Jak działa kompresja audio i czy naprawdę potrafisz odróżnić?

Reklama

Sposób, w jaki słuchamy muzyki przez lata znacznie się zmienił Ewolucja konsumpcji muzyki: jak się tu dostaliśmyPowstanie iPoda, odtwarzającego muzykę telefonu komórkowego i wielu platform mediów strumieniowych wszystko wskazuje na jeden prosty pomysł: muzyka jest ważna. Ale jak się tu dostaliśmy? Czytaj więcej . Epoka formatów fizycznych się skończyła, a pliki cyfrowe dominują.

Czy ty strumieniuj lub pobieraj swoją muzykę 4 powody, dla których już nie musisz być piratemChociaż niektórzy ludzie zawsze zamierzają pirować, dla większości jest teraz mniej powodów niż kiedykolwiek. Czytaj więcej , jest prawie na pewno w formatach takich jak MP3 lub AAC. Są one kompresowane do małych i wygodnych rozmiarów plików, aby osiągnąć to, usuwają dźwięk z oryginalnego nagrania.

W tym artykule przyjrzymy się, jak działa kompresja muzyki i czy ma to realny wpływ na to, jak naprawdę brzmi Twoja muzyka.

Jak działa kompresja

Muzyka cyfrowa jest nam najczęściej podawana - za pośrednictwem sklepów medialnych i usług przesyłania strumieniowego - w formatach wykorzystujących kompresję stratną. Aby skompresować plik - aby go zmniejszyć - dane są usuwane z oryginału i nigdy nie można ich przywrócić.

Te dane nie są usuwane losowo. Obsługiwane formaty plików psychoakustyka obejść ograniczenia ludzkiego słuchu, usuwając rzeczy, o których istnieniu nawet nie wiedzieliśmy.

Ludzki słuch działa w zakresie od około 20 Hz do 20 kHz, więc teoretycznie wszystko poza tym zakresem można usunąć bez naszej wiedzy. Nasz zasięg słyszenia również maleje wraz z wiekiem, więc nikt tak naprawdę nie słyszy tego samego.

Ten film pomaga zidentyfikować częstotliwości, które możesz usłyszeć. Wypróbuj go za pomocą słuchawek, ale w miarę postępów upewnij się, że ściszasz głośność, aby uniknąć uszkodzenia słuchu.

Ponadto dźwięki o wyższej częstotliwości są trudniejsze do usłyszenia, jeśli otaczają je głośniejsze dźwięki o niższej częstotliwości. Wytrwały rytm perkusji może na przykład zagłuszyć niektóre subtelności nagrania.

Kompresja wykorzystuje to zjawisko poprzez coś, co nazywa się „maskowaniem”. To tam głośniejsza, niższa częstotliwość zakrywa utratę wyższej, cichszej. Można to zrobić w całym zakresie częstotliwości, ale dźwięki powyżej 15 kHz są na nią szczególnie podatne.

Jednak istnieje oczywiście duży zakres możliwości usuwania pozornie bezużytecznych danych z nagrania audio niektórzy audiofile twierdzą usuwa to mniej namacalne cechy, takie jak nastrój i przestrzeń, i powoduje, że dźwięk jest bardziej dwuwymiarowy. Ostatecznie celem jest znalezienie równowagi między rozmiarem pliku a jakością.

Szybkość transmisji (lub szybkość transmisji)

Rozmiar pliku zależy od jego szybkości transmisji. Wiele osób uważa, że ​​szybkość transmisji bitów jest wskaźnikiem jakości, ale nie jest to takie proste. Bitrate mówi ci o poziomie stosowanej kompresji, więc daje niejasne wyobrażenie o tym, czego możesz się spodziewać, ale istnieje wiele innych czynników, które wpływają na jakość.

• Różne kodeki mają różne poziomy wydajności, więc dwa formaty plików zakodowane przy tej samej przepływności będą miały znacząco różną jakość.
• Nawet w tym samym formacie oprogramowanie używane do kompresji ma znaczenie. Niektóre kodery są lepsze od innych, a wiele oferuje nawet różne ustawienia jakości przy tej samej przepływności. Na przykład szybsze przetwarzanie oznacza niższą jakość wydruku.
• Rodzaj kompresowanego dźwięku jest niezbędny. Ludzki głos ma częstotliwość w zakresie od 85 Hz do 300 Hz i może obsłużyć znacznie większą kompresję bez utraty jakości niż muzyka orkiestrowa.

