно было сжато в формате JPG, и его качество пострадало в результате (если присмотреться к цвету машины, к деталям и к фону). То же самое происходит и с музыкальными файлами, которые «сжимают» в MP3, если такое сравнение корректно. Потери качества, заметные для человеческого уха или глаза, называются артефактами сжатия.
Понятно, что файлы «с потерями» - это компромисс, но очень существенный, когда мы говорим о месте на жестком диске, которое может иметь большое значение для 32 Гб iPhone. Но существуют и различные уровни lossless: 128 килобит в секунду, например, занимает очень мало места, но будет более низкого качества, чем 320-ти килобитный файл, который, в свою очередь, имеет более низкое качество, чем файл в 1411 кбит/с (который считается настоящим lossless). Тем не менее, есть много аргументов относительно того, что большинство людей могут даже не услышать разницу между двумя битрейтами.
Так ли важен битрейт?
Поскольку хранение файлов становится все более простым и дешевым, музыка с высоким битрейтом становится все более популярной. Но всегда ли она стоит вашего времени, усилий и дискового пространства?
Ответ на этот вопрос не прост, и до сих пор аудиофилы ломают копья в схватках, пытаясь решить уравнение с двумя неизвестными. Первая часть уравнения зависит от технической реализации. Если вы используете дорогие наушники или колонки хорошего качества, то можете слушать музыку в большом диапазоне звука. И тут-то низкий битрейт становится заметным и можно определить, что в некачественных МР3-файлах отсутствует определенный уровень детализации, тонкие фоновые треки могут быть неслышны, максимумы и минимумы не будут столь динамичными, или вы можете просто услышать другие значительные искажения звука. В этих случаях lossless-формат оправдан.
Но если вы слушаете любимую музыку через пару дешевых и, в общем-то, дрянных наушников на вашем iPod, вы не заметите разницы между 128-кбитным файлом и файлом в 320 кбит, не говоря уже о сравнении 320-ти килобитного файла и lossless-файла в 1411 кбит. Помните ту картинку с автомобилем? Музыка, идущая через ваши наушники, похожа на уменьшенное изображение, и вы не услышите артефактов сжатия, так как наушники не имеют достаточного диапазона звучания.
Другая часть уравнения - это ваши собственные уши. Большинство людей просто недостаточно внимательны или не имеют навыков аудирования, чтобы определить разницу между двумя различными битрейтами. Этот навык до какой-то степени можно развить с течением времени, но иногда и нет. В этом случае не особенно важно, какой битрейт использовать, не так ли? В том-то и дело, что очень трудно услышать разницу между файлом «без потерь» и 320-ти килобитным MP3, если вы не звукорежиссер или музыкант с абсолютным слухом. Для подавляющего большинства людей 320 кбит/с более чем достаточно для прослушивания.
Большим заблуждением также будет считать, что чем выше битрейт, тем лучше качество трека, так как более простые аудио-сигналы будут сжиматься лучше и иметь меньший битрейт, а более сложные - хуже. Именно поэтому классическая музыка в lossless-файлах имеет меньший битрейт, чем, к примеру, рок-музыка. Идеальной является запись с переменным битрейтом, но с высоким качеством. Поэтому значение битрейта ни в коем случае не является основным показателем качества звукового материала.
Подведем итоги. Lossless-файлы более перспективны в том смысле, что вы всегда сможете «сжать» музыку, но никогда не сможете вернуть ее качество обратно, поэтому придется повторно перезаписывать ее с CD. Это - проблема онлайновых музыкальных магазинов и фонотек: если вы создали огромную библиотеку iTunes-музыки и потом решили, что вам нужна она же, но с более высоким битрейтом, все придется начинать заново. Но вот уже ровно 20 лет MP3 является отличным звуковым стандартом, и это вряд ли изменится в ближайшее время, так что, если вы не планируете стать воинствующим фанатиком-аудиофилом, вам незачем переживать из-за качества записи ваших любимых песен.
Звукорежиссер
«Тут, конечно, вопрос не об отличии формата MP3 от FLAC, он шире: чем форматы сжатия с потерей качества (MP3, AAC, WMA, Ogg Vorbis и другие; то есть lossy) отличаются от «беспотерьных» (FLAC, ALAC, APE, WavPack и другие; то есть lossless). Собственно, при такой формулировке становится ясно, что в первой группе форматов данные оригинала сохраняются не полностью, а вторые можно восстановить в исходный формат (например, Wav или Aiff, извлеченный с CD) без потерь. Что именно утрачивается и в каких пропорциях, зависит от конкретного типа lossy-файлов и от их битрейта, то есть степени сжатия. Но говорить, что все MP3 звучат паршиво, а «флаки» идеально - это верх высокомерия и некомпетентности. Аудиоформаты с потерями качества разрабатывают уже более двадцати лет, занимаются этим серьезные научно-исследовательские лаборатории (институт Фраунгофера, например, кроме работы над MP3 знаменит еще и изобретением самой эффективной солнечной батареи) и группы энтузиастов. Математика кодирования постоянно совершенствуется, и в наши дни уже не так просто на слух различать файлы, произведенные разными кодеками.
