Apple недавно анонсировала свой вариант аудио без потерь для службы потоковой передачи Apple Music. Кроме того, компания также будет предлагать аудио высокого разрешения без потерь, а также объемный звук с использованием кодирования Dolby Atmos.
Apple теперь последний член клуба без потерь, присоединившись к таким сервисам, как Tidal, Amazon, Deezer и Quobuz. , которые уже давно предлагают эту опцию. Даже Spotify, который на самом деле еще не начал распространять аудио без потерь для своих подписчиков, опередил Apple, анонсировав собственный сервис Spotify HiFi несколькими месяцами ранее.
Apple сейчас развертывает звук без потерь на своей платформе, и он автоматически должен стать крупнейшим сервисом потоковой передачи музыки, предлагающим эту функцию. Миллионы людей внезапно получат доступ к аудио без потерь, не прилагая никаких дополнительных усилий или даже не платя ничего лишнего.
Итак, теперь вопрос в том, что вообще такое аудио без потерь и почему кого-то это должно волновать? А что в злобе такое аудио высокого разрешения или Dolby Atmos? Пришло время очистить воздух вокруг этих технологий и развеять некоторые мифы, связанные с ними. Но прежде чем мы это сделаем…
Основы
Звук, который мы слышим, является аналоговым, поскольку это область, в которой мы работаем. В прошлом средства массовой информации, используемые для распространения этого звука, были также аналоговыми. Аудиокассеты и виниловые пластинки являются двумя такими примерами аналоговых носителей, причем кассеты использовались до недавнего времени, а виниловые пластинки все еще используются энтузиастами.
Однако аналоговая запись звука на носитель накладывает серьезные ограничения на качество записи Информация. Более того, он начал становиться несовместимым во все более цифровом мире. Здесь на помощь приходит цифровой звук.
Аналоговый аудиосигнал может быть представлен как простая непрерывная синусоида. Чтобы представить этот аналоговый сигнал в дискретной цифровой области, используется метод, называемый импульсно-кодовой модуляцией или ИКМ. Сегодня подавляющее большинство цифрового аудио, которое мы потребляем, использует этот метод.
Импульсно-кодовая модуляция, или более новая линейно-импульсная кодовая модуляция (LPCM), работает, принимая дискретные отсчеты по времени и амплитуде на вышеупомянутом аналоговом синусоиде. волна. Качество этого аналого-цифрового преобразования зависит от того, как часто берутся отсчеты (частота дискретизации) и от количества возможных цифровых значений, которые можно использовать для представления каждого отсчета (битовая глубина). Теоретически, чем выше эти значения, тем ближе цифровой сигнал будет представлять исходный аналоговый звук.
Поскольку выборки берутся в дискретных точках непрерывного сигнала, для заполнения пробелов необходим процесс, называемый квантованием, который использует такие методы, как округление и усечение. Однако этот процесс добавляет шум, и количество шума в преобразованном сигнале обратно пропорционально его битовой глубине. Таким образом, увеличение битовой глубины цифрового сигнала служит функции уменьшения минимального уровня шума и тем самым увеличения динамического диапазона.
Конечно, большая часть цифрового звука, который мы слышим сегодня, не наполнена фоновым шумом. Это из-за умной техники, называемой дизерингом. Дизеринг заменяет естественный шумовой паттерн, который является результатом процесса квантования, шумовым паттерном по нашему выбору. Это позволяет нам иметь шум, который мы хотим, а также там, где мы хотим, в частотном спектре. С помощью дизеринга мы можем заменить шум квантования более тонким, постоянным шумом, который менее слышен, а также сдвинуть его на те части частотной характеристики, к которым наши уши менее чувствительны.
Шум квантизации
Говоря о частотной характеристике, наши уши чувствительны к звуковым волнам, которые попадают в диапазон 20 Гц. до 20000 Гц. Это довольно щедрая сумма, означающая, что у большинства людей диапазон ниже, особенно в более высоких областях спектра. Более того, с возрастом этот диапазон естественным образом уменьшается, и вы начинаете меньше слышать более высокие частоты. Но для нашего обсуждения давайте просто возьмем общий диапазон 20–20 000 Гц.
