Který formát má nejlepší zvuk?

Porozumět digitálním audio formátům není vůbec jednoduché. Ještě obtížnější je vyvodit jednoznačný závěr, v jakém formátu je lepší hudbu poslouchat. Když se podíváte na srovnávací tabulku zvukových formátů na Wikipedii, začnou se vám ze sloupců mlčících čísel vlnit oči. Zkusme přijít na to, co se za tím skrývá.

Udělejme si hned rezervaci, že článek hovoří POUZE o obecných charakteristikách a nebude obsahovat některé podrobnosti.

Existuje analogový a digitální.

Analog je dobrý, ale krátkodobý a nepohodlný. Proto se analogová média, navzdory vysokému prodeji vinylů, nevrátí.

Digitální zvuk může být tří hlavních typů:

• ve formátu, který nepoužívá kompresi;
• ve formátu, který používá bezeztrátovou kompresi;
• ve formátu, který používá ztrátovou kompresi.

Na první pohled jsou slibnější formáty využívající bezeztrátovou kompresi. Není tomu tak vždy. Ale o tom později. Nekomprimované formáty nemají žádný jiný účel než ukládání hlavních nahrávek potřebných při vytváření zvukového obsahu. Snadněji se obnovují. Zbytečný pro ukládání a poslech domácích nahrávek.

Z mnoha parametrů digitálního zvuku by se měl uživatel zajímat především o vzorkovací frekvenci (přesnost digitalizace analogového signálu v čase), bitovou hloubku (přesnost digitalizace z hlediska amplitudy – hlasitosti) a bitovou rychlost (tj. množství informací obsažených v souboru za sekundu).

Dnes budeme mluvit o ztrátě.

Pro komprimovaný zvuk je velmi důležitý koncept psychoakustického modelu – představa vědců a inženýrů o tom, jak člověk vnímá zvuk. Ucho vnímá celé spektrum akustických vln, které k němu přicházejí. Mozek však signály zpracovává.

Referenční hodnota lidského slyšitelného rozsahu je od 16 Hz do 20 kHz, ale člověk není schopen současně slyšet a vnímat všechny přicházející zvuky.

Sluch je diskrétní a jeho vnímání zvuku je nelineární.

Moderní psychoakustické modely odhadují lidský sluch poměrně přesně a neustále se zlepšují. Ve skutečnosti, navzdory ujišťování milovníků hudby, hudebníků a audiofilů, se pro průměrně netrénované ucho stalo originální MP3 v maximální kvalitě extrémně vnímatelné. Existují výjimky, ty nemohou než existovat. Při slepém poslechu ale nejsou vždy snadno rozpoznatelné.

Formáty využívající psychoakustické kompresní modely

Takových formátů pro ztrátovou kompresi zvuku je poměrně hodně. Nejběžnější jsou dnes následující.

OGG (Vorbis)

Obecně je soubor s příponou *.ogg „kontejner“: může obsahovat několik zvukových nahrávek s vlastními značkami a charakteristikami. Nejčastěji jsou soubory v něm uložené komprimovány kodekem Ogg Vorbis, i když lze použít i jiné, včetně MP3 nebo FLAC.

Mezi jeho hlavní výhody patří široká škála možných parametrů kódování: vzorkovací frekvence zvuku může dosáhnout 192 kHz, bitová hloubka – 32 bitů. Ve výchozím nastavení používá OGG proměnný datový tok (i když to není při zobrazování vlastností uvedeno), který může být až 1 kbps.

MP3

Na rozdíl od bezplatného OGG byl MP3 vyvinut Fraunhofer Society, sdružení ústavů aplikovaného výzkumu v Německu, což je velmi důležité pro moderní akustiku. Mezi audiofily je to mimochodem extrémně respektovaná společnost, i když to neradi přiznávají. Jejich vývoj je ale bedlivě sledován.

Na rozdíl od OGG může mít jak variabilní (VBR), tak konstantní datový tok (CBR). Mimochodem, právě díky MP3 se zjistilo, že ne každou nahrávku lze kvalitně zakódovat s proměnným bitratem (viz důvody výše; kódovací algoritmy a jejich výsledky se v tomto případě mohou při kódování stejného zdroje lišit) .

Vzhledem k pokročilému věku má MP3 značná omezení: bitová hloubka může být 16–24 bitů, vzorkovací frekvence je vyjádřena pouze v diskrétních hodnotách (8, 11,025, 12, 16, 22,05, 24, 32, 44,1, 48 ), přenosová rychlost je omezena na 320 kbit/s V běžné MP3 verzi je navíc počet kanálů omezen na dva.