Я бы сразу оговорился, что важны не только сами файлы, но и оборудование, на котором их собираются тестировать, обстановка во время прослушивания и слушательский опыт экзаменатора. В MP3 какого угодно низкого битрейта Ариэль Пинк будет петь голосом Ариэля Пинка, в этом сомневаться не приходится. Вполне возможно, человеку, который слушает музыку-как-мелодию через белые наушники в вагоне метро, этого хватит за глаза, и различие кодеков сведется для него к сравнению объемов файла. Диск-жокею, которому зазорно покупать или выискивать lossless, тоже будет казаться, что с его MP3 все в полном порядке, пока он готовит сет в «Тракторе» на встроенных колонках ноутбука. Правда во время вечеринки на большой, громкой и чисто звучащей аудиосистеме клуба (такие иногда встречаются, поверьте) вдруг окажется, что у парня, выступающего сразу после, музыка почему-то стала большой, ясной и прикольной. Lossy-форматы разрабатываются для удобства передачи файлов через интернет, для хранения на портативных аудиоплеерах, для персонального воспроизведения, наконец. Согласитесь, глупо смотреть фильм с AVI объемом в один гигабайт на большом экране. Даже в домашнем кинотеатре это не совсем прилично. То же самое и с MP3. На айподе - слушайте на здоровье (хотя AAC из iTunes точно звучат лучше), но на дискотеку извольте добыть lossless, даже если заводите Скриллекса. И когда будете слушать рождественский джаз вместе с родителями своей невесты на их больших лакированных колонках - тоже, пожалуйста, купите FLAC или ALAC. C MP3 вы рискуете попасть в неловкую ситуацию. По идее, уже после битрейта 256 kbps вашему будущему тестю-аудиофилу будет довольно сложно сказать, lossy играет или lossless. Однако есть несколько моментов, которые могут подпортить ваше безоблачное будущее.
Видео, в котором показана разница между форматами WAV и MP3
Обычно, когда вы видите файл MP3, вы не обращаете внимания ни на что, кроме битрейта. Если вы уже думаете о себе как о человеке со вкусом к музыке и звуку, то стоит все же посмотреть в свойствах файла на данные кодека, который использовался при конвертации. Предположим, вы видите там надпись «Lame 3.99», это значит, что применялся самый свежий кодек MP3 и вам повезло. Но рядом - «Joint Stereo», а это уже не супер. Это значит, что для экономии пары процентов объема файла кодеку было разрешено кое-что складывать в моно, хотя запись стереофоническая, и звуковая картина чуть-чуть потеряла в глубине и ясности. Есть еще совершенно ботанические CBR или VBR, ABR и UBR, но если вы готовы так серьезно копать, то копните, пожалуйста, сами. Ну вот, со свойствами файла вы разобрались, там все просто. Сложность заключается в следующем: вы почти никогда не знаете, из чего сделан ваш 320 CBR Stereo. Отрипован с интернет-радио? Сделан с оригинального японского CD без ремастеринга? Перекодирован из 192? В торрентах или Soulseek масса музыки, но вот гарантий - немного. Еще одна сложность состоит в том, что lossy-форматы чуть-чуть увеличивают пиковые значения звукового сигнала. Так называемый overshoot - тысячи микроперегрузок по всей длине файла. Опять же, в электричке с айподом вы этого не заметите. А будущий тесть может и услышать».
Видео, в котором показывается разница между MP3 и «флаком»
звукорежиссер, работал с Сергеем Лазаревым, Романом Кенгой, Иосифом Кобзоном, Ираклием Пирцхалавой, Анитой Цой
«При сжатии кодеком MP3 часть данных спектра, которая неразличима для среднестатистической аппаратуры среднестатистическим человеком, попросту удаляется. Аппаратура высокой верности воспроизведения позволяет оценить минусы такого рода сжатия, артефакты становятся слышны даже менее среднестатистическому слушателю. Но подавляющее большинство бытовой акустики по определению не воспроизводит весь аудиоспектр линейно, запросто маскирует недочеты MP3-сжатия. Так что нас, среднестатистических слушателей, ничто не потревожит».
Если перевести это слово на русский, то получится «без потерь». Данный формат хорош тем, что качество звука у него лучше, чем, например, у кодеков Lossy. Еще файлы занимают не так много места. Большинство программ умеют воспроизводить формат Lossless, а те, которые не умеют, для них есть специальные плагины, позволяющие им воспроизводить данный формат. Давайте теперь подробнее рассмотрим формат lossless.
