Hi-Res Audio: новый формат и новое качество музыки

Под термином High-resolution audio (HRA) скрывается набор технических требований к качеству цифрового звука, нашедший свое отражение в стандарте Master Quality Recording. Данный стандарт объединяет несколько коммерческих и свободно распространяемых форматов звуковой записи, также известных как программируемые аудиокодеки. Форматы Hi-Res в свою очередь представляют собой звук высокого разрешения, который записывается в аудиофайлы. Интересно, что они позволяют воспроизводить аудио-треки максимально близко к оригиналу и получать самые яркие впечатления от прослушивания музыки.

Hi-Res Audio - это аудио высокого разрешения, в котором сохраняется качество звучания в процессе его передачи слушателю. Аудио в высоком разрешении обладает высоким частотным и динамическим диапазоном, что делает его ближе к оригинальной записи, чем аудио внизком разрешении.

Качество звучания зависит от частоты дискретизации и разрядности. Частота дискретизации измеряется в килогерцах и показывает, сколько раз в секунду обрабатывается каждый бит аудиоинформации в файле. Чем выше показатель, тем точнее звучание будет соответствовать исходной мастер-записи. Разрядность же определяет, насколько детально закодирована информация о звуке в файле. Чем выше разрядность, тем точнее записан звук, тем больше глубина его звучания, красок и оттенков.

Но частота дискретизации и разрядность не просто взаимно дополняют друг друга — они неотделимы, и при высоких значениях этих параметров звуковые волны на графике будут выглядеть более плавными и четкими, почти как аналоговые звуковые волны.

Аудиофайл является контейнером, в котором упаковывается аудиосигнал с помощью программного кодека. Форматы аудиофайлов могут быть различными, а по принципу матрешки они могут быть упакованы друг в друга, что делает звуковой файл довольно сложным.

Стоит отметить, что аудиоинформация первоначально кодируется для уменьшения объема файла, а затем разворачивается по уникальным математическим алгоритмам, возвращая себе исходную полноту звучания. Таким образом, прослушивание Hi-Res Audio настолько удобно и привлекательно для ценителей "живой" музыки, но не все форматы могут восстановить полноту звучания после кодирования.

В 2014 году Национальная академия искусства и науки звукозаписи (NARAS), проводящая премию "Грэмми", утвердила стандарт Master Quality Recording для потребителей музыки, чтобы получить точное представление об источнике мастер-записи и, соответственно, о качестве аудио-треков. Стандарт включает 4 типа маркировки: MQA, MQC, MQD, MQP.

В цифровых "мастер-записях" в форматах Hi-Res Audio звуковые данные записываются с максимальной частотой дискретизации и разрядностью, что делает его ближе к оригиналу, чем аудио внизком разрешении. К минимальному требованию к Hi-Res-устройствам и аудио-трекам относится возможность воспроизведения контента с параметрами 96 кГц/24 бит или выше.

На заметку: High Definition Audio и форматы Hi-Res Audio

High Definition Audio (HDA) - это спецификация Intel для аппаратных аудиокодеков, используемых в ПК для кодирования и декодирования звука. Эти устройства должны соответствовать жестким требованиям, таким как 32-битный звук с частотой дискретизации 192 кГц для двух каналов или 96 кГц для восьми каналов (7.1). С другой стороны, Hi-Res Audio (HRA) - это звуковые форматы, реализованные на программном уровне. В настоящее время существует множество форматов, в которых записываются HRA аудиофайлы, и их использование сфокусировано на различных целях и сферах применения.

Профессиональная сфера

Сохранение максимального количества аудиоданных на физических носителях является главной целью в профессиональной сфере. Для этого используются эталонные форматы файлов без применения схем компрессии, которые предназначены для создания и обработки цифровых мастер-данных. Эти файлы находят применение в звукозаписи, киноиндустрии, мониторинге и т.д. Размеры этих файлов не имеют значения для профессиональных пользователей, но требуют хранения на объемных серверах и физических носителях, таких как Super Audio CD.

