Zvočni formati: vrste, namen, razlike

Zvočni formati so vrste datotek, ki shranjujejo digitalne avdio podatke v računalniški sistem. Bitmap avdio podatki (z izjemo metapodatkov) se imenujejo format za kodiranje zvoka in so lahko nekomprimirani ali stisnjeni. Stiskanje se uporablja za zmanjšanje velikosti datoteke, kar je pogosto povezano z izgubo kakovosti zvoka. Zvok je lahko tudi surovi bitni tok v formatu za kodiranje zvoka, običajno pa je vgrajen v avdio format podatkov s posebnim pomnilnikom.

Kaj so?

Zvočna datoteka je niz informacij, ki so sestavljene iz podatkov o frekvenci in amplitudi zvoka, shranjene za poznejše predvajanje.

Zvočni formati lahko igrajo vlogo kontejnerja za neobdelane podatke in uporabljajo avdio kodeke. Pogosto so ti koncepti zmedeni in zmedeni.

Kodek kodira in dekodira surove avdio podatke, medtem ko so kodirani podatki običajno shranjeni v datoteki vsebnika. Čeprav večina formatov avdio datotek podpira samo eno vrsto podatkov kodiranja zvoka (ustvarjenih z avdio kodirnikom), lahko format multimedijskih vsebnikov (na primer Matroska ali AVI) podpira več vrst avdio in video podatkov.

Različne količine in kakovost

Oblike zvočnih datotek lahko razdelimo v naslednje skupine:

1. Nekompresirano - kot so WAV, AIFF, AU ali neobdelani PCM brez glav.

2. Formati s kompresijo brez izgube - na primer FLAC, AudioMonkey (končnica datoteke .ape), WavPack (končnica .wv), TTA, ATRAC AdvancedLossless, ALAC (končnica .m4a), MPEG-4 SLS, MPEG- 4 ALS, MPEG-4 DST, WindowsMediaAudioLossless (brez izgube WMA) in Shorten (SHN).

3. Formati s stiskanjem izgub - na primer, Opus, MP3, Vorbis, Musepack, AAC, ATRAC in Windows Media Audio Lossy (stisnjen WMA).

Osnovni tip

Ena od glavnih nestisnjenih avdio formatov je LPCM. V jedru je vrsta PCM in je podobna Digital Audio (avdio CD formatu). To je tip, ki ga najpogosteje uporabljajo API-ji nižje ravni in digitalno-analogni pretvorniki. Čeprav je LPCM mogoče shraniti v računalnik kot surovi avdio format, se običajno nahaja v datoteki Windows WAV ali v .aiff na macOS.

WAV in AIFF

Digitalni avdio format AIFF temelji na formatu za izmenjavo datotek (IFF), WAV pa temelji na podobni datoteki za izmenjavo virov (RIFF). WAV in AIFF sta namenjena shranjevanju širokega razpona avdio formatov, tako brez izgube kot izgube. Preprosto dodajo majhno glavo, ki vsebuje metapodatke pred zvočno komponento za označevanje zvočnega formata (na primer LPCM s specifično hitrostjo vzorčenja, globino bita, zaporedne številke in število kanalov). Ker so WAV in AIFF široko podprti in lahko shranjujejo LPCM, so primerni datotečni formati za shranjevanje in arhiviranje izvirnega posnetka.

Nova generacija

BWF (Broadcast Wave Format) je standardni avdio format, ki ga je Evropska zveza za radiodifuzijo ustvarila kot naslednik WAV. Ima veliko izboljšav, vključno z zmožnostjo shranjevanja bolj zanesljivih metapodatkov v datoteko. To je glavni format zapisa, ki se uporablja v mnogih poklicnih delovnih postajah v televizijski in filmski industriji. Datoteke BWF vključujejo standardiziran časovni žig, ki omogoča enostavno sinhronizacijo zvoka z enim samim elementom slike. Avtonomni večtirni AETA, Sound Devices, Zaxcom, HHB Communications Ltd, Fostex, Nagra, Aaton in TASCAM snemalniki vedno uporabljajo BWF kot prednostni format.

Avdio z in brez kompresije

Ta vrsta podatkov shrani podatke v manjši volumen brez izgube podatkov. Izvirne podatke lahko ustvarite iz te različice.

Nekomprimirani avdio formati kodirajo zvok in tišino z enakim številom bitov na enoto časa. Kodiranje minut absolutne tišine ustvari datoteko enake velikosti kot minute glasbe. Vendar pa bo glasba v stisnjeni obliki zasedla manjšo datoteko kot prvotni posnetek, tišina pa ne bo več prostora.

Takšne oblike zvočnih datotek vključujejo FLAC, WavPack, AudioMonkey, ALAC (Apple Lossless). Zagotavljajo razmerje stiskanja približno 2: 1 (to pomeni, da datoteke zavzemajo polovico prostora PCM). Razvoj formatov kompresije brez izgube želi zmanjšati čas obdelave ob ohranjanju dobre kakovosti zvoka.

