Аудио без потерь

🕛 28.04.2008, 14:47

Музыка является неотъемлемой частью повседневной жизни, как, например, чашка кофе. Сейчас много у кого есть стационарный плеер, вместимость некоторых просто поражает. Например, четвертое поколение iPod в 2004, имело объем жесткого диска 40 Гб. Сегодня, существует модели с вместимостью свыше 160 Гб. С увеличением свободного места, отпадает необходимость выбирать между качеством и размером аудиофайла, а это значит, формат МР3 постепенно может уйти в тень, дав дорогу форматам с более высококачественным звучанием.

С расхожим утверждением о том, что файл в МР3 с частотой 320 кбит/c аналогичен по звучанию WAV, можно поспорить. При прослушивании через дешевые «наушники-вкладыши» разницу ощущить будет сложно, но при наличии качественной звуковой карты в плеере или на компьютере разница ощущается. Несмотря на хороший звук, WAV-файлы все же имеют недостаток - они занимают слишком много места на любых носителях. В современном мире, во всем стремящемся к оптимизации и упрощению, появился способ уменьшения размера аудиотрека, при полном сохранении его качества на прежнем уровне.

Данная процедура называется сжатием без потерь (lossless audio), - то есть это особый метод компрессии, когда обрабатываемый файл может быть восстановлен в исходном состоянии с точностью до бита.

Осуществить подобную операцию сжатия можно при помощи различных lossless audio кодеков. Они «сожмут» звук в высоком качестве, существенно уменьшая его объем, но, не теряя при этом ценной информации. Основным достоинством таких кодеков будет то, что они могут сжимать аудиофайлы с последующей возможностью их восстановления в первоначальном виде, а также то, что сжатые треки могут воспроизводиться на компьютере, опять же без потери в качестве.

Многие из кодеков разрабатываются энтузиастами, являются открытыми и общедоступными. Они постоянно обновляются и дополняются. Кроме того, почти у каждого кодека есть собственная графическая оболочка, которая облегчает работу с ним.

Часть 1. Кодеки бывают разные
FLAC - бесплатный кодек с открытым форматом. Обладает высокой компрессией, плагинами для современных проигрывателей.

Одним из первых lossless кодеков является FLAC (Free Lossless Audio codec), первая версия которого была выложена на сайте SourceForge в далеком 2000 году. С тех пор кодек активно дорабатывается и совершенствуется создателем Джошем Колсоном, вплоть до настоящего времени. Одним главных достоинств кодека остается открытость его формата, что хорошо видно из самого названия кодека.

FLAC состоит из базовых кодеков и декодеров, самой утилиты flac (она выполняет сжатие и распаковку файлов .flac), а также различных плагинов для проигрывания. Само сжатие при помощи данного кодека отличается быстротой, а выходной файл оказывается в разы меньше исходного WAV-файла. С развитием кодека у него появилась улучшенная модификация flake, отличающаяся еще более качественной компрессией, дополнительными режимами кодирования, а главное многократным увеличением скорости обработки файла.

FLAC популярен благодаря своей качественной работе, а также тому, что поддерживается такими известными устройствами как iPod, Sony Walkman, iAudio. Для примера, коллекция 500 лучших песен современности по версии журнала «Rolling Stone» вышла именно в формате FLAC.
Monkey’s Audio - один из наиболее популярных форматов lossless audio. Имеет множество достоинств среди которых высокая степень сжатия файлов.

Но кроме FLAC существуют и другие проверенные временем кодеки. Например, Monkey’s Audio, созданный Мэтью Эшландом в 2002 году. С момента своего создания кодек претерпел значительные изменения, в последнюю версию добавился широкий спектр возможностей. Кодек использует расширение .ape в него и конвертируются файлы. При самом сжатии не происходит потери качества, к тому же кодек отличается высокой скоростью работы и низкой затратой ресурсов. Monkey’s Audio, пожалуй, один из лучших lossless-кодеков потому что его процентное сжатие порой оказывается лучше чем у кодека FLAC. С другой стороны официально Monkey’s Audio выходит лишь для платформы Windows, но поддерживается и Linux, во время, как FLAC - кроссплатформенный кодек.
WavPack - известный кодек способный работать в «гибридном» режиме который делает кодек уникальным.