Бытовая и полупрофессиональная сфера

В бытовой и полупрофессиональной сферах, основной целью является распространение музыки высокого качества на физических носителях или через интернет. Рядовому слушателю важно иметь легкий доступ к различным музыкальным трекам без необходимости приобретать дорогостоящее оборудование. Звукозаписывающим студиям важны скорость копирования, объем и себестоимость музыкального материала для его распространения в массы. Для этих целей широко используются популярные форматы сжатия данных без потери качества, такие как lossless data compression. Эти файлы, легко помещающиеся на DVD и флешку, можно приобрести для скачивания в специализированных онлайн-магазинах.

Бытовая сфера

В настоящее время, набирают популярность сервисы для потокового воспроизведения музыки (стриминга) в бытовой сфере. Сервисы такие, как MQA, используют современные технологии «упаковки» файлов, что снижает требования к пропускной способности мобильного интернета и позволяет прослушивать музыку в качестве Hi-Res при потоковой передаче. Для потребителей это означает возможность мгновенного доступа к мировой фонотеке в любой точке мира посредством интернет-ресурсов без необходимости хранения своей библиотеки на физических носителях. Кроме того, это крайне быстрый, удобный и недорогой способ расширить свои музыкальные вкусы до бесконечных пределов.

Сравнительный обзор Hi-Res аудиокодеков: какой формат подойдет лучше всего?

Среди аудиофилов довольно распространено мнение о том, что наилучшее качество звука обеспечивают форматы, не использующие сжатие, такие как DSD или WAVE. При этом, необходимо иметь высококачественную аппаратуру для воспроизведения данных форматов. Для других меломанов же, для которых важна степень сжатия без потери качества, ведь это позволяет экономить терабайты памяти, может быть интересен другой тип форматов. А для третьих пользователей, которые ищут музыку в Hi-Res, возможность быстрого поиска и воспроизведения музыки из любого источника имеет важное значение. Особенную ценность для них представляют форматы, подходящие для потокового аудио.

Давайте рассмотрим некоторые Hi-Res форматы более подробно, обсудим их преимущества и недостатки, а также определим, какой кодек лучше всего подойдет для слушателя.

Форматы WAVE, разработанный Microsoft и IBM, и AIFF, созданный Apple, не могут быть названы новинкой, так как это одни из первых цифровых аудиокодеков, которые были в состоянии хранить звук без сжатия. Эти форматы были наследниками IFF (Interchange File Format), который послужил основой для создания еще около 30 форматов различного назначения.

WAVE является подтипом формата RIFF, предназначенным для хранения звуковой информации, тогда как AIFF был создан по прямому наследию от IFF (см. рис. 1). Оба формата в этом смысле являются «братьями» или даже «клонами», поскольку они используют метод кодирования звука без потерь — несжатую линейную импульсно-кодовую модуляцию Linear PCM, или LPCM, который сохраняет все тонкости звучания. Именно поэтому меломаны и профессиональные аудио эксперты до сих пор используют LPCM для получения звука максимального качества.

Оба формата могут хранить звук с глубиной 32 бит и допускают шесть каналов, как и в WAVE, так и в AIFF. Однако, максимальная дискретизация частоты у AIFF составляет 192 кГц, в то время как у WAVE она не ограничена. Это значит, что можно записать мастер-запись Hi-Res-качества на уровне «96 кГц/24 бит PCM» или «192 кГц/24 бит PCM», который становится все более популярным.

Одним из преимуществ кодеков WAVE и AIFF является то, что они имеют простую структуру, которая позволяет легко обрабатывать аудиофайлы и редактировать их в любом звуковом редакторе. Благодаря их распространенности, они могут быть проиграны на любом существующем медиаплеере, стереосистеме или другом устройстве.

Однако, одним из недостатков и AIFF, и WAVE является их неизбежно большой размер файла. Это усложняет передачу этих файлов через интернет и их увлечение с собой на портативных устройствах. Даже минута двухканального стереозвука 44,1 кГц / 16 бит в формате WAVE будет занимать примерно 10 мегабайт.