Чтобы звук в записи охватывал частоты не менее 20 000 Гц, частота дискретизации должна быть как минимум вдвое выше, чем предписано. с помощью того, что называется теоремой выборки Найквиста-Шеннона. Это сделано, чтобы избежать наложения спектров при преобразовании цифрового сигнала обратно в аналоговый для воспроизведения. Это означает, что для достижения частоты дискретизации до 20 000 Гц или 20 кГц необходима частота дискретизации не менее 40 кГц.
Сегодня стандартом для цифрового звука является Audio CD, который использует 16-битную информацию с частотой дискретизации 44,1 кГц в несжатом виде. Аудио LPCM. Несмотря на то, что ему уже более 40 лет, он по-прежнему считается золотым стандартом в цифровом аудио и тем, что мы используем для сравнения других стандартов, таких как аудио со сжатием с потерями и музыка высокого разрешения.
Тем не менее, звук компакт-диска все еще хорош. в этот день не очень удобно транслировать или скачивать из-за большого размера файлов. Эта проблема была особенно серьезной на заре интернета и онлайн-музыки, поскольку тогда скорость интернета была намного ниже. Это привело к изобретению сжатого звука, которое в конечном итоге захватило мир звука.
Сжатие — распространенный метод в вычислениях для уменьшения размеров файлов. Создавая ZIP-файл, вы эффективно сжимаете его, чтобы он занимал меньше места на диске. Однако ZIP-файл является примером сжатия без потерь, которое позволяет достичь меньшего размера, но ненамного. Чтобы увидеть реальный выигрыш, вам нужно использовать потери с потерями.
Итак, если ваше приложение для архивирования начало отбрасывать случайные данные при создании вашего ZIP-файла, вы, вероятно, не будете слишком довольны этим. Однако звук работает иначе. Даже стандартный компакт-диск содержит много информации, которую человеческое ухо часто не может воспринять, в зависимости от человека, который слышит, и оборудования, которое он может использовать. Это упрощает сжатие, отбрасывая для начала только те биты, которые не так важны.
Ранние методы сжатия были не так хороши. Все мы помним старые файлы MP3, у которых были очень слышимые артефакты сжатия даже при прослушивании на несовершенном оборудовании. Вам даже не нужно было знать, что такое артефакт сжатия, вы могли просто услышать его из-за того, насколько он был очевиден.
Со временем ситуация улучшилась. У нас были лучшие и более эффективные кодеки, которые могли хранить больше данных на меньшем пространстве. Что еще более важно, у нас есть более совершенные кодировщики, чтобы данные можно было упаковывать более эффективно. Сегодня звук, сжатый с потерями, есть повсюду. Он есть в каждой службе потоковой передачи музыки, в каждой службе потокового видео, и даже в других форматах, таких как аудиокниги и подкасты. Каждое записанное вами видео со смартфона содержит сжатый звук. Это достаточно хорошо до такой степени, что большинство людей даже не осознают, что их музыка сжатая, даже если они случайно слышали оригинал в прошлом. Это просто работает.
Это подводит нас к нашей следующей теме …
Что такое звук без потерь и почему меня это должно волновать?
Я сразу же проясню это: без потерь не означает несжатый. Я вижу, что люди используют эти термины как синонимы, и они определенно не означают одно и то же.
Как упоминалось ранее, вы можете сжимать вещи таким образом, чтобы отбрасывать некоторые данные, чтобы получить файлы значительно меньшего размера, или вы можете сжать вещи способом который сохраняет все данные для относительно небольшого уменьшения размеров файлов. Последнее — сжатие без потерь.
Аудио без потерь — это звук, сжатый с использованием методов, сохраняющих все данные в исходном файле. В результате получается файл, который легче передавать или загружать через Интернет по сравнению с исходным несжатым файлом, хотя он все еще может быть довольно большим по сравнению со сжатием с потерями.
Tidal — один из первых сервисов, предлагающих потоковую передачу без потерь
это должно быть ясно. Хотя методы сжатия с потерями за прошедшие годы улучшились до такой степени, что даже с современным оборудованием большинство людей не может различить звук без потерь и с потерями, это все еще не исходный файл. Это означает, что для тех, у кого действительно хороший слух, хорошее оборудование и способность различать звук с потерями и без потерь, или просто для тех, кто хочет, чтобы исходный файл оставался неизменным для архивных целей, теперь у вас есть возможность прослушать версию без потерь.