Еще один популярный кодек, WavPack, был разработан Дэвидом Бриантом. Релиз версии 4.1 состоялся в сентябре 2004, кодек с тех пор активно дорабатывался и модифицировался. Одно из основных достоинств WavPack в его скорости работы. Действительно, даже FLAC по скорости компрессии уступает данному кодеку. И, кроме того, обладая высокой скоростью, WavPack качественно сжимает и восстанавливает файлы, (8, 16, 24, 32 битные WAV). WavPack знаменит своим «гибридным» режимом, когда программа создает несколько файлов (один из которых корректирующий), небольших по размеру, но высококлассных по звучанию.

Можно использовать другой популярный кодек True Audio (TTA) который был представлен в 2005 году. TTA основан на адаптивных фильтрах, и по структуре он довольно прост. Кроме того, кодек обладает аппаратной поддержкой, а качество его компрессии не уступает другим известным кодекам. TTA сжимает WAV файлы без потерь (8, 16, 24 бит, сжатие в зависимости от файла будет 30%-70%) имеет способность кодировать в режиме реального времени, проверку CRC.
AAC (Advanced Audio Coding) - современный кодек обладающий большой аппрататной поддержкой. Также формат ACC активно используется в популярном проигрывателе iTunes, что безусловно способствует его продвижению.

Нельзя не упомянуть популярный ныне кодек AAC (Advanced Audio Coding), созданный содружеством таких компаний как Nokia и Sony Dolby. Формат задумался как возможный для аппаратной поддержки еще в далеком 1997 году. Однако популярность кодек начинает приобретать где-то с 2005 года, в момент активного развития мобильный устройств с большим объемом памяти. Потому что AAC удачно поддерживается многими портативными плеерами, такими как Apple iPod, а также мобильными устройствами (Nokia, Motorola). Также формат ACC активно используется в популярном проигрывателе iTunes, что, безусловно способствует его продвижению. Его преимущества в том, что он обладает высокой частотой до 96 кГц (частота MP3 в разы меньше), а также многоканальностью (до 48 каналов). Звук в AAC будет отличаться высоким качеством, а аудиотрек будет занимать совсем немного места на жестком диске.

В чем-то похож на него и Apple Lossless (ALAC), который также дружит с современными мобильными устройствами вроде iPod и iRiver, потому что данный кодек представляет компания Apple Computer, использует контейнеры MP4 или MOV. Деятельность свою кодек начал в 2004 году. Правда, тогда он выступал составной частью известного плеера QuickTime, но весной 2005 получил самостоятельную жизнь.
TAK
Лицензия: freeware
Поддержка: Me/2k/XP
Размер дистрибутива: 2,1 Мб
Скачать
Высокоскоростной кодек, созданный совсем недавно, но активно развивающийся среди своих собратьев.

Для сжатия аудио в формат lossless также можно использовать и другие кодеки. Например, интересен кодек TAK, разработанный в Германии Томасом Беккером в конце 2007 года. Несмотря на свой юный возраст, кодек набирает все больше популярности, благодаря тому, что обладает высокой степенью сжатия и скоростью обработки файлов. Может сжимать 8,16, 24 битные WAV-файлы. По сравнению, например с WavPack разница заметна ощутима. Нельзя сказать, что кодек превосходит FLAC или, например Monkey’s Audio, однако его активное развитие сулит кодеку неплохое будущее.

Кодек имеет графическую оболочку FLAC Frontend, удобную и простую в обращении. С ее помощью можно перевести файлы FLAC обратно в WAV. Имеется уровень кодировки (от одного до пяти), а также программу FLACDrop, в которую достаточно перетащить мышью желаемый файл, после чего начнется его обработка. Скорость не очень большая, но все равно, эта графическая оболочка будет приятным дополнением к кодеку. Основное ее достоинство, небольшие размеры и очень удобный и мобильный способ обработки файлов.

