Форматы музыкальных файлов или что означает mp3, midi, wav, lossless и т.д.
В современной компьютерной индустрии существует множество форматов звуковых файлов. Простому пользователю, желающему скачать музыку из интернета, необходимо знать, какие форматы звуковых файлов бывают и какой из них лучший.
Прежде всего хочется определится если есть звуковые форматы, то их можно поделить на два типа.
Первый тип - это звуковые файлы, содержащие только мелодии или midi мелодии они же полифонические мелодии. Такие файлы не содержат голоса исполнителя и применяются просто для прослушивания музыки, например, как мелодия для будильника в телефоне или как файл для исполнения караоке. Кроме того такой формат мелодии караоке, может содержать еще и тексты песен.
Второй тип - это звуковые файлы, которые могут содержать как мелодии так и голос исполнителя. Такие файлы делятся еще на три подтипа - мелодии с компрессией с потерей качества, мелодии с компрессией без потери качества, мелодии без компрессии файла. Что такое компрессия - в данном случае это просто сжатие файлов, для того чтобы они занимали меньше места на диске или в памяти телефона.
Прежде чем рассматривать далее форматы файла, нужно понять, что это такое и как их определить. Форматы определяются по расширению файлов в операционной системе или по части файла, что стоит после точки. Например файл "melody.wav" имеет расширение "wav", значит это обычная wav мелодия (наиболее используемый формат звуковых файлов в Windows). Так давайте рассмотрим:
1. Полифонические мелодии
 Полифония - музыкальный термин, означающий совместное звучание многих голосов, многоголосие. Полифония указывает, какое максимальное число голосов одновременно способно воспроизвести данное устройство. Например, если устройство имеет 40-голосную полифонию, это означает, что на нем можно одновременно воспроизвести не более 40 звуков. В современных версиях сотовых телефонов полифония достигает 60 и даже 80 голосов. Телефоны, которые могут воспроизводить более одного звука одновременно, являются полифоническими.
1.1. Midi мелодии
 В отличие от других форматов это не оцифрованный звук, а наборы команд (проигрываемые ноты, ссылки на проигрываемые инструменты, значения изменяемых параметров звука), которые могут воспроизводиться по-разному в зависимости от устройства воспроизведения. Удобство формата MIDI как формата представления данных позволяет реализовывать устройства, производящие автоматическую аранжировку по заданным аккордам, а также приложения 3D-визуализации звука. Кроме того, такие файлы, как правило, имеют на несколько порядков меньший размер, чем оцифрованный звук сравнимого качества.
Стандартный MIDI файл (SMF v Standard MIDI FIle) — это специально разработанный формат файлов, предназначенный для хранения данных, записываемых и/или исполняемых секвенсором, секвенсор может быть как программой для компьютера, так и аппаратно выполненным модулем. По сути сейчас формат Midi мелодии используются в основном в телефонах, но ранее с такими файлами работали профессиональные музыканты, он использовался в электронных синтезаторах фирм Roland и Yamaha.
Файлы midi мелодий имеют в конце файлов расширение ".mid".
Большинство телефонов Nokia, Motorola и Sony Ericsson поддерживает полифонические мелодии только в формате MIDI.
1.2. MMF мелодии
 Это расширение файлов формата SMAF (Synthetic Music Mobile Application Format). Файлы с таким расширением зачастую используются для хранения рингтонов для мобильных телефонов. Формат "mmf" был разработан специально для пользователей сотовых телефонов Samsung. В принципе аналогичен формату мелодий midi, но позволяет использование простых звуков, например мычание коровы, пение птиц, возгласы.
Файлы mmf мелодий имеют в конце файлов расширение ".mmf".
* SMAF — это музыкальный формат данных, разработанный фирмой Yamaha для портативных электронных устройств, таких как мобильные телефоны и КПК.
2. Мелодии с компрессией с потерей качества
2.1. MP3 мелодии
 MP3 (более точно, англ. MPEG-1/2/2.5 Layer 3 (но не MPEG-3) — третий формат кодирования звуковой дорожки MPEG) — лицензируемый формат файла для хранения аудиоинформации.