Музыка наивысшего качество
Люди, которые разбираются в музыке, ценители хорошего звучания вряд ли согласятся слушать аудио в формате mp3 со сжатием, или подобные. Конечно, если воспроизводить подобные форматы на обычной аппаратуре, типа дешевого смартфона, то вы не уловите всех недостатков звучания, а если у вас навороченный плеер за 40 тысяч, то все недостатки звука будут выявлены. Чтобы звучание было наивысшего качества, как раз подойдет формат Lossless. Даже при использовании сжатия на данном формате звук останется прежним и не станет хуже. Тем более, сегодня есть оборудованием с приемлемой ценой, которая способна воспроизводить музыку подобного формата. Хочу показать несколько форматов с не сжатием и с сжатием, но без потери качества:
Несжатые:
- CDDA
- IFF-8SVX
- IFF-16SV
- AIFF
Сжатые:
- M4A – Apple Lossless
- FLAC
- WV – WavPack
- WMA – Windows Media Audio 9
- LA – Lossless Audio
- TTA – True Audio
А теперь я хочу рассказать о нескольких форматах данного списка. Поехали.
Формат FLAC
Этот формат очень распространен и при его использовании звук не теряет ничего, в отличие от аудиокодеков. Такой формат можно использовать с оборудованием высокого качества Hi-Fi и Hi-End. Так как, формат довольно популярен, его поддерживают почти все медиапроигрыватели.
Формат APE
Для данного формата существуют только плагины и кодеки для ОС Windows, а для других операционных систем и проигрывателей существуют более дорогие решения. При сжатии файла можно достигнуть минимальных потерь в несколько раз.
Формат Apple Lossless
Музыкальные файлы формата lossless можно прослушивать на оборудовании Apple. Для этого был разработан формат Apple Lossless, который доступен и на iPhone, и на iPod. По тестам этот формат очень даже не плох, так как, происходит сжатие от 40% до 60% от оригинального файла и без потери качества. Недостаток этого формата только в совпадении расширения с форматом AAC, хотя формат AAC не имеет свойств высокого качества. В этом случае производители приняли решение, что информация будет храниться в контейнере MP4, расширение файлов соответственно будет.mp4a., в итоге формат работает и на продуктах Apple, и на продуктах Windows.
Какое ПО использовать для прослушивания Lossless?
Хочу сказать, что многие проигрыватели не сразу стали работать с этим форматом.
Winamp
Всем известный плеер WinAmp воспроизводит почти все форматы и без потерли качества, он хорошо обрабатывает треки в формате Lossless.
AIMP
Я пользуюсь эти проигрывателем. Он тоже может воспроизводить большинство форматов.
Какие плееры поддерживают формат Lossless?
Вот несколько плееров, о которых пользователи хорошо отзываются: SpiderPlayer, jetAudio, Foobar 2000.
Все они поддерживают этот формат, а какой выбирать уже решать вам. Смотрите обзоры в интернете, цену. Есть очень дорогие варианты Hi-Fi за 40 тысяч, на них нужно прослушивать музыка только высокого качества, иначе, формат типа mp3 выявит все недостатки звука, и вы этого прекрасно услышите.
Консерваторию не заканчивали? Тогда losseless Вам не нужен
, слушайте качественный mp3.
Очень часто встречаются индивиды, презирающие сжатые форматы в принципе. Не стоит ориентироваться на их мнение. Очередные модники, которые в исследовании с вероятностью 90% не услышат отличий сжатого звука от несжатого.
Что такое mp3
MP3 придуман не только для того, чтобы резать качество. Его разработкой занималось Общество Фраунхгофера - объединение институтов прикладных исследований Германии. Они же позже придумали AAC, который мог бы стать главным форматом сжатого звука… Но не получилось.
А Вы знали, что MP3 бывает с переменным (VBR) и постоянным битрейтом (CBR) ? Постоянный битрейт, ввиду работы алгоритма, кодируется каждый раз как в первый. Поэтому может выдавать неровное качество, а это значит – не всякий звук в таком раскладе будет качественно записан.
Поскольку MP3 появился довольно давно, он обладает массой ограничений. Разрядность - 16–24 бита. Частота дискретизации представлена следующим набором вариантов: 8; 11,025; 12; 16; 22,05; 24; 32; 44,1; 48. Максимальный битрейт не превышает 320 кбит/с
. Максимальное число каналов - 2. Но мы все-таки о музыке говорим, мультиканальные
записи еще поискать надо.
