цифровые технологии и качественный звук

1. Аудиофайлы высокого разрешения

Аудиофайлы 192 кГц/24 бит, 176/24, 96/24, 9624, 24 бит/96 кГц, 24/96, FLAC96, 192WAV и т.п. – несжатые или сжатые без потерь цифровые файлы для хранения и точного воспроизведения звука, оцифрованного с использованием импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). Обычно аудиофайлы считаются файлами высокого разрешения (ВР), если они имеют частоту дискретизации 88,2 или 176,4 кГц (кратную 44,1 кГц), 96 или 192 кГц (кратную 48 кГц) и выше, с разрядностью 24 бит и выше.

Для целей точного звуковоспроизведения файлы должны быть представлены в форматах без потерь. Чаще всего используются форматы (кодеки) WAV, FLAC, WMA, AIFF и ALAC.  WAV (Waveform Audio Format) – формат, который обычно применяется в качестве оболочки для несжатого звука, оцифрованного с использованием ИКМ. FLAC (Free Lossless Audio Codec — открытый аудиокодек без потерь) – популярный формат для сжатия аудио, который не удаляет никакой информации из аудиопотока и подходит как для прослушивания музыки на высококачественной аудиоаппаратуре, так и для хранения аудиоколлекции на жёстком диске. WMA (Windows Media Audio) – формат со сжатием, разработанный компанией Майкрософт (США). Для точного воспроизведения звука предпочтительнее использовать его версию Lossless (без потерь). AIFF (Audio Interchange File Format) был разработан компанией Apple Computer (США) в двух версиях: с сжатием и без сжатия, и чаще всего используется в компьютерах Apple. ALAC (Apple Lossless Audio Codec) - открытый аудиокодек для сжатия без потерь, тоже разработанный компанией Apple. Существуют также другие форматы для хранения и воспроизведения аудиофайлов.

Аудиофайлы могут представлять собой точные («бит-в-бит») копии студийных мастер-файлов, их варианты с другой частотой дискретизации и разрядностью или цифровые файлы, полученные путём оцифровки аналоговых звукозаписей.

Чтобы разместить аудиофайлы на жёстком диске компьютера или музыкального сервера, их можно скачать из интернета, перенести с другого ПК, флэш-накопителя  или оптического диска. Примером последнего являются диски HRx (см. ниже).

 

DXD (Digital eXtreme Definition, рус. цифровое предельное разрешение) — формат BP, который сначала применялся только в профессиональной звукозаписи. В DXD-формате для цифрового кодирования звуковых данных используется ИКМ с частотой дискретизации 352,8 кГц и разрядностью 24 или 32 бита. Формат DXD был разработан в 2004 году компанией Digital Audio Denmark (Дания) и первоначально применялся для записи и обработки звука при производстве супераудиодисков.

Однако позже он стал использоваться, как самостоятельный формат цифровой звукозаписи. С 2012 года в интернете распространяться музыкальные файлы DXD. Расширяется выпуск ЦАПов бытового назначения, поддерживающих этот формат.

Подробнее: www.merging.com/uploads/assets//Merging_pdfs/dxd_Resolution_v3.5.pdf

 

Кроме названных выше форматов, в которых сигнал оцифрован с помощью ИКМ, с 2010 года в интернете стали распространяться аудиофайлы DSD, в которых для кодирования применена иная технология – Direct Stream Digital (прямой цифровой поток), основанная на сигма-дельта-модуляции. Эта же технология используется в дисках SACD (см. ниже). Аудиофайлы DSD имеют расширение DFF или DSF. Аудиофайлы DSF, в отличие от DFF, могут содержать метаданные.

Используется кодирование с различной частотой дискретизации: 2,8224 МГц, как у SACD (часто обозначают DSD64, поскольку эта частота в 64 раза превосходит частоту у компакт-диска, или Single DSD, DSD1),  с частотой в два раза выше − 5,6448 МГц (обозначается DSD128, 2xDSD, DSD2, 5.6MHz DSD или Double-DSD), в четыре раза выше − 11,2896 МГц (DSD256, 4xDSD, DSD4, 11.2MHz DSD или Quad-DSD) и даже в восемь раз выше 22,5792 МГц (DSD512, 8xDSD, DSD8, 22.5MHz DSD или Octuple-DSD). Существуют также DSD-файлы с частотами, кратными 48 кГц, − 3,072/6,144/12,288/24,576 МГц.