Представленный ранее кодек TAK также имеет свою графическую оболочку: Tak Lossless Audio Compressor с простым и понятным интерфейсом. Одно из ее достоинств в том, что программа не требует установки на компьютер. Обработка WAV-файла (37 Мб) в программе занимает около пяти секунд что вместе с внушительной степенью сжатия (сжатие трека «весом» 37,6 Мб больше чем на 45%) положительно характеризует данную программу. В настройках можно поставить/убрать флажок «расширение MMX» - набор специальных команд для мультимедиа, поддерживаемых на аппаратном уровне. Во время компрессии/декомпрессии также имеются различные настройки: указание места выходного файла, размер потока, а также представлена таблица для кодировки с набором специальных ключей-команд определяющий характер обработки файла. Процентное сжатие, затраченное время показывается после обработки файла по трем параметрам Compression/Duration/Speed. Имеются плагины для аудио проигрывателей (например, для WINAmp, XMPlay). Программа отличается небольшими размерами и простотой в обращении. К недостаткам можно отнести небольшой набор функций, и слишком простой дизайн.

WavPack также имеет графическую оболочку WavPack Fronted, небольшую, но с неплохим рядом функций по обработки файла. Среди настроек четыре режима обработки (very fast/fast/normal/high), три вкладки (lossless/unpack/hybrid). Программа отличается малыми размерами и удобным интерфейсом. Однако функциональные возможности также как и у FLAC Frontend весьма небольшие. К тому же сам WavPack не имеет аппаратной поддержки.

Monkey’s Audio представляет собой одноименную программу с несколько более удобным и разноплановым графическим интерфейсом, в отличие от других оболочек (FLAC Fronted, WavPack Fronted). В настройках есть пять вариантов обработки файлов (fast/normal/high/extra high/insane), а также два варианта контроля обработки quick/full, указание места выходного файла, варианты его обозначения, редактор тегов и т.д.

Сама обработка занимает совсем мало времени. WAV файл размером 37,6 Мб (режим high) обрабатывается около девяти секунд, выходной файл весит почти вдвое меньше оригинала - 20 Мб. Обратная декомпрессия файла занимает примерно столько же времени, качество и размер трека такие же, как и до компрессии. В режиме Fast уменьшается время сжатия, но оно не такое плотное, как в режиме high, и немного страдает качество, хотя, скорее всего разницу вы не почувствуете. Программу отличает наличие множества дополнительных функций, что делает ее одной из лучших оболочек для lossless кодеков среди представленных.

Тестируемый трек: Apocalyptica - Enter Sandman
Время: 3:43
Размер: 39 473 660 Байт
Формат: WAV
Битрейт: 16 бит
Название кодека Сжатие (байт) Наличие и «вес» графической оболочки Загрузка стандартного процессора Размер кодека
FLAC 18 750 060 Есть (97 Кб) 60-75% 2,61 Мб
TAK 19 804 Есть (1,5 Мб) 36-60% 2,1 Мб
TTA 22 155 264 Нет 40-60% 55 Kb
WavPack 22 454 751 Есть (730 Кб) 40-50% 667 Kb
Monkey’s Audi- 20 266 352 Есть (2 Мб) 50-70% 1,24 Mb
Apple Lossless 23 488 122 Не обнаружена 40-60 % 71,7 Kb

Заключение

Все представленные кодеки обладают возможностью сохранять качество звукового файла, уменьшая размеры файла. Пользователю, который ищет чистого звучания любимых композиций, они окажут неоценимую помощь. Ведь, несмотря на то, что на сегодняшний день вместимость винчестера может быть огромной, хранить всю музыкальную библиотеку в WAV вряд ли кому-нибудь представится целесообразным. А вот множество файлов в формате lossless audio, это совсем другое дело. Места они будут занимать в разы меньше чем оригинальный формат аудио, а по звучанию будут идентичны.

Однако важно выбрать кодек, который подойдет именно Вам. В общем, свой выбор можно остановить на трех популярных кодеках: FLAC, Monkeys Audio, WavPack. Они наиболее качественно сжимают аудиофайлы, без потери ценных данных. FLAC является универсальным, потому как обладает широкой аппаратной поддержкой. В этом он в чем-то похож на современный TAK, но последний хоть порой и выигрывает в скорости и качестве, не обладает такой широкой аппаратной поддержкой.

И если уж приоритетной задачей является совместимость кодека с мобильным устройством или проигрывателем, то тут особо стоит отметить два кодека, это AAC обладающий широкой аппаратной поддержкой и разработанный компанией Apple кодек ALAC. Если у вас имеется плеер из серии iPod, использовать эти кодеки будет весьма кстати.