AAC

Stejné hrábě, jen z profilu. Také rozvoj Fraunhofer Society. Později a používá jiný psychoakustický model, modernější. Veřejně dostupné informace nám umožňují učinit závěr: ano, podařilo se jim vylepšit vlastní tvorbu.

I na základě nejjednodušších čísel je AAC flexibilnější formát. Bitová hloubka souborů získaných pomocí tohoto vývoje se pohybuje od 16 do 24, vzorkovací frekvence, pokud je to žádoucí, také umožní neztrácet zvukový obraz a leží v rozsahu 8–192 kHz. Datový tok se obecně blíží toku bezeztrátových formátů (až 512 kbps), přičemž maximální počet kanálů souborů AAC dosahuje 48.

Jaký formát je rozhodně nejlepší?

Pokud uvážíte, že AAC je MP3 přepracované o deset let později, pak je volba ve prospěch. V případě potřeby má smysl porovnávat pouze MP3 a OGG. Podívejme se na obrázky, které vytvořil respektovaný Andrey Aspidov z ixbt.com:

Grafy ukazují dobré AudioCD, komprimované OGG s proměnným bitrate 350 kbps a MP3 využívající Lame. Čím níže je graf, tím se zvuk blíží originálu. Ukazuje se, že je to velmi zajímavý obrázek. Nehledě na to, že MP3 jasně ořezala vysoké frekvence, na rozdíl od OGG, které vykazuje roll off pod 2 kHz.

Neméně zajímavé věci prozrazuje i časově-frekvenční rozložení zvuku. Při konstantním datovém toku 320 kbps je MP3 téměř totožná s originální nahrávkou. Zdá se, že nyní vše do sebe zapadá. Ale. Ve skutečnosti se všechno ještě více zamotá.

Proč vůbec používat ztrátový, když je k dispozici bezeztrátový?

Faktem je, že většina analogových nahrávek neobsahuje takové množství informací, které by bylo nutné ukládat ve vysoce kvalitních formátech. Nezapomeňte, že nativní vzorkovací frekvence pro CD je 44,1 kHz, kvantizace je pouze 16 bitů.

Předchozí grafy dobře demonstrují vysokou věrnost přenosu MP3. Ale pro audiokazetu nebo magnetickou pásku (pokud se samozřejmě nejedná o master kazetu) jsou vlastnosti AudioCD nedosažitelné. A pro masové studiové vybavení se relativně nedávno objevila možnost nahrávat analogový zvuk odpovídající AudioCD. Nemá smysl digitalizovat do FLAC (a zejména do WAV) koncertní záznam nebo záznam z předdigitální éry, zvláště ty vyrobené z magnetických médií. Neobsahují spektra a množství informací, které mohou kontejnery uložit bez komprese.

Co se dnes změnilo

Jde o vzácného zvukaře, který pořizuje digitální master nahrávku (která je následně reprodukována na fyzické médium), s využitím moderních technologií naplno. Šance, že 24bitová stopa je ve skutečnosti pouze 16bitová, je proto extrémně vysoká.

Analogový vysoce kvalitní záznam na vysoce kvalitním zařízení je dnes ještě obtížnější najít – pokud mezi fanoušky takového zvuku. Jde například o Jacka Whitea, bývalého lídra White Stripes. Některé jeho nahrávky přitom patří k lo-fi variacím a hledání transcendentálních zvukových charakteristik tracku se tam stává jakýmsi potěšením pro gurmány.

Pokud si představíte ideální zdroj, pak komprimovaný soubor najde jen trénované ucho nebo poslech na kvalitním audio zařízení. A na základě toho (a nezapomenout na vnímání) stojí za to vyvodit následující závěr:

Nezbytným a dostačujícím pro zařízení střední cenové kategorie je AAC, při jehož absenci (a při absenci zdrojů kódovaných v AAC) – MP3 s konstantním bitrate 320 kbps, vytvořené pomocí kodeku Lame 3.93 (doporučené dekódovací klíče : –cbr -b320 -q0 -k -ms).

Výjimkou jsou nahrávky, které byly původně zachyceny ve vysoké kvalitě, jako jsou nahrávky nahrané na DVD-Audio, SACD nebo nahrávky, které byly původně kompilovány v DSD (nebo podobném formátu) s vysokým datovým tokem.

Vadim

Jmenuji se Vadim a zajímám se o elektronickou hudbu, fotografii, design a sociální sítě. Publikoval jsem také články pro začátečníky i zkušené DJs.

Nyní se plně věnuji své firmě Coma Web Development, kde děláme weby na WordPressu.