Основная причина, по которой пришлось изобрести кодеки с потерями, заключалась в том, чтобы упростить их распространение через Интернет. Но с увеличением пропускной способности в большинстве мест по всему миру, более быстрыми вычислительными устройствами и, как правило, большим объемом памяти стало проще, чем когда-либо, потреблять исходный звук без потери каких-либо данных в процессе. Потоковая передача также сделала проблему хранения несколько неактуальной, поскольку музыку больше не нужно хранить локально, и ее можно транслировать по запросу.
Даже если вы не всегда хорошо слышите, знание того, на что смотреть Если у вас хороший звук, или у вас есть хорошее оборудование, которое поможет вам в этом поиске, но у вас действительно быстрый интернет без ограничений на объем данных, зачем вам слушать сжатый звук? Если вы можете потреблять аудио без потерь так же, как и аудио с потерями, зачем вам выбирать аудио с потерями?
Amazon недавно занялась аудиоигрой без потерь с Music HD
Это в значительной степени логическое обоснование аудио без потерь. С практической точки зрения это не обязательно лучший звук, а просто оригинальный звук, который появился бы на аудио компакт-диске много лет назад. Да, в некотором смысле, мы вернулись к аудио компакт-дискам, и странно видеть, как так раздувается аудио без потерь, когда, технически говоря, это обычно просто аудио с компакт-диска, за исключением компакт-диска. Забавно, как иногда все получается.
Тем не менее, звук без потерь не обязательно должен быть звуком на компакт-диске. Когда он по характеристикам похож на CD-аудио, вы увидите, что компании называют его аудио «CD-качества». Конечно, чаще всего это означает только звук в 16-битном формате, 44,1 кГц, но при использовании в контексте без потерь означает, что это просто звук, который вы найдете на настоящем аудио компакт-диске.
Но качество компакт-диска оставляет желать лучшего. для некоторых уже хватит. Здесь мы подходим к последнему боссу цифрового звука.
Аудио высокого разрешения
Как и в предыдущем разделе, я собираюсь начать этот с пояснения. Высокое разрешение не означает без потерь, а без потерь не означает высокое разрешение. Высокое разрешение может быть в форматах с потерями или без потерь. Аудио без потерь может иметь низкое или высокое разрешение. Это две разные вещи.
Apple будет предлагать свои треки с высоким разрешением в том же кодеке ALAC без потерь, что и файлы без потерь качества CD. Amazon не указывает свой кодек, но также предлагает аудио без потерь для файлов высокого разрешения и качества компакт-дисков. Tidal, с другой стороны, предлагает свои треки CD-качества в формате FLAC без потерь, но треки с высоким разрешением в кодеке MQA с потерями внутри контейнера FLAC.
Так что же тогда такое аудио высокого разрешения? Для этого нам нужно вернуться к нашим старым друзьям — битовой глубине и частоте дискретизации. В высоком разрешении их просто больше; больше битов, а также больше образцов.
Спецификации Amazon Music HD
Высокое разрешение обычно имеет динамический диапазон не менее 24 бит и частоту дискретизации 88,2 кГц, но в некоторых случаях может достигать 192 кГц или даже 384 кГц.
Иногда также упоминается звук высокого разрешения. как аудио высокой четкости. Также есть Hi-Res Audio, торговая марка Sony, которую другие могут лицензировать, чтобы указать, что их устройства поддерживают звук высокого разрешения, но в этом нет необходимости, и вы можете иметь аудиооборудование высокого разрешения без этой торговой марки.
Высокое разрешение аудио существует уже некоторое время, начиная со времен Super Audio CD. Дело в том, что большинство людей, включая аудиофилов и инженеров, не могут прийти к единому мнению о том, полезно ли иметь высокое разрешение или это просто змеиный жир. Стандартная спецификация Красной книги 16-бит, 44,1 кГц, используемая Audio CD, не может просто охватить весь средний человеческий слух, но делает это таким образом, что практически очень трудно улучшить его.