В настоящее время, WAVE и AIFF являются широко используемыми наиболее распространенными кодеками, которые заняли свою заслуженную нишу как основное средство для создания аудиоархивов и файлов для прослушивания музыки дома, сохраняющих всю красоту и глубину звучания сложных оркестровых, вокальных и джазовых композиций.

DSD и DXD: Новые форматы архивных звукозаписей

В начале XXI века формат DSD был создан в качестве цифрового хранилища архивных звукозаписей Sony Music. Он быстро получил репутацию идеального цифрового формата для сохранения уникальности звукового наследия человечества. Позднее, специально для профессионального редактирования при создании SACD, был разработан формат DXD. Технология записи DSD заключается в переводе аналогового аудио-потока в онлайн формат, при этом размеры частоты искусственно увеличиваются до 2 822,4 кГц или 5 644,8 кГц, которые в первом случае кратны 64, а в другом – 128. Неперезаписываемые диски SACD (Super Audio CD), предназначенные для проигрывания многоканального (до шести каналов) звука, создаются в формате DSD.

Несомненным преимуществом DSD является частота дискретизации. Мастер-запись содержит малейшие модуляции аудио-сигнала и минимальное количество шумов и искажений. Это позволяет получить качественный и естественный звук на выходе. Cтандартный динамический диапазон DSD составляет 120 дБ/20 Гц - 20 кГц; при расширенном диапазоне до 100 кГц, повышенные шумы вне слышимого диапазона.

Тем не менее, DSD имеет ряд недостатков. Во-первых, он является форматом для оптических носителей. Раскрыть всю прелесть звуковой магии можно только на дисках SACD при помощи соответствующих проигрывателей, в то время как на обычных CD-плеерах она исчезает. Во-вторых, редактирование и перезапись могут быть затруднительными из-за этого формата. Это можно сделать только с помощью специального ПО, ЦАПа или конвертеров. Третьим минусом является ограниченный объем композиций, доступных в данном качестве, что вызывает недовольство у любителей музыки.

На протяжении длительного времени DSD использовался преимущественно профессионалами. Однако с течением времени он стал доступен и широкой аудитории в интернете, хотя приобретение авторских дисков и дорогостоящего оборудования по-прежнему остается проблемой.

Сегодня, наиболее востребованные HRA-кодеки из категории "lossless data compression" - это FLAC и ALAC. Их основная функция заключается в том, чтобы сжимать аудио-информацию без потерь, сохраняя при этом идентичность оригинала. FLAC и ALAC можно назвать "братьями-близнецами", хотя у ALAC есть "яблочная окраска". Практические отличия между этими кодеками сводятся к следующему:

• FLAC имеет более высокую скорость и время декодирования (воспроизведения);
• FLAC имеет полноценные настройки сжатия, включая медленный или сильный, быстрый или слабый и некоторые промежуточные варианты;
• FLAC поддерживается на программном и аппаратном уровнях в широком спектре устройств, хотя для пользователей Apple более предпочтительным будет ALAC, который поддерживается iOS, iTunes, AirTunes и QuickTime, но не поддерживается FLAC;
• у FLAC есть расширенная функция обработки аудиофайлов "ReplayGain", которая может использоваться для определения пикового уровня записи и равномерного снижения уровня громкости для всего трека;
• FLAC позволяет работать с максимальной частотой дискретизации 350 кГц, в то время как ALAC имеет максимальную частоту дискретизации 384 кГц.

Помимо этих отличий, FLAC и ALAC имеют много общих черт:

• они поддерживают 8-канальный звук;
• они устойчивы к ошибкам записи;
• они обеспечивают возможность поиска внутри содержимого файла, позволяя разметить нужные места в файле и использовать псевдо-разбиение одного большого файла на несколько фрагментов;
• они не имеют встроенных средств цифрового управления правами (DRM-защиты от копирования).

Таким образом, HRA-кодеки FLAC и ALAC в большинстве своих технических параметров идентичны друг другу. Выбор, как всегда, зависит от индивидуальных предпочтений и того, кто и как кодировал конкретные аудио-треки. В конечном итоге это важно, потому что это может оказаться решающим фактором для качества воспроизведения музыки.