А таперь давайте посмотрим, как кодируется MP3. На иллюстрации - частотно-временное распределение звука. Одна и та же запись: Audio CD, OGG-файл, хорошо закодированный MP3. Что наблюдаем - куски справа и слева совпадают практически полностью. Значит, MP3 файл звучит практически так же
, как оригинальная запись на компакт-диске.
Человеческий слух и его пределы - психоакустика
Дело в том, что основная задача Общества Фраунхгофера - разработка психоакустических моделей человеческого восприятия звука. И здесь есть много тонкостей. Главная - мы не дельфины.
Во-вторых, существуют определенные ограничения на количество одновременно воспринимаемых звуков. Человек одновременно способен слышать не более 250 звуков из 24 диапазонов (причем, количество одновременных звуков в диапазоне так же довольно мало).
В-третьих, слышимый диапазон составляет от 16 Гц до 20 кГц и к 60 годам снижается почти в два раза . В идеальном случае и при тренировках (да-да, его необходимо тренировать!).
Все частоты ниже 100 Гц
воспринимается не слуховыми клетками, а… кожей
. Потом низкие волны переотражаются в слуховом канале – эти волны и воспринимаются как инфрабас. (Это из области костной проводимости.)
Более того - число регистрирующих акустические волны клеток у каждого различно. Да что там - у каждого отдельно взятого человека их число в правом и левом ухе отличается.
Кстати, и восприятие каждым ухом различается. Поменяйте местами каналы в любимой композиции - получите новое звучание.
Если копнуть глубже, оказывается, что каждая частота звука воспринимается только при определённой громкости
. При её достижении, тишина сменяется резким и достаточно отчётливым звуком. После человек может слышать и более тихий звук этой частоты.
Другое интересное свойство слуха - чем меньше
уровень громкости, тем меньше его разрешающая способность, меньше число воспринимаемых звуков. При снижении громкости лучше воспринимаются высокие частоты, при увеличении - низкие. И они не дополняют, а сменяют друг друга.
Человек не воспринимает некоторые звуки, концентрируя внимание на других. Обратите внимание - отчетливо, осознаваемо слышен обычно один инструмент, или вокал. Все прочее превращается в фон или единое созвучие. И на чем бы мы не концентрировались в композиции, увеличить число воспринимаемых основных звуков нам не под силу.
Как создается mp3
Все эти данные, полученные при экспериментальных исследованиях, сведены воедино и представлены в виде идеальной модели человеческого слуха . Именно на нее ориентирован стандарт MP3.
Все, что человек однозначно не слышит - обрезается сразу. Дальнейшая обработка ухудшает звучание в соответствии с пониманием этой модели.
Благодаря большой проведённой работе современные психоакустические модели достаточно точно оценивают человеческий слух и не стоят на месте.
На деле, несмотря на заверения любителей музыки, музыкантов и аудиофилов, для среднестатистического, нетренированного слуха MP3 в максимальном качестве обладает практически предельными параметрами.
Исключения есть, их не может не быть. Но они не всегда легко заметны при слепом прослушивании. И следуют они уже не из механизмов работы слуха, а из алгоритмов обработки звуковой информации мозгом .
И здесь играют роль только личностные факторы. Всё это и объясняет, почему мы любим разные модели наушников и почему численные характеристики аудио не могут однозначно определить качество звука.
В MP3 умещается все: качество аналоговых записей
Настойчивость аудиофилов, требующих FLAC, стоит просеивать через еще одно серьезное сито. Большая часть аналоговых записей не содержит
достаточного количества информации для losseless-форматов.
Все компакт-диски записаны с частотой дискретизации 44,1 кГц и квантованием 16 бит. Откуда здесь возьмутся 192 кГц и 24/32 бита, которые используются при кодировании во FLAC? Их же нет, это пустышка!
Вы возразите, что для аналогового звука эти параметры выше… Но для аудиокассеты и магнитной ленты (если, конечно, это не японский мастер-тейп) характеристики AudioCD НЕДОСТИЖИМЫ . Для массового студийного оборудования возможность записи аналогового звука, соответствующего AudioCD, появилась относительно недавно.
Поэтому нет смысла оцифровывать с бешеным качеством запись из доцифровой эпохи, в особенности сделанные на магнитных носителях. Они не содержат тех спектров и того количества информации, которые могут хранить контейнеры без сжатия.
В MP3 умещается все: цифра
Строго говоря, с большинством цифровых записей - та же самая картина. В 90-е годы и позднее появились дешёвые пластмассовые бумбоксы. Звукорежиссёрам пришлось заботиться о едином звучании на всех устройствах - динамический диапазон записей порезали до 10-12 бит
.
Еще один момент. До недавнего времени никто не записывался на студии слишком в высоком качестве. Потому что одновременно работать с несколькими десятками аудиодорожек с высоким качеством записи сложно, а иногда просто недостаточно человеческих и технических ресурсов.