Давайте посмотрим на Первое преимущество звука высокого разрешения — более высокая битовая глубина. Когда вы уменьшаете битовую глубину аналого-цифрового преобразования, вы добавляете больше шума в процессе квантования, когда его нужно преобразовать обратно в аналоговый. Увеличивая битовую глубину, вы естественным образом уменьшаете шум и тем самым увеличиваете динамический диапазон.
Однако даже с незарегистрированными 16-битными битами вы можете получить динамический диапазон 96 дБ, что очень близко к максимальным возможностям человеческого слух (120 дБ), а дополнительный запас мощности, обеспечиваемый 24-битными (144 дБ), выходит за его пределы, что даже превышает ограничения большинства оборудования. Другими словами, вы не можете его слышать.
Во-вторых, умные методы, такие как дизеринг, могут помочь уменьшить и сформировать шум даже в 16-битном сигнале, так что он не будет слышен ни для чего, кроме точного оборудования. Динамический диапазон сглаженного 16-битного сигнала может быть легко увеличен до 120 дБ за счет уменьшения и изменения формы шума в слышимом диапазоне. Это означает, что для всех практических целей 16-битный формат вполне подходит для человеческого уха.
Другое преимущество высокого разрешения — более высокая частота дискретизации. Частота дискретизации 192 кГц означает, что потолок частотной характеристики звука может достигать 96 кГц. Как я уже упоминал, люди могут слышать только до 20 кГц, и это тоже только те, у кого идеальный слух в расцвете сил. У большинства людей частотные характеристики даже ниже.
Для звука иметь частоты за пределами человеческого слышимого диапазона — это все равно, что иметь телевизор, который показывает свет за пределами видимого диапазона. Вы можете слышать звук 96 кГц почти так же часто, как рентгеновский снимок. То есть, совсем нет.
Необходимость воспроизводить звук с такими высокими частотами также может вызвать нагрузку на оборудование и драйверы, что может привести к дополнительным искажениям. Это искажение определенно находится в слышимом диапазоне, что означает, что вы искажаете звук, который слышите, на звук, который вы не слышите.
Некоторые люди предположили, что частоты, которые существуют за пределами человеческого слуха, влияют на частоты мы можем слышать, поэтому наличие этих дополнительных частот может улучшить звучание слышимых битов. Однако по этому поводу нет единого мнения.
Tidal использует MQA, кодек с потерями и уникальным алгоритмом сворачивания для упаковки большего количества данных
Дело в том, что и более высокая битовая глубина, и более высокая частота дискретизации имеют преимущество , но это в первую очередь когда дело доходит до создания музыки. Как и работа с RAW-изображением, работа со звуковой дорожкой с более высокой битовой глубиной упрощает работу и настройку уровней. Основным преимуществом является более низкий уровень шума, который может складываться при наложении нескольких дорожек, поэтому, если все они 24-битные или выше, средний уровень шума может быть довольно низким. То же самое и с частотой дискретизации, и с более высокой частотной характеристикой. Но как только вы закончите сочинять трек, вы можете просто экспортировать его в формат 16 бит, 44,1 кГц и при этом получить идеальный результат.
Трудно сказать однозначно, дает ли высокое разрешение ощутимые преимущества для людей при простом прослушивании. Музыка. Большинство людей, утверждающих, что слышат разницу, могут просто слушать другую версию трека; большая часть музыки, выпущенной в формате аудио высокого разрешения, подверглась ремастерингу, что может существенно изменить звучание. Разница здесь в мастеринге, который в те времена часто был тусклым, и почему в наши дни много музыки переиздается после ремастеринга. Это может звучать лучше даже в стандартном аудио компакт-диске, поэтому убедитесь, что если вы проводите какое-либо сравнение, что вы используете одни и те же мастера для обоих форматов.
Аудио с высоким разрешением также получило плохую репутацию на раннем этапе, поскольку компании, которые вскочили на подножку — будь то услуги по распространению музыки или продажи оборудования — за поддержку высокого разрешения пришлось заплатить немалую плату. Раньше большинство цифро-аналоговых преобразователей (ЦАП) поддерживали только до 16 бит, 48 кГц. Даже сегодня это то, что вы найдете на большинстве смартфонов и компьютеров в мире. Вот почему Apple также рекомендует использовать внешний ЦАП при воспроизведении файлов с высоким разрешением в Apple Music.