Szybkość transmisji jest mierzona w kilobitach na sekundę (kb / s). Płyty CD audio mają przepływność 1411 kb / s, co oznacza, że ​​na każdą sekundę utworu przypada 1 411,000 bitów danych. Pliki MP3 są teraz powszechnie kompresowane do 320 kb / s, a 60% oryginalnych danych jest wyrzucanych. Przy 128 kb / s to 90%.

Efekt sprzętu audio

Nie tylko nasze uszy decydują o tym, co możemy usłyszeć. Sprzęt audio, którego używamy, odgrywa ważną rolę.

Pod pewnymi względami zestaw tanich wkładek dousznych znacznie bardziej wybacza skompresowany dźwięk, ponieważ nie są one w stanie obsłużyć pełnego zakresu dynamiki nieskompresowanej muzyki. Innymi słowy, zły sprzęt audio sprawia wszystko brzmi źle.

Nawet droższe słuchawki mogą czasami być dostrojone do określonych częstotliwości (na przykład basów), co może sprawić, że inne częstotliwości - i niuans nagrania - będą niesłyszalne.

The najlepsze słuchawki 10 warunków, które powinieneś wiedzieć, aby zidentyfikować najlepsze słuchawkiW tym przewodniku przejdziemy przez żargon i pokażemy, co naprawdę oznaczają kluczowe specyfikacje słuchawek i dlaczego - lub jeśli - mają znaczenie. Czytaj więcej a głośniki będą jednak mogły odtworzyć nagranie zgodnie z pierwotnym przeznaczeniem, i jest ich więcej niż w stanie pokazać różnicę między muzyką skompresowaną i nieskompresowaną do wymagających ucho.

Co usuwa kompresja

ZA badanie Ryana Maguire'a w Virginia Center for Computer Music doskonale ilustruje działanie kompresji.

Korzystanie z piosenki Suzanne Vega Tom's Diner jako przykład - piosenka używana w testach odsłuchowych podczas opracowywania formatu MP3 - Maguire skutecznie odjął 128 kb / s utworu MP3 z nieskompresowanej wersji, który ma pozostać tylko z dźwiękami, które zostały usunięte podczas kompresja.

Oto, co zostało usunięte:

Raczej przeczy to przekonaniu, że kompresja usuwa tylko niesłyszalne dźwięki. Ale w jakim stopniu jesteś świadomy braku tych dźwięków?

Z tego samego badania, oto nieskompresowana wersja:

I wersja 128kbps:

Skoro już wiesz, co zostało usunięte, czy możesz odróżnić?

MP3, Ogg Vorbis i AAC

MP3 to najbardziej znany format muzyki cyfrowej, używany przez serwisy takie jak Amazon MP3 i Google Play i obsługiwany przez prawie każde urządzenie 3 Świeże i lekkie odtwarzacze muzyki do odtwarzania plików MP3 w systemie LinuxJeśli jesteś użytkownikiem Linuksa, który kocha muzykę, prawdopodobnie zauważyłeś, że odtwarzacze audio są we wszystkich kształtach i rozmiarach, od alternatyw iTunes do lekkich aplikacji. Jaki lekki odtwarzacz muzyki wybrać? Czytaj więcej , aplikacji lub usługi w chmurze, które mogą odtwarzać muzykę.

Ogg Vorbis został opracowany jako otwarty rywal do formatu MP3 i jest używany przez Spotify w trzech szybkościach transmisji: 96 kb / s dla „normalnej” jakości na urządzeniach mobilnych, 160 kb / s dla „Standardowej” jakości na komputerze stacjonarnym i „wysokiej” jakości na telefonie komórkowym oraz 320 kb / s dla jakości „wysokiej” na komputerze stacjonarnym i „Ekstremalnej” jakości na mobilny.

