Digitális audió formátumok

Digitális audió formátumok

 

Miután bejuttattuk valamilyen úton-módon a számítógépünkbe a rögzíteni kívánt hangot, a PCM eljárást használva alakul át, analógból digitálissá. Az átalakítás két részből tevődik össze: a mintavételi frekvenciából és a hang bitmélységéből. Ez gyakorlatilag úgy néz ki, hogy minél többször veszünk mintát az analóg forrásból annál folyamatosabb lesz a felvétel. A másik összetevővel leírjuk, hogy hányféle különböző alakot érzékelünk. A CD lemez minősége így néz ki: 44100 Hz, 16 bit és egy perc hang 10 Mb-ot foglal percenként.

A helyfoglalás miatt különböző tömörítési eljárásokat dolgoztak ki. Léteznek veszteséges és veszteség mentes eljárások. Nézzük, melyek a leggyakoribbak.

Tömörítésmentes formátumok: WAV, AIFF

 

A WAV (Waveform Audio File Format) a lineáris PCM formátumra épül, amelyet a Microsoft és az IBM közösen fejlesztett ki, és a mai napig is széles körben használatos. Az Apple által kifejlesztett AIFF-hez (Audio Interchange File Format) hasonlóan tömörítetlen, veszteségmentes tárolásra képes, amennyiben a felhasználó nem csökkenti le manuálisan a mintavétel, vagy a bitráta értékét.

A két formátum képes a legjobb hangminőség biztosítására, és ezen okból a professzionális felhasználók túlnyomórészt tömörítetlen WAV és AIFF állományokkal dolgoznak. Ha hangrögzítésen gondolkodunk, mindenképpen ezen formátumokat használjuk, mivel azok könnyen szerkeszthetőek, és általában kodek és külön szoftver nélkül is lejátszhatóak (a platformok külön-külön támogatják őket).

 

Veszteségmentes tömörítések: FLAC, ALAC és APE

 

 

Ha szeretnénk spórolni a tárhellyel, ugyanakkor nem akarunk lejjebb adni a minőségből, akkor az ALAC ( Apple Lossless Audio Codec), az APE (Monkey's Audio) és a FLAC (Free Lossless Audio Codec) formátumokat érdemes választanunk, amelyek habár tömörítési eljárást használnak, mégis veszteségmentes produktum előállítására képesek. Egyedüli hátrányuk, hogy a kódolás és a dekódolás során erőforrást emésztenek fel.

Kezdjük bemutatásukat az Apple által kifejlesztett formátummal, amely nagyjából 40-60 százalékos tárhely spórolásra képes a FLAC-hoz hasonló lineáris tömörítési eljárást használva. Az adatok ezen esetben egy MP4-konténetben tárolódnak, .m4a kiterjesztéssel. A FLAC a PKZIP is által használt deflate eljárással dolgozik, azzal a nagy különbséggel, hogy speciálisan hangtömörítésre készítették fel. A csendes blokkokat és felesleges duplikátumokat kiszűrve 30-50 százalékos tömörítésre képes, úgy hogy a tömörített állományból később egy veszteségmentes WAV állomány is reprodukálható.

Az .APE kiterjesztésen a Monkey's Audio formátumot értjük, amely egyes esetekben jobb tömörítésre képes, mint a FLAC. Ám az állományainak a dekódolási ideje sokkal lassabb, így hordozható készülékeken való használata nehézkes, ami az APE elterjedését komolyan gátolja.

 

Veszteséges tömörítések: MP3, AAC, WMA, Vorbis

 

A hétköznapokban túlnyomórészt veszteséges tömörítésű hangfájlokkal találkozunk. MP3 fájlok bizonyára majd mindenki gépén megtalálhatóak, míg FLAC hangokat bizonyára jóval ritkábbak. Habár a veszteségmentes tömörítések percenként körülbelül - 44,1 kHz mintavételű, 16 bitmélységű felvételek mellett - csupán 5 megabájtot foglalnak el, sok esetben nincs rájuk szükség.

A fülünk nem igazán érzi a veszteségmentes és a veszteséges tömörítés közötti különbséget, így tárhelyspórolási okok miatt inkább az utóbbiak felé billen általában a mérleg nyelve. Egy CD-minőségű MP3 például általában 1 megabájtot foglal el merevlemezünkön percenként, amely a WAV-hoz képest tízszeres, a FLAC-hoz képest ötszörös tömörítésnek felel meg. Ezen formátumok hátránya azonban, hogy veszteséges tömörítést használnak, azaz az algoritmusok által lebutított kódokat később nem tudjuk visszakódolni veszteségmentesen. A különböző eljárások a minőség jelölésére a bitsűrűséget használják, amely azt jelenti, hogy másodpercenként mennyi bináris számjegy írja le a hangot.

A leggyakrabban alkalmazott érték a 128 kbit/s. Minél nagyobb ezen összeg, annál jobb minőségű a felvétel, s persze annál több tárhelyet foglal az állomány. Ettől függően azt ne gondoljuk, hogy egy 192 kbit/s minőségű felvételt utólag elő lehet állítani egy 128 kbit/s-os zenéből. Lehet, de nem érdemes, mivel minőség javulást így nem tudunk elérni. Ha magukat a formátumokat nézzük, akkor kétségtelenül az MP3 (MPEG 1 Audio Layer 3 ) a legelterjedtebb, amelyet szinte minden zenelejátszás alkalmas kütyü és médialejátszó képes lejátszani.

Az AAC (Advanced Audio Coding) tömörítési eljárást vélhetően sok PC-s tulajdonosnak be kell mutatni, azonban Apple rajongói felismerik iTunes alapértelmezett kodekjét. Az AAC az MP3-nak a Dolby Laboratories által továbbfejlesztett változata, amely a népszerű társához képest átlagosan 30 százalékos helytakarékosságra képes azonos minőség biztosítása mellett. A tömörítési eljárás ezt a nem hallható hangok több mint 90 százalékának eltávolításával biztosítja, így az adatfolyamként való továbbítása is meglehetősen hatékony. Az AAC ráadásul a DRM-védelemre (digitális jogvédelem) is képes, ráadásul nem áll szabadalmi oltalom alatt.

Hasonló képességekkel rendelkezik a Microsoft által kifejlesztett WMA (Windows Media Audio), amely az MP3-nál szintén hatékonyabb kódolást biztosít, mivel ugyanazon minőséget kisebb bitsűrűség mellett is tudja biztosítani. Például elméletben egy 96 kbit/s-os WMA CD-minőséget kínál, míg az MP3-nál ugyanez az érték 128 kbit/s. Gyakorlatban nem igazán terjedt el, mivel a másolásvédelme miatt nem lett túl népszerű a felhasználók körében.