Сказав это, за последние пару лет ситуация значительно улучшилась. В наши дни вы можете получить даже бюджетные смартфоны, которые могут декодировать 24-битный сигнал 192 кГц. Высококачественные ЦАП для настольных ПК сейчас дешевле, чем когда-либо, и вы можете получить что-то вроде Schiit Fulla (да, так оно и называется) примерно за 109 долларов вместе с отличным встроенным усилителем. Единственным ограничением сейчас является возможность найти достаточный аудиоконтент с высоким разрешением, поскольку он все еще довольно ограничен.
Пространственный звук
Объявление Apple о звуке без потерь в Apple Music также сопровождалось добавлением Spatial Audio. Если быть точным, Apple утверждает, что теперь поддерживает Spatial Audio с Dolby Atmos в Apple Music. Так что это значит?
Во-первых, давайте обсудим Dolby Atmos. Известно, что Dolby имеет несколько кодеков объемного звука и является одним из самых громких имен в кинозвуде. Однако традиционные форматы объемного звука имеют поддержку дискретных каналов, например 5.1 или 7.1. Это означало, что при мастеринге звука в этих форматах звук должен был быть помещен в каналы в зависимости от того, откуда режиссер хотел, чтобы звук появлялся.
Представлен Dolby Atmos звук на основе объекта, а не звук на основе канала. Это означало, что во время мастеринга звукоинженеру просто нужно было поместить звук в трехмерное пространство вокруг слушателя, а затем система определит, какие динамики использовать для воспроизведения этого звука. Это также означало, что у Atmos теоретически было бесконечное количество каналов, так как всегда можно добавить больше динамиков, чтобы увеличить эффект присутствия звука, чего нельзя сделать с фиксированными форматами на основе каналов.
Atmos затем идет дальше и добавляет Высота элемента звука, что означает, что теперь у вас могут быть динамики над вами, и звук может быть закодирован, чтобы он появлялся над вами. Это делает звук значительно более захватывающим, поскольку теперь он может исходить со всех сторон, как в реальной жизни.
Dolby Atmos для музыки работает аналогично. Это позволяет композитору организовать музыку таким образом, чтобы при прослушивании ее через систему громкоговорителей объемного звука с верхними каналами можно было заставить ее звучать так, как будто она исходит от вас, таким образом окутывая вас звуковой сферой и заставляя вас чувствовать себя ты там. Вы можете представить, как это можно использовать для чего-то вроде живой записи выступления.
Apple затем использует эту дорожку Dolby Atmos и передает ее через свою технологию под названием Spatial Audio. Spatial Audio был доступен для видеоконтента через AirPods Pro и AirPods Max при сопряжении с устройствами Apple. При воспроизведении контента Dolby Atmos на вашем iPhone или iPad AirPods Pro / Max будет использовать данные звуковой дорожки для имитации трехмерной звуковой сферы вокруг вас. Более того, он также будет использовать акселерометр и гироскоп на этих моделях AirPods, а также отслеживать движения вашей головы, так что звук движется вместе с вашей головой, как в реальном мире.
Для Apple Music Spatial Audio выполняет свою роль. где он заставляет звук появляться вокруг вас, но без бит отслеживания головы. Поскольку он не отслеживает голову, теперь он также может работать с базовой моделью AirPods. Фактически, он работает на всех моделях AirPods и Beats с чипом W1 / H1 и встроенными динамиками всех моделей iPhone, iPad и Mac со стереодинамиками.
Теперь вопрос в том, хорошо ли это звучит. Мне еще предстоит испытать Apple Spatial Audio с Apple Music, но как давний подписчик на Tidal, музыка с объемным звуком — отстой.
Это не проблема с самим форматом, а скорее с записями. Время от времени вы будете встречать треки, специально разработанные для демонстрации объемного звука, и это может звучать довольно круто. Однако музыка, которую вы хотите послушать, то есть мастера объемного звучания популярных треков, выпущенных студиями, просто звучит не очень хорошо. Это особенно верно в отношении студийных альбомов, которые изначально были разработаны для воспроизведения на обычных стереодинамиках и просто звучат странно и беспорядочно при прослушивании мастера объемного звука. Лично я предпочитаю слушать стандартную стерео версию.