С помощью соответствующего ПО и ЦАПа аудиофайлы DSD могут воспроизводиться с компьютера в исходном формате или могут быть преобразованы в файлы ИКМ для воспроизведения с использованием цифроаналоговых преобразователей, не поддерживающих DSD.

Подробнее: ru.wikipedia.org/wiki/DSD

dsd-guide.com/sites/default/files/white-papers/DSFFileFormatSpec_E.pdf

dsd-guide.com/sites/default/files/white-papers/DSDIFF_1.5_Spec.pdf

 

MQA – технология сжатия, предложенная в декабре 2014 года британской компанией Meridian Audio, которая ранее разработала метод MLP для DVD-аудиодиска (см. ниже). Технология MQA (Master Quality Authenticated, рус. подтверждённое студийное качество) основана на использовании специального кодека, который позволяет значительно (на порядок) уменьшить размер звукового цифрового файла для упрощения его передачи и хранения, а затем провести декодирование при воспроизведении.

Технология предназначается для сжатия аудиофайлов высокого разрешения, имеющих значительно больший размер по сравнению с файлами стандартного разрешения. Так, величина битрейта, соответствующая аудиофайлу 192 кГц/24 бит (9,2 Мбит/с) с помощью технологии кодирования MQA может быть снижена до 922 кбит/с, что даже ниже, чем у компакт-диска. Передача и хранение аудиофайлов, сжатых подобным методом, может производиться с помощью различных «контейнеров»: FLAC, WAV, ALAC и т.п.

Одновременно с предложением технологии MQA компания Meridian Audio стала выпускать аудиооборудование, поддерживающее новый формат (ЦАПы, цифровые акустические системы), и продавать другим производителям аудиотехники лицензии на использование декодеров MQA. Если  воспроизводящее аудиоустройство не оснащено декодером MQA, то музыка будет проигрываться с качеством компакт-диска.

В марте 2017 г. в продаже появились диски MQA-CD − компакт-диски с музыкой, закодированной в MQA. 

В марте 2018 г. была осуществлена первая онлайн-трансляция концерта с помощью технологии MQA Live.

В апреле 2021 г. началась трансляция музыки, закодированной в MQA, по интернет-радио.

Подробнее:  www.mqa.co.uk

Многие специалисты отрицательно относятся к формату MQA, отмечая негативное влияние этой технологии сжатия на качество звука, увеличение стоимости оборудования и музыкальных файлов и другие недостатки. Подробнее: 

www.realhd-audio.com/?p=7258

audiophilestyle.com/ca/reviews/mqa-a-review-of-controversies-concerns-and-cautions-r701

audiophilestyle.com/forums/topic/62527-testing-mqa-is-it-worse-than-flac/

www.linn.co.uk/blog/mqa-is-bad-for-music-heres-why

positive-feedback.com/audio-discourse/questions-answers-mqa-interview-andreas-koch/

 

USB-аудиокарта – название флеш-накопителя, помещенного в пластиковую карточку размером с кредитку и используемого в качестве средства для записи и хранения аудиофайлов ВР. В 2010 году выпуск USB Audio Card начала компания Cardas, известный производитель кабелей из США, а затем, под названием MasterFlash, – компания звукозаписи Fidelio (Канада). Аудиофайлы с USB-аудиокарты переносятся на жёсткий диск или могут воспроизводиться непосредственно с нее. Они представляют собой музыкальные файлы ВР, чаще всего формата WAV 96/24 или 176/24. Карта может содержать также файлы обложек дисков и другую информацию. Компания звукозаписи EMI для размещения всего каталога дисков The Beatles в формате FLAC 44/24 также использовала USB-флеш-накопитель (объёмом 16 ГБ).

Подробнее: www.cardas.com/music_usb.php

В 2015 году корейская компания Astell&Kern, производитель портативных цифровых плееров, предложила карты памяти microSD под названием MQS (Mastering Quality Sound) с файлами ИКМ до 192/24. Как и в случае с USB-аудиокартами, было выпущено небольшое количество записей на картах MQS.

Подробнее: us.astellnkern.com/blogs/news/what-is-mqs

 

 

2. Аудиоформаты ВР на оптических дисках

HRx – выпускаемые с 2008 года компанией Reference Recordings (США) диски DVD-R, содержащие аудиофайлы ВР. Аудиофайлы 176/24 записаны в несжатом формате WAV и предназначены для переноса на жёсткий диск музыкального сервера или обычного ПК, хотя могут также воспроизводиться непосредственно с оптического диска с помощью компьютера или универсального цифрового проигрывателя.