AAC to format, który zyskał popularność dzięki wykorzystaniu go przez Apple w iTunes i jest teraz używane w Apple Music Pierwsze kroki w Apple Music - co musisz wiedziećPo zakupie Beats w zeszłym roku, Apple wreszcie wypuściło na rynek swoją usługę przesyłania strumieniowego muzyki. Czytaj więcej także. Jest również używany do innych usług przesyłania strumieniowego, w tym Tidal, Deezer i Pandora. Apple Music wykorzystuje przepływność 256 kb / s, podczas gdy inne usługi oferują poziomy jakości do 320 kb / s.

Te trzy formaty działają na tych samych zasadach, ale działają na różne sposoby i odrzucają różne fragmenty danych. Z tego powodu nigdy nie należy transkodować pliku z jednego formatu na inny, ponieważ spowoduje to znacznie gorszą jakość.

MP3 wyprzedza inne formaty o kilka lat i chociaż dało mu to przewagę na rynku muzyki cyfrowej, oznacza to również, że jest mniej wydajny niż jego konkurenci.

Istnieje wiele bardzo technicznych powodów. Jednym z przykładów jest to, że zarówno Ogg Vorbis, jak i AAC używają średniej szybkości transmisji bitów zamiast stałej szybkości transmisji bitów MP3. Umożliwia im to uzyskanie porównywalnej jakości przy mniejszych rozmiarach plików.

320 kb / s jest często określane jako standard branżowy. Wielu opisuje to również jako jakość CD, gdzie nie można już odróżnić skompresowanego i nieskompresowanego.

Kompresja bezstratna

Kompresja dźwięku nie zawsze jest stratna. FLAC - mocno promowany jako unikalny punkt sprzedaży Tidal Dlaczego usługa strumieniowego przesyłania muzyki Jay Z jest skazana na porażkęJay Z ponownie uruchomił Tidal, usługę strumieniowego przesyłania muzyki, którą nabył za 56 milionów dolarów. Tidal ma 99 problemów, a wysokość jest jedna. Czytaj więcej - a Apple Lossless zapewnia bezstratną kompresję. Jakość plików w tych formatach jest zasadniczo taka sama jak w pliku WAV. Rozmiar pliku jest również znacznie mniejszy, choć nadal około dwa razy większy niż w przypadku formatów stratnych.

Te formaty są muzycznym odpowiednikiem pliku ZIP. Enkoder usuwa nadmiarowość danych Jak działa kompresja plików?Jak działa kompresja plików? Poznaj podstawy kompresji plików i różnicę między kompresją stratną a bezstratną. Czytaj więcej , i może zmniejszyć oryginalny plik nawet o 50%. Ponieważ jest bezstratny, nie ma żadnych ustawień jakości podczas kodowania pliku, ale należy go również zdekodować podczas odtwarzania. To sprawia, że ​​wymaga więcej zasobów.

Czy słyszysz różnicę?

Niezależnie od tego, jakiego używasz skompresowanego formatu, głównym pytaniem jest, czy możesz zauważyć różnicę między nim a nieskompresowaną alternatywą.

Z pewnością przy kompresji 128 kb / s lub niższej artefakty (zniekształcenia) będą zauważalne w większości formatów. Poza tym Twoje wrażenia mogą zależeć od jakości słuchawek lub głośników.

Możesz to przetestować samodzielnie za pomocą różnych testów w ciemno online. W mp3ornot.com możesz porównać pliki MP3 zakodowane z szybkością 128 kb / s i 320 kb / s. Tidal pozwala przetestować jego bezstratny dźwięk (i wypróbowuje go jako test twojego sprzętu audio, na wypadek, gdybyś nie mógł powiedzieć różnicy). I jest kolejny fajny test w NPR Music.

Alternatywnie możesz przetestować własną muzykę za pomocą Lacinato AMX aplikacja na Windows, Mac lub Linux. Po prostu dodaj utwory zakodowane w różnych formatach lub bitrate i sprawdź, które wolisz.

Czy potrafisz odróżnić muzykę stratną od bezstratnej? Czy masz ulubiony format i czy możesz go uniknąć? Dźwięk w komentarzach poniżej.

Zdjęcia: Słuchawki Grado przez Jonathan Grado