MQA (Master Quality Authenticated) - это новый формат цифровой музыки, который стремительно набирает популярность среди потребителей, поддерживающий передачу файла с высоким разрешением звука (HRA) и разработанный в британской лаборатории Meridian Audio в 2014 году. Он был представлен на выставке CES-2015 в Лас-Вегасе спустя год после разработки. Сегодня MQA выделен в отдельную компанию с тем же самым названием для поддержки и продвижения данного аудиокодека.

В 2016 году RIAA, NARAS, A2IM и DEG приняли решение предоставить аудиозаписям, закодированным в MQA, свой собственный официальный логотип в дополнение к логотипу Hi-Res AUDIO.

Согласно разработчикам, MQA захватывает всю магию оригинального студийного выступления, благодаря новаторским научным исследованиям в психоакустике. MQA обеспечивает мастер-качество в аудиофайле, который достаточно мал и удобен для потоковой передачи или загрузки. Это позволяет сохранять детализацию звука и высокие частоты, но при этом иметь битрейт, подходящий для узких каналов связи.

Пометка "Studio Masters", которая присутствует в некоторых файлах, указывает на то, что звучание, которое слушатель получает, идентично студийному. Таким образом, MQA - это "подтвержденное студийное качество", которое превосходит любой сопоставимый HRA-файл на основе традиционной кодировки PCM, стандарту для аудио CD-качества в течение нескольких десятилетий.

MQA также совместим с оборудованием, в котором отсутствует декодер MQA, и предоставляет возможность копирования файлов MQA, а также "упаковывать" обработанные MQA-файлы дополнительно в lossless-кодек (например, FLAC), для еще большей компактности.

Недостатком MQA является необходимость использования специального проигрывателя с лицензионной поддержкой MQA, чтобы получить полностью "распакованный" звук во всей его глубине и красках, а не "усеченную" версию на любом устройстве без фирменных декодеров.

MQA - это новый и гибкий формат цифровой музыки, который идеально подходит для потребителей, желающих наслаждаться музыкой с высоким разрешением звука на переносных устройствах.

High-resolution аудио постепенно выходит из зоны интересов узкого круга меломанов и становится все более доступным. Онлайн-магазины предлагают покупку альбомов в Hi-Res качестве, а также множество смартфонов поддерживают этот формат. Крупнейшие стриминговые сервисы также начали включать в свои каталоги Hi-Res файлы.

Так, Spotify - это определенно сервис, который привлекает многих пользователей своими приятными «мелочами», включая различные битрейты, поддерживаемые на всех ОС. Стоимость подписки зависит от территории, с которой вы заходите на платформу.

Цифровая музыкальная и радиосервисная платформа 7digital, имеет большой выбор музыки в формате FLAC 24 бит и MQA. В свою очередь, Qobuz Sublime+ является одним из мировых лидеров среди сервисов для стриминга Hi-Res audio, годовая подписка на который стоит около 350 евро. Хотя наиболее популярными сервисами для покупки Hi-Res музыки являются HDTracks, NativeDSD, Hi-Res Download, E-onkyo и Tidal.

Если говорить о стриминговых сервисах, интересными вариантами являются Tidal и Qobuz. Однако эти сервисы не работают официально на территории России, поэтому для доступа к ним потребуется установка VPN.

Индустрия High-resolution audio также заставила производителей электронных устройств обратить на себя внимание, и сегодня уже есть специализированные Hi-Res плееры и расширенный выбор смартфонов, совместимых с этим форматом аудио. Также существуют ПК, имеющие специализированные программы (или плагины к проигрывателям) для воспроизведения конкретных форматов.

Звучание устройств, далеких от первозданного качества Hi-Res, также можно значительно улучшить с помощью USB-ЦАП, который преобразует цифровой звук в аналоговый.

В целом, современные форматы High-resolution audio и стриминговые облачные сервисы обеспечивают комфортные условия для получения широкого выбора корректных звуковых записей, на слух которых приятно проводить время.

Фото: freepik.com