С точки зрения качества звука компания Reference Recordings  достигла максимально возможного уровня, поскольку аудиофайлы на дисках HRx являются точными «бит-в-бит» копиями студийных цифровых мастер-файлов. Необходимо отметить, что подобные диски под названием SMRD (Studio Master Reference Disc – референсный диск студийной записи) с аудиофайлами ВР 96/24, 192/24 и даже 192/32 выпускала компания Unipheye Music (США), а Acousence (ФРГ) предлагает комплект из двух DVD-дисков: DVD+FLAC192. Один из дисков может воспроизводиться на DVD-проигрывателе и, кроме этого, содержит файлы 96/24, а на втором − записаны файлы 192/24. Диски DVD-R с аудиофайлами ВР выпускают и другие звукозаписывающие компании.

Подробнее: www.referencerecordings.com; www.marecordings.com

 

DSD-диск – это оптический диск, содержащий файлы DSD с расширением DSF, и который может проигрываться на компьютере или другом оборудовании, поддерживающим воспроизведение этих файлов.

DSD-диск записывается на DVD-R, DVD+R, DVD-RW или DVD+RW и содержит аудиофайлы ВР с частотой дискретизации 2,8224 МГц. Качество аудиозаписи на DSD-диске такое же, как на SACD, с тем отличием, что на первом не может быть записан многоканальный сигнал. Фирмой Sony разработана спецификация под названием DSD Disc Format, которой пользуются некоторые звукозаписывающие фирмы для выпуска DSD-дисков.

Этот формат является открытым, и при наличии специального ПО такой диск может быть подготовлен в бытовых условиях и содержать файлы DSD, полученные, например, через интернет.

Подробнее: ps3sacd.com/downloads/DSDDiscFormatSpecs.pdf

 

DVD-аудио (DVD-Audio, DVD-A) – цифровой формат, предназначенный для хранения аудиоинформации на DVD-диске, специально разработанный для высококачественного воспроизведения звука в 1998 г.

Формат поддерживает частоты дискретизации кратные 44,1 кГц (88,2 и 176,4 кГц) и 48 кГц (96 и 192 кГц) с разрядностью 16, 20 или 24 бит. Для  кодирования аудиоданных в несжатом виде применяется ИКМ, а для увеличения количества данных на диске используется метод компрессии без потерь, разработанный британской компанией Meridian Audio, - MLP (Meridian Lossless Packing).

Этот метод компрессии обеспечивает эффективность кодирования, достаточную для размещения на DVD-аудио диске шести каналов ВР. Как и в системе кодирования для супер-аудио-диска, метод MLP обеспечивает высокую, с точностью до бита, верность воспроизведения исходных данных и не приводит к снижению качества звука. Суть этого метода заключается в том, что распакованный в реальном масштабе времени сжатый поток данных MLP абсолютно идентичен потоку данных до компрессии. Объём данных на диске при ИКМ-модуляции может составлять до 4,7 Гб. Использование метода компрессии MLP обеспечивает примерно двукратное сжатие аудиоданных.

Диск DVD-A обеспечивает частотный диапазон от 5 до 96000 Гц (до 48000 Гц для многоканальной записи), динамический диапазон до 144 дБ и время звучания до 74 мин. Максимальный битрейт – 9,6 Мб/с. Среди преимуществ этого формата можно отметить такие, как высокая точность звуковоспроизведения, большой динамический диапазон, возможность хранения многоканального звука и воспроизведения диска на компьютере, а также тот факт, что на студиях звукозаписи в основном используется формат кодирования ИКМ, что позволяет переносить студийные аудиофайлы на DVD-аудиодиск без дополнительной перекодировки.

DVD-аудиодиск может содержать как аудио- (каталог AUDIO_TS), так и видеоданные (каталог VIDEO_TS), расположенные в группах (максимум 9 групп), в каждой из которых может быть до 99 треков. Видеоинформация обычно представляет собой меню, информацию о музыкальных произведениях и исполнителях, а также фото и видеофрагменты. Для совместимости с проигрывателями обычных DVD-видеодисков иногда может присутствовать аудиосигнал объёмного звука в форматах Dolby Digital и DTS.