На данный момент MP3 является самым известным и популярным из распространённых форматов цифрового кодирования звуковой информации с потерями. Он широко используется в файлообменных сетях для оценочной передачи музыкальных произведений. Формат может проигрываться практически в любой популярной операционной системе, на практически любом портативном аудиоплеере, а также поддерживается всеми современными моделями музыкальных центров и DVD-плееров.
В формате MP3 используется алгоритм сжатия с потерями, разработанный для существенного уменьшения размера данных, необходимых для воспроизведения записи и обеспечения качества воспроизведения очень близкого к оригинальному (по мнению большинства слушателей), хотя меломаны говорят об ощутимом различии. При создании MP3 со средним битрейтом 128 кбит/с в результате получается файл, размер которого примерно равен 1/10 от оригинального файла с аудио CD. MP3 файлы могут создаваться с высоким или низким битрейтом, который влияет на качество файла-результата. Принцип сжатия заключается в снижении точности некоторых частей звукового потока, что практически неразличимо для слуха большинства людей. Данный метод называют кодированием восприятия. При этом на первом этапе строится диаграмма звука в виде последовательности коротких промежутков времени, затем на ней удаляется информация не различимая человеческим ухом, а оставшаяся информация сохраняется в компактном виде. Данный подход похож на метод сжатия, используемый при сжатии картинок в формат JPEG.
Файлы mp3 мелодий имеют в конце файлов расширение ".mp3".
2.2. WMA мелодии
 Windows Media Audio — лицензируемый формат файла, разработанный компанией Microsoft для хранения и трансляции аудиоинформации.
Изначально формат WMA позиционировался как альтернатива MP3, но на сегодняшний день Microsoft противопоставляет ему формат AAC (используется в популярном онлайновом музыкальном магазине iTunes).
Номинально формат WMA характеризуется хорошей способностью сжатия, что позволяет ему «обходить» формат MP3 и конкурировать по параметрам с форматами Ogg Vorbis и AAC. Но как было показано независимыми тестами, а также при субъективной оценке, качество форматов всё-таки не является однозначно эквивалетным, а преимущество даже перед MP3 однозначным, как это утверждается компанией Microsoft. Особенно стоит отметить, что ранние версии формата (или его реализации) имели проблемы на низких скоростях потока. Также многие меломаны и владельцы цифровых плееров недолюбливают формат WMA за низкую стойкость к ошибкам. Если при кодировании/передаче файла WMA некоторая часть его повреждается, то воспроизведение файла становится невозможным, как после места повреждения, так и за несколько десятков секунд до него. (Для сравнения: при повреждении файла формата MP3, его всё ещё можно воспроизвести от начала до самого места повреждения, затем пропустить несколько секунд и воспроизвести дальше до конца; иногда же ошибки в несколько байт в файле MP3 бывают на слух малозаметны или не заметны вообще.) Однако данный формат постоянно развивается, так что можно предполагать, что качество будет оптимизироваться.
Большинство портативных аудиопроигрывателей поддерживает формат WMA наряду с MP3. Данный формат очень плохо поддерживается на альтернативных платформах (вследствие его закрытости).
Microsoft включила в WMA поддержку цифровой системы управления авторскими правами (DRM) (система защиты). Основным следствием её является невозможность прослушивать защищенные композиции на других компьютерах, кроме того, на котором композиция была загружена из музыкального магазина.
В последних версиях формата, начиная с Windows Media Audio 9.1, предусмотрено кодирование без потери качества (англ. lossless), многоканальное кодирование объёмного звука и кодирование голоса.
Не многие модели телефонов поддерживают проигрывание мелодий в формате WMA.
Файлы wma мелодий имеют в конце файлов расширение ".wma".
2.3. Мелодии ACC (форматы файлов .m4a, .mp4, .m4p, .aac)
 AAC (англ. Advanced Audio Coding) — собственнический (патентованный) формат аудиофайла с меньшей потерей качества при кодировании, чем MP3 при одинаковых размерах.
Также AAC — это широкополосный алгоритм кодирования аудио, который использует два основных принципа кодирования для сильного уменьшения количества данных, требуемых для передачи высококачественного цифрового аудио. Данный формат является одним из наиболее качественных, использующих сжатие с потерями, поддерживаемый большинством современного оборудования, в том числе портативного.