Zgoščena avdio oblika z izgubo

To vam omogoča dodatno zmanjšanje velikosti datoteke, odstranitev dela zvočnih informacij in poenostavitev podatkov. To seveda vodi do tega, da kakovost avdio formatov postane veliko slabša. Uporablja različne metode (pogosto z uporabo psihoakustike) za odstranjevanje delov zvoka, ki najmanj vplivajo na zaznano kakovost in zmanjšajo količino zvočnega hrupa, ki se dodaja med postopkom stiskanja. Priljubljen MP3 format je morda najbolj znan primer. Poleg tega je AAC, ki ga najdete v iTunesMusicStore, prav tako zelo razširjen. Večina formatov ponuja drugačen obseg. kompresijsko razmerje običajno merimo v bitni hitrosti. Nižja je hitrost, manjša je datoteka in večja je izguba kakovosti.

Katere formate trenutno poznate?

.3GP je format multimedijskega zabojnika, ki lahko vsebuje svoje formate AMR, AMR-WB ali AMR-WB + in tudi nekatere odprte različice.

.AAC (Advanced Audio Coding) - temelji na standardih MPEG-2 in MPEG-4. Datoteke AAC so običajno vsebine ADTS ali ADIF.

.AAX (Audible.com) je zvočna knjiga, ki je datoteka M4B z variabilno hitrostjo prenosa (zagotavlja visoko kakovost), šifrirana z DRM. MPB vsebuje kodiran zvok AAC ali ALAC v vsebniku MPEG-4.

.AIFF je standardni format avdio datoteke, ki jo uporablja Apple. Lahko se šteje za enakovredno WAV.

.AMR (AMR-NB) je vrsta zvoka, ki se uporablja predvsem za snemanje govora.

.APE (Ashland Monkey's) - avdio format s stiskanjem brez izgube kakovosti.

.M4A je avdio MPEG-4, ki ga Apple uporablja za nezaščiteno glasbo, preneseno iz glasbene trgovine iTunes. Zvok v datoteki M4A je običajno kodiran z AAC, čeprav se lahko ALAC uporablja tudi brez izgube kakovosti.

.M4P je različica Apple AAC z lastniškim upravljanjem digitalnih pravic, ki ga je razvil Apple za uporabo pri glasbi, preneseni iz glasbene trgovine iTunes.

.MMF - Samsungov zvočni pogled, ki se uporablja v melodiji zvonjenja. Razvil ga je Yamaha in je multimedijski format podatkov.

MPEG Layer III Audio format MP3. To je najpogostejša vrsta zvočne datoteke, ki jo uporabljamo danes. Znan tudi kot MPEG-1 ali MPEG-2, je posebna oblika kodiranja zvoka za digitalni zvok. Uporablja obliko stisnjenih podatkov za izgubo informacije o kodiranju z uporabo netočnih približkov in zavrženjem delnih podatkov. Vse to je storjeno, da bi zmanjšali velikost datotek, običajno 10-krat, v primerjavi s CD-jem. Hkrati je kakovost zvoka primerljiva s tisto, ki ni stisnjena. V primerjavi s kakovostjo digitalnega avdio CD-ja, kakovost stiskanja MP3 običajno doseže 75-95% zmanjšanja velikosti. Datoteke tega tipa segajo od 1/4 do 1/20 velikosti izvirnega digitalnega avdio toka. To je pomembno za zagotovitev prenosa in shranjevanja datotek, zlasti v naših dneh, ko je izmenjava informacij zelo razširjena. Osnova za to primerjavo je digitalni avdio CD format, ki zahteva 1411200 bps. Običajno uporabljena nastavitev kodiranja MP3 je 128 kb / s CBR, kar povzroči datoteko 1/11 (= 9%) velikosti izvorne datoteke kakovosti CD-ja, to je z 91-odstotno kompresijo.

Kompresija MP3 brez izgube deluje tako, da zmanjšuje (ali približuje) natančnost določenih delov neprekinjenega zvoka, ki se štejejo za nedostopne za zvočno resolucijo večine ljudi. Ta metoda se običajno imenuje perceptivno kodiranje ali "psihoakustika". Uporablja psihoakustične modele, da zavrže ali zmanjša natančnost komponent, ki se manj slišijo za človeški sluh, in nato učinkovito zabeleži preostale informacije.

MPC (prej znan kot MPEGplus, MPEG + ali MP +) je avdio kodek z odprto kodo, ki je posebej optimiziran za transparentno stereo / avdio stiskanje z bitno hitrostjo 160-180 Kbps.

Oblika .OGG, .OGA, MOGG je brezplačna odprta vrsta vsebnikov, ki podpira številne druge vrste, od katerih je najbolj priljubljen avdio format Vorbis. Ponuja kompresijo, podobno MP3, vendar manj priljubljeno. VJGG (Multi-Track-Single-Logical-StreamOgg-Vorbis) je večkanalni ali večsledni format datoteke OGG.