1. Audiofilský dav je strašně snobský. Poradci prodejen koulí očima, upravují si brýle a opovržlivě cvakají jazykem: „Bezdrátová sluchátka? Vážně? Cestou ztratíte polovinu kvality.“ Připadáte si, jako byste se vrátili do školy, neudělali jste domácí úkol a bylo vám to řečeno. Nejsem profesionál, jen velmi rád poslouchám hudbu. Takže jsem se prodíral houštinou teorie a píšu tento článek, abych se dostal na dno problémů s kvalitou zvuku a řekl vám, jak získat více zábavy z vašich oblíbených skladeb.

2. Toto je článek o základech Hi-Fi pro fandy a nadšence. Sám jsem amatér, ale prodíral jsem se houštím teorie, takže se věnuji problematice kvality zvuku a řeknu vám, jak získat více zábavy z vašich oblíbených skladeb. Pojďme si porozumět termínům a probrat, kde začít na cestě ke kvalitnímu zvuku. Prosím profesionály a snoby, aby prošli kolem, nic nového tu pro vás nebude.

Teorie: základní pojmy

Bitová rychlost: Množství dat potřebných k uložení jedné sekundy zvuku se měří v kilobitech za sekundu. Čím vyšší je, tím detailnější zvuk získáme. Například maximální datový tok pro formát MP3 je 320 kbps. Tento zvuk je téměř bez ztráty kvality.

Vzorkovací frekvence: počet vzorků za sekundu zvukového záznamu. Například standardní frekvence pro CD, kde je zvuk zaznamenán prakticky beze ztrát, je 44,1 kHz. To znamená, že za 1 minutu záznamu je 2 646 000 vzorků. Lidsky řečeno, čím vyšší je vzorkovací frekvence, tím detailnější a blíže originálu je zvuk.

Dynamický rozsah: rozdíl mezi nejtišším a nejhlasitějším zvukem ve zvukové nahrávce, měřený v bitech. Standard pro CD a formáty s vysokým rozlišením je 16 bitů. Pouze profesionální hudebníci potřebují více, používají rozsah 24 bitů. Běžný uživatel rozdíl mezi 16 a 24 bity s největší pravděpodobností neuslyší.

Ztrátový: algoritmy komprese dat se ztrátou kvality. V našem případě ztrátové komprimované formáty hudebních souborů. Nejběžnější z nich je MP3. Byl vynalezen již v devadesátých letech ke kompresi zvuku téměř bezeztrátově. MP3 výrazně snižuje velikost souboru, ale zároveň snižuje kvalitu zvuku. Během komprese se ztratí některé zvukové informace, například všechny „tiché“ zvuky nad 17 kHz a všechny basy pod 40 Hz. Pro zvukové fajnšmekry jsou takové ztráty značné, znemožňují slyšet hudbu v původní podobě, jak ji autor zamýšlel.

Bezeztrátový: algoritmy komprese dat bez ztráty kvality. Jde o nahrávky začínající na bitrate 1411 Kbps – podobně jako u CD. Nejznámějšími formáty jsou FLAC (Free Lossless Audio Codec) a WAV (waveform). FLAC umožňuje bezeztrátovou kompresi hudby, zatímco WAV je nekomprimovaný formát. Soubory ve formátu WAV váží hodně, asi 40-50 MB na skladbu. Nejčastěji se proto v běžném životě setkáte s formátem FLAC.

Hifi: technologie přenosu zvuku s vysokou věrností. Doslova, Hi-Fi – High Fidelity, “vysoká přesnost”. Hi-Fi zachovává detaily a nuance zvuku. Nejčastěji se tímto pojmem rozumí zvuk MP3 s vysokým bitrate.

Hi-Res: Zvukové formáty s vyšším rozlišením. Na rozdíl od Hi-Fi znamenají širší frekvenční rozsah. Toto je stejná hudba ve FLAC a dalších bezztrátových formátech.

Praxe, část první: jak poslouchat hudbu bez ztráty kvality

Začnu tím, že snobští poradci v obchodě mají pravdu: na bezdrátová sluchátka a reproduktory je lepší zapomenout. Faktem je, že standard Bluetooth se ještě nenaučil přenášet bezeztrátovou hudbu: v procesu přenosu zvuku z médií do sluchátek je zvuk komprimován, přenosová rychlost klesá a kvalita klesá. Pokud chcete poslouchat hudbu bez ztráty kvality, vraťme se ke starým dobrým drátům.