Подробнее: ru.wikipedia.org/wiki/DVD-Audio

 

DualDisс является двухсторонним диском и содержит на одной стороне запись в формате DVD-аудио, а на другой – в формате СD. Его толщина (1,6 мм) больше, чем у любого из обычных дисков (1,2 мм), и он может не проигрываться на некоторых плеерах. Несмотря на многообещающее начало в 2005 г. и достаточно большое количество вышедших дисков, выпуск DualDisc закончился в 2009 г.

Подробнее: en.wikipedia.org/wiki/DualDisc

web.archive.org/web/20050507125910/http://www.dualdisc.com/

 

Ещё одна версия двухстороннего оптического диска − DVDplus − была предложена компанией DVDplus International (ФРГ) в 2002 г. Однако, как и в случае с DualDisc, жизнь этой разновидности оптического диска была недолгой, и выпуск DVDplus был прекращён в 2009.

Подробнее: www.dvdplusint.com

 

DAD (Digital Audio Disc) и HDAD (Hybrid Digital Audio Disc) – разновидности DVD-дисков, в которых для записи звука используется формат DVD-видео, что позволяет прослушивать их на любых DVD-проигрывателях.

   

 

 

При этом DAD – это односторонний диск, а HDAD – диск двухсторонний, на одной стороне которого звук записан по спецификации DVD-видео, а на другой – по спецификации DVD-аудио.  Обе стороны содержат ИКМ-кодированные звуковые файлы ВР, однако на одной стороне – это файлы 96/24 (DVD-видео), а на другой – файлы 192/24 (DVD-аудио). DAD- и HDAD-диски могут содержать также различную видеоинформацию.  Примечательно, что на этих дисках, в отличие от SACD и DVD-аудиодисков, не используется защита от копирования. Форматы введены фирмой Classic Records (США) и не получили широкого распространения, хотя на их логотипах прямо указано: «звук мастер-ленты». В настоящее время диски DAD и HDAD не выпускаются.

 

SuperDisc Music – представляет собой DVD-диск, содержащий несколько вариантов многоканальной звукозаписи, соответствующих различным акустическим условиям микширования, причём слушатель может выбирать любой вариант, исходя из своих предпочтений, начиная с «первого ряда зала» или «в своей комнате» и заканчивая «на сцене» или «в студии».

 

 

На диске размещается несколько вариантов многоканальной записи в форматах Dolby Digital, DTS, стереозапись ВР в формате ИКМ 96/24, а также сопутствующая видеоинформация. Кроме этого, в комплекте с таким супердиском идёт обычный компакт-диск.

SuperDisc введён в 2005 г. компанией Monster Cable Products, Inc. (США), известным производителем высококачественных кабелей для аудио- и видеосистем. По словам представителей компании звуковые стереофайлы являются точными копиями  студийных мастер-файлов, а многоканальный звук был смикширован с этих же источников с особой тщательностью. Супер-диски содержат специально подготовленные для скачивания цифровые музыкальные файлы (к сожалению, не в форматах ВР), которые могут быть перенесены на жёсткий диск ПК. Для тех, кто хочет использовать музыку в мобильных устройствах, супердиск содержит также готовые к употреблению файлы, закодированные в AAC, WMA, Apple Lossless, а также в формате Dolby Headphone. Последние диски этого типа были выпущены в 2016 г.

 

MVI (Music Video Interactive) – ещё одна разновидность DVD-диска, который кроме хранения аудио- и видеоинформации даёт возможность с помощью ПК в интерактивном режиме создавать собственные мелодии для мобильных телефонов, иконки, обои для рабочего стола и пр.

Аудиозапись на диске MVI обычно представлена в виде ИКМ-кодированных стереофайлов 48/24, но может содержать также вариант с более высокой частотой дискретизации. Диски MVI не получили широкого распространения, и в 2012 г. их выпуск был прекращен.

Подробнее: web.archive.org/web/20120214081228/http://www.mvimusic.com/://

 

HD DVD − формат оптического диска, предназначенный для видео высокой чёткости и аудио ВР. Разработан японскими компаниями Toshiba, NEC и Sanyo.

В отличие от DVD-дисков в этом формате используется фиолетовый лазер с длиной волны 405 нм, как в дисках Blu-ray (см. ниже). Соперничество с форматом BD привело к тому, что в 2008 г. производство дисков HD DVD и соответствующих проигрывателей было прекращено.