Я вижу, как это может хорошо работать для живых записей концертов, но я не встречал многих из них. В конце концов, я все еще с некоторым оптимизмом смотрю на эту технологию, но если у вас нет оборудования, чтобы ее услышать, не волнуйтесь, вы многое не упускаете.
А как насчет Bluetooth аудио?
До сих пор я в основном говорил об аудио в проводной сфере, но в наши дни многие люди слушают музыку на устройствах Bluetooth, будь то наушники Bluetooth, такие как AirPods, наушники Bluetooth, такие как Sony WH-1000XM4, Динамики Bluetooth или автомобильная аудиосистема через Bluetooth.
Bluetooth, однако, добавляет дополнительный уровень сложности, а также дополнительный уровень компромисса. Весь звук — я имею в виду ВСЕ звук — отправляемый через Bluetooth, сжимается. Каждый доступный сегодня кодек Bluetooth, будь то базовый кодек SBC to AAC, aptX, aptX HD, LDAC, LHDC и Samsung Scalable Codec, являются кодеками с потерями. Кроме того, чтобы развеять еще один популярный миф, если ваша музыка находится в формате AAC, а ваши наушники и устройство Bluetooth используют AAC для передачи, музыка все равно будет сжиматься и перекодироваться, а не просто отправляться как есть.
AirPods Pro использует кодек AAC с потерями для передачи звука
Именно так сейчас работает аудио через Bluetooth. У него просто нет полосы пропускания для передачи без потерь с существующими кодеками, не говоря уже о передаче без сжатия. Вполне возможно, что кодек настолько эффективен, что может упаковать все исходные данные, ничего не отбрасывая, и все же сможет отправить их через крохотную полосу пропускания Bluetooth, но этого еще не произошло.
В зависимости от используемого кодека для передачи Bluetooth вы можете получить довольно хорошие результаты, особенно если скорость передачи данных кодека Bluetooth намного превышает скорость передачи вашего аудиофайла. Однако, если вы слушаете звук без потерь, вы сохраните столько информации, сколько способен кодек Bluetooth. Тем не менее, в случае аудио без потерь, поскольку кодек Bluetooth работает с полным файлом, результаты могут быть немного лучше, чем повторное сжатие одного и того же файла дважды с потерями. Заметите ли вы разницу — это вообще другой вопрос.
Заключение
На этой странице много слов, и они могут пригодиться, если у вас любопытный ум. Но, в конце концов, музыка — это больше, чем просто сумма составляющих ее битов и волн. Цель прослушивания музыки или любого фрагмента звука — получить от нее удовольствие.
Для некоторых людей, таких как я, разделение технической стороны музыки и изучение ее мельчайших деталей является частью опыта прослушивания. Я не помню, когда в последний раз слушал музыкальное произведение и не делал подсознательных замечаний относительно качества записи, аранжировки и того, как динамики или наушники, которые я использую, воспроизводят все это. Я удостоверяюсь, что все оборудование работает правильно, все битовая глубина и частота дискретизации правильные и соответствуют исходному звуку, и что звук имеет чистый путь от источника без каких-либо элементов, которые могут повлиять на окончательную доставку.
Если вы похожи на меня — или даже более крупный ботаник, как многие, — то такие вещи, как звук без потерь и звук высокого разрешения, для вас. Иногда для нас не имеет значения, заметим ли мы разницу, но что все правильно и работает так, как нам нравится. Это люди, которые все еще покупают проводные наушники и с энтузиазмом относятся к использованию внешних ЦАП и усилителей, хотя нам постоянно говорят, что те, которые встроены в наши компьютеры в наши дни, «достаточно хороши» и отключают все эффекты эквалайзера и DSP. [19659002] Если ты не такой, то, прежде всего, поздравляю, потому что ты нормальный. Во-вторых, вы можете просто игнорировать все здесь и продолжать слушать и наслаждаться музыкой, как всегда. Такие вещи, как без потерь и высокое разрешение, всегда будут рядом, если вы когда-нибудь захотите перейти на следующий уровень. Если нет, это тоже прекрасно. Важно то, хорошо ли вы проводите время.