На 2008 год распространён значительно меньше, чем MP3 и другие альтернативные решения.
AAC (Advanced Audio Coding) изначально создавался как преемник MP3 с улучшенным качеством кодирования. Формат AAC, официально известный как ISO/IEC 13818-7, вышел в свет в 1997 как новая, седьмая, часть семьи MPEG-2. Существует также формат AAC, известный как MPEG-4 Часть 3.
3. Мелодии с компрессией без потери качества
На самом деле файлы в формате ogg, wma, m4a могут быть как с потерей качества, так и без все зависит конкретно от алгоритмов преобразования файлов.
3.1. Мелодии m4a (Apple Lossless)
 Apple Lossless (также известный как Apple Lossless Encoder, ALE, или Apple Lossless Audio Codec, ALAC) — это аудиокодек для сжатия цифровой музыки без потерь качества, разработанный Apple Inc.
Apple Lossless данные хранятся в контейнере MP4 с расширением .m4a. Хотя Apple Lossless имеет такое же расширение файла, как AAC, это не AAC: данный кодек схож с другими lossless-кодеками, такими как FLAC и др. Плееры iPod с док-разъемами (не shuffle) и свежей прошивкой могут воспроизводить звук формата Apple Lossless. В кодеке не используются какие-либо специфические средства цифрового управления правами (DRM), но использование DRM возможно, поскольку предусмотрено форматом контейнера.
Тесты показали, что сжатые ALAC файлы получаются размером примерно от 40% до 60% размера оригиналов в зависимости от вида музыки, подобно другим lossless-форматам. Кроме того, скорость, с которой он может быть декодирован, делает его полезным для устройств с ограниченной производительностью, таких как iPod.
Apple Lossless Encoder был представлен в качестве одного из компонентов QuickTime 6.5.1 28 апреля 2004 года и как функция iTunes 4.5. Кодек используется также в AirPort Express в AirTunes осуществления.
Декодер для формата Apple Lossless есть в свободной библиотеке libavcodec. Это означает, что любой мультимедийный проигрыватель на основе этой библиотеки, включая VLC media player и MPlayer, может проигрывать Apple Lossless-файлы.
Данный формат файлов обычно используется в телефонах и проигрывателях фирмы Apple.
3.2. Мелодии flac
 FLAC (англ. Free Lossless Audio Codec — свободный аудиокодек без потерь) — популярный свободный кодек для сжатия аудио. В отличие от кодеков с потерями Ogg Vorbis, MP3, FLAC не удаляет никакой информации из аудиопотока и подходит как для прослушивания музыки на высококачественной звуковоспроизводящей аппаратуре, так и для архивирования аудиоколлекции. На сегодня формат FLAC поддерживается многими аудиоприложениями.
FLAC (Free Lossless Audio Codec) - аудиокодек, сжимающий без потери качества (lossless), аналог Monkey's Audio. Разрабатывается компанией Xiph.Org, текущая версия 1.2.0.
FLAC является бесплатным, открытым (open source) и мультиплатформенным, подробную информацию о кодеке и его разработке можно получить на официальной странице проекта.
Коэффициэнты сжатия у FLAC немногим уступают Monkey's Audio, при этом время кодирования (сжатия) в формат FLAC примерно тоже, что и у Monkey's Audio, однако декодирование (разжатие) происходит значительно быстрее (см. результаты сравнения разных lossless кодеков).
FLAC очень популярен в осло-сети из-за мультиплатформенности - его можно использовать в Windows, Linux, Unix, и Mac OS X. Также существуют портативные плееры, поддерживающие проигрывание FLAC файлов.
4. Мелодии без компрессии
4.1. Мелодии wav
 WAV (WAVE) — формат файла-контейнера для хранения записи оцифрованного аудиопотока. Под Windows этот формат чаще всего используется в качестве оболочки для несжатого звука (PCM), когда для каждого отсчёта амплитуды сигнала выделяется определённое число бит. Однако, в контейнер WAV можно поместить звук, сжатый почти любым кодеком (но с воспроизведением таких файлов могут возникать проблемы).
Этот формат мелодий универсальный и поддерживается подавляющим большинством телефонов.