Nemohu doporučit konkrétní model sluchátek – vše závisí na vkusu. Značky jako Sennheiser, AKG, Audio-Technica, Beyerdynamic, Sony jsou považovány za důvěryhodné. Každý model má své klady a zápory, lépe přenáší vysoké či nízké frekvence, některé jsou příjemnější na poslech jazzu, jiné hip-hop. Hlavní rada zde zní: zajděte do obchodu, který se specializuje na audio zařízení a poslouchejte, dokud nenajdete tu svou. Jednou jsem například šel do obchodu pro Sennheiser, ale nakonec jsem si vybral KEF, o kterém jsem před tím dnem nikdy neslyšel.

Dobrou zprávou je, že i když audiofilové nakrčí nos, stále můžete poslouchat bezeztrátově ze smartphonu. Důležité je zde toto: v zásadě je zvuk při přenosu ze smartphonu komprimován, a to i do kabelových sluchátek. Tomu se lze vyhnout přidáním dalšího odkazu na sluchátka + telefonní systém – zesilovač.

Zesilovač nebo DAC – digitálně-analogový převodník – je bezztrátový způsob, jak převést zvuk z digitálního zvuku, který je uložen v paměti smartphonu, na analogovou nebo zvukovou vlnu. V dnešní době mají obchody vynikající výběr přenosných DAC, které lze připojit k jakémukoli telefonu nebo počítači. Jsou menší než flash disk, váží pár gramů, ale zároveň dramaticky zlepšují zvuk hudby ve sluchátkách.

Opravdoví audiofilové raději poslouchají hudbu doma, ze stacionárních přehrávačů s dobrou akustikou. Některé na vinylu nebo CD, jiné digitálně ve formátu FLAC. Ale to je téma na samostatný článek, k této úrovni audiofilie je potřeba přistupovat postupně. Hned na začátku, bez přípravy, prostě neuslyšíte žádný rozdíl, i když utratíte statisíce za sestavení působivého Hi-Res nastavení doma.

Cvičení, část druhá: kde získat bezeztrátovou hudbu

Analogová média

Nejvyšší datový tok a detaily zvuku se nacházejí v analogových médiích. Jedná se o vinylové desky a old school CD. Toto je opět zábava pro audiofily. Znamená to, že sedíte doma a posloucháte vinyly z gramofonu s drahým zesilovačem nebo se touláte po městě s CD přehrávačem, jako Anton Gorodetsky v „Noční hlídce“. Není to moje volba. Navíc většina uživatelů – stejně jako v případě dynamického rozsahu – rozdíl prostě hned tak neuslyší.

Streamování

Naštěstí je mnoho jako já a technologie dospěla do bodu, kdy lze streamovat hudbu ve vysokém rozlišení. Studoval jsem, co je dostupné ze streamování na ruském a světovém trhu.

Přílivový и Qobuz – nejznámější zahraniční streamovací služby pro poslech hudby ve formátu FLAC. Oba nejsou k dispozici v Rusku a fungují pouze pod VPN. Nepoužil jsem ho, takže z vlastní zkušenosti nemohu nic říct. Ale na anglicky psaných fórech patří tyto dva mezi oblíbené.

Apple Music — v roce 2021 Apple oznámil svůj vlastní bezztrátový formát ALAC (Apple Lossless Audio Codec). Toto streamování funguje v Rusku, ale je oblíbené hlavně mezi uživateli iPhonů, jejichž počet rapidně klesá. Jednou jsem přes ně poslouchal hudbu, ale neobtěžoval jsem se platit, protože se to změnilo v tanec s tamburínou. Navíc nejsou žádné nové verze – pro některé to není kritické, ale pro mě je to velké mínus.

znít – Ruská streamovací služba. Dnes je jediným tuzemským, který umožňuje poslech bezztrátové hudby. Soubory jsou uloženy ve formátu FLAC, bezztrátově komprimované. Knihovna je působivá a obecně vyhovuje mým potřebám, mám pocit, že je pravidelně aktualizována. V určitém okamžiku jsem k nim přešel, protože to bylo jednoduché a legální. To je pro mě důležité – vše si samozřejmě můžete stáhnout na torrentech, ale já v podstatě platím za obsah. Z úcty k autorovi. Ano, vím, že existují možnosti, jak platit za zahraniční služby – ale nedůvěřuji pomocným webům, nikdy nevíte, kam data uniknou. A vydat se do Biškeku nebo Astany pro CIS kartu je také možnost, pokud je vše již dávno nahrazeno dovozem a máme to přímo pod nosem.

Místo závěru: jak a kde poslouchám hudbu

Po dlouhém studiu teorie a pár hodinách trápení konzultanta v obchodě jsem si pro sebe vybral tento balíček. iPhone + přenosný DAC (je jedno který) + kabelová sluchátka KEF M5007. Poslouchám streamování zvuku, protože. Mezi domácími jsem nikde jinde nenašel možnost poslouchat hudbu v Hi-Res.