.WAV je standardni avdio format, ki se uporablja predvsem za računalnike z operacijskim sistemom Windows. Ponavadi se uporablja za shranjevanje nestisnjenih (PCM) avdio datotek kakovosti CD, kar pomeni, da so lahko velike - približno 10 MB na minuto. Te datoteke lahko vsebujejo tudi podatke, kodirane z različnimi kodeki za zmanjšanje velikosti (na primer prenos v format GSM ali MP3). Datoteke WAV uporabljajo strukturo RIFF. Ta oblika najbolj dobro ohranja kakovost datotek.

.WMA je format Microsoft Windows Media Audio. Zasnovan z zmogljivostmi upravljanja digitalnih pravic (DRM) za zaščito pred kopiranjem. Pred tem je bil distribuiran tako široko kot format OGG ali MP3.

.WV je oblika, ustvarjena za videoposnetek HTML5.

Za zvočne knjige

.AOT Audible.com je nizko bitna vsebina zvočne knjige z DRM, ki vsebuje zvok, kodiran kot govorni kodek MP3 ali ACELP.

.M4B je razširitev zvočne knjige / podcasta s kodiranjem AAC ali ALAC v posodi MPEG-4. Oba formata lahko vsebujejo metapodatke, vključno z oznakami poglavij, slikami in hiperpovezavami. Poleg tega M4B omogoča zaznamke (spomin na zadnje mesto poslušanja), M4A pa ne.

Zasnovan za določen namen.

.ACT je stisnjen avdio format ADPCM do 8 kbps. Zapisuje večino kitajskih MP3 in MP4 predvajalnikov in diktafonov.

.AU je standardni format avdio datoteke, ki jo uporabljajo Sun, Unix in Java. Zvočne datoteke AU so lahko v obliki PCM ali stisnjene z uporabo μ-law, a-law ali G729 codec.

.AWB (AMR-WB) - zvok, ki se uporablja predvsem za govor, podoben specifikaciji ITU-T G.722.2.

.DCT - uporablja ga programska oprema NCH. To je format spremenljivega kodeka, namenjen narekovanju. Ima informacije o glavi narekovanja in jih je mogoče šifrirati (kot to zahtevajo medicinski zakoni o zasebnosti). Prav tako lahko rečemo, da je to lastniška oblika programske opreme NCH.

.DSS - Olympusove DSS datoteke so Olympusovi lastniški formati. To je precej star in slab kodek. GSM ali MP3 sta praviloma bolj zaželena, če ju lahko uporablja snemalnik. To omogoča shranjevanje dodatnih podatkov v glavo datoteke.

.DVF je lastni format zapisa zvočnih datotek Sony, ki ga običajno uporabljajo snemalniki glasu te družbe.

.GSM - namenjen uporabi v telefoniji v Evropi. To je najboljši avdio format za kakovost zvoka po telefonu. Dober kompromis med velikostjo in kakovostjo datoteke. Prav tako je treba omeniti, da so lahko wav datoteke včasih kodirane z uporabo kodeka GSM.

.MSV je Sonyjeva lastniška oblika za stisnjene glasovne datoteke Memory Stick.

Internetni formati

.FLAC - format datoteke za Brezplačen zvočni kodek Lossless, kodek za stiskanje zvoka brez izgub.

.IKLAX je multi-track digitalni avdio format, ki omogoča izvajanje različnih dejanj na glasbenih podatkih, na primer pri mešanju in sestavi nosilcev.

.IVS je lastniška različica Digital Rights Management, ki jo je razvil 3D Solar UK Ltd za uporabo v glasbi, preneseni iz glasbene trgovine Tronme, kot tudi za interaktivne glasbene in video predvajalnike.

.OPUS (Delovna skupina za internetno inženirstvo) je format za stiskanje zvoka z nizko kakovostjo, ki ga je razvila delovna skupina IETF (Internet Engineering Task Force) in je zasnovan posebej za interaktivne aplikacije v realnem času prek interneta. Predstavljen kot odprti tip, standardiziran z RFC 6716, je njegova referenčna izvedba zagotovljena v skladu z BSD licenco za 3 oddelke.

.RA, .RM - format Real Audio, namenjen pretakanju zvoka prek interneta. Hkrati .RA omogoča shranjevanje datotek brez povezave v računalniku z vsemi zvočnimi podatki, ki jih vsebuje datoteka. Programi za tovrstne avdio formate so zdaj zastareli.

Najbolj redki

.RAW - Neobdelana datoteka lahko vsebuje zvok v poljubnem formatu, vendar se običajno uporablja z avdio podatki PCM. Redko se uporablja, razen pri tehničnih preskusih.

.SLN je odobren linearni format PCM, ki ga uporablja Asterisk. Pred različico v.10 so bili standardni avdio tipi 16-bitni Signed Linea.

.Vox- najpogosteje uporablja kodek Dialogic ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation). Podobno kot pri drugih oblikah ADPCM stisne podatke na 4 bitov. Datoteke Vox so podobne valovnim datotekam, le da ne vsebujejo informacij o sami datoteki, zato se avdio formati lahko razlikujejo. Za to morate najprej določiti hitrost vzorčenja kodeka in število kanalov.