5. Другие звуковые форматы
5.1. Мелодии РАС
 Несколько особняком от остальных систем [ Информация из дневника Мистического Волка - http://www.liveinternet.ru/users/3199811/blog/ ] кодирования стоит формат РАС. Впервые это слово было произнесено в стенах Bell Labs/Lucent Technologies (кстати там же впервые появилось сокращение ААС) в самом конце 1997 года. Через некоторое время стали появляться очень интересные сообщения от других фирм-разработчиков которые не могли не заинтриговать интересующегося человека.
В середине лета известная фирма Celestial Technologies выпустила на всеобщее обозрение первую и до сих пор единственную программу для кодирования и воспроизведения звука в формате РАС - "Audio Library 1.0". Первое что бросается в глаза привычному к Wav-MP3-VQF человеку это то что файлов в формате PAC просто не существует... Во время своей работы программа создает базу данных состоящую из 8 файлов с расширением .TPS в отдельном каталоге, причем для воспроизведения необходимы минимум 7 из них (GREGLANG.TPS можно выкинуть) Если база данных состоит из нескольких композиций , то файлов все равно 8 - при добавлении новой песни в базу просто увеличивается размер файла SONGDATA.TPS. И во всем остальном программа удивляет. Хотя конечно на битрейте 64 звук уступает (пока !) МР3\128, качество звучания PAC \128 поражает воображение. Остается только удивляться как двое программистов работающих над этим проектом около года сумели настолько утереть нос отделу из 38 (!) трудолюбивых японцев работающих над VQF в фирме Yamaxa.
И немного о грустном - вопреки ожиданиям решить проблему переноса базы данных на CD-R так же просто как обойти 15-ти дневный лимит не получается. И хотя в Канаде и Норвегии уже можно купить 12 альбомов на одном CD - работают они далеко не на всех компьютерах, абсолютно не ясен вопрос о "streaming" через интернет и вообще о распространении файлов, и ко всему версия 1.0 Audio Library не содержит в своем составе преобразователя из Audio-CD в PAC. Ну что ж будем ждать выхода новой версии в марте от Celestial Technologies и давно обещанного и заранее хваленого (бетатестерами) релиза PAC от фирмы Lucent ":)
Формат PAC на данный момент является лучшим выбором для "занятых" людей и для желающих перевести свою аудио коллекцию в компьютерный формат. Качество звука и быстродействие замечательные , но в интернете на данный момент практически неприменим.
5.2. Мелодии VQF
 Наряду с широко известным на сегодняшний день форматом MP3 сравнительно недавно появился формат VQF, имеющий более высокую степень сжатия и качество воспроизведения.
Формат VQF основывается на технологии TwinVQ (Transform-domain Weighted Interleave Vector Quanization - векторное квантование с трансформными доменами и взвешенным чередованием), разработанной в Японии в лаболатории NTT Human Interface Labolatories (http://www.hil.ntt.co.jp/top/undex_e.html). Патент на использование этого формата принадлежит фирме NTT, однако основное программное обеспечение для работы с этим форматом предлагает фирма Yamaha. Компания Yamaha предлагает, пожалуй, лучшее программное обеспечение для создания и воспроизведения файлов VQF под маркой SoundVQ ( http://www.yamaha-xg.com/english/xg/index.html). При установке плеера одновременно инсталлируется подключаемые модули для воспроизведения файлов VQF в браузеры Netscape и IE.
Тесты показывают превосходство VQF по всем параметрам на нижних частотах и гораздо меньшее искажение формы сигнала с большим динамическим диапазоном (реальная музыка). Однако по завалу верхних частот звукового спектра VQF на 2-3 дБ уступает MP3 на частотах выше 15 кГц. Это впрочем, легко компенсируется настройкой эквалайзера плеера, что объективно ставит VQF на ступень выше по качеству звука по сравнению с MP3, но субъективное восприятие различных композиций в формате VQF дало начало затяжной полемике между приверженцами хорошо проверенного MP3 и VQF. Узкопрофессиональные споры не мешают сделать широкой интернетовской общественности выбор в пользу нового формата.
На текущий момент в сети Интернет можно найти довольно много музыкальных произведений в формате VQF, однако их количество и степень популярности значительно уступает MP3. Также значительно меньше существует программ-плееров и кодеров.
|