Подробнее: www.dvdforum.org

 

SACD (Super Audio Compact Disc), супер-аудио-компакт-диск (для краткости − супераудиодиск) – самый распространённый к настоящему времени цифровой аудиоформат ВР на оптическом носителе, разработанный компаниями Sony и Philips в 1999 г.

Супераудиодиск имеет такой же размер, как и обычный компакт-диск, но, в отличие от последнего, его рабочая поверхность золотистая, а не серебристая. Более высокое качество звука достигается за счёт использования более совершенной технологии кодирования и сжатия, и увеличения скорости передачи данных.

Для кодирования аудиосигнала применяется технология прямого цифрового потока DSD (Direct Stream Digital), причём звуковой поток с оригинала переводится в цифровой код с использованием частоты дискретизации 2,8224 МГц, что в 64 раза превышает частоту дискретизации компакт-диска. Уменьшение уровня сигнала кодируется как 0, увеличение − как 1. Это позволяет, с одной стороны, цифровому сигналу на супераудиодиске максимально приблизиться к оригиналу, а с другой стороны – достичь таких параметров звучания (в том числе, динамического диапазона и частотной полосы), которые не были доступны при аналоговой звукозаписи. Динамический диапазон супераудиодиска превышает 120 дБ (у компакт-диска − 96 дБ). Для сжатия данных используется метод компрессии без потерь − Direct Stream Transfer (DST), уменьшающий  объём исходного цифрового потока примерно в два раза. Продолжительность звучания супераудиодиска достигает 109 минут.

Запись на супераудиодиске может быть одноканальной (моно), двухканальной (стерео) или многоканальной (до шести звуковых каналов). На гибридном супераудиодиске (Нybrid SACD) имеется два слоя: на одном из слоёв содержится запись в формате SACD, на другом − в формате CD. Такие диски можно слушать и на обычных CD-проигрывателях. Для прослушивания записи в формате SACD  требуется специальный SACD-проигрыватель. На супераудиодисках используется защита от цифрового копирования.

Подробнее: ru.wikipedia.org/wiki/Super_Audio_CD

 

Blu-ray Disc (BD) – формат оптических дисков последнего поколения, используемый для записи и хранения цифровых данных с повышенной плотностью, включая видео высокой чёткости и аудио ВР. В соответствии со спецификацией BD-формат поддерживает несжатые цифровые аудиосигналы ИКМ с частотой дискретизации 48, 96 и 192 кГц, и разрядностью до 24 бит.

При многоканальной звукозаписи на диске Blu-ray может разместиться до 8 каналов с частотой 48 или 96 кГц, либо до 6 каналов с частотой 192 кГц. Формат BD был запущен в 2006 г. BD-диски c аудиозаписями часто называют Blu-ray Audio.

Японская компания Stereo Sound выпустила несколько дисков BD-ROM с аудиофайлами ВР, в том числе форматов 384/32 и DSD256. Эти диски не воспроизводятся обычными Blu-ray-проигрывателями, и перед прослушиванием файлы надо скопировать на жёсткий диск компьютера или музыкального сервера, или другой накопитель.

Подробнее: blu-raydisc.com/en/index.aspx

 

 

 

В конце 2012 года появилась диски под названием High Fidelity Pure Audio, являющиеся разновидностью Blu-ray-диска и предназначенные исключительно для аудио. Запись на диске представлена одновременно в трёх форматах – ИКМ (с частотой дискретизации до 192 кГц), DTS-HD Master Audio и Dolby TrueHD. Диски High Fidelity Pure Audio могут содержать как стерео, так и многоканальные звукозаписи. Кроме этого, с помощью кода, имеющегося в коробке (размер коробки меньше, чем у диска Blu-ray, но больше, чем у компакт-диска) можно скачать в интернете (www.hifipureaudio.com) запись в формате FLAC 44/16 или МР3. Диски High Fidelity Pure Audio предложены компанией Universal Music Group при поддержке Warner Bros, B&O, Dolby, DTS, Bose и др.

Подробнее: www.facebook.com/HFPureAudio1

 

Другая группа компаний (MSM Studios, 2L, Gimell Records, Sono Luminus и др.) поддерживает иную разновидность диска BD под названием Pure Audio Blu-ray. Отличительной особенностью этого оптического диска является отсутствие какого-либо видеоконтента, а также возможность управлять BD-проигрывателем без использования экрана, как обычным CD-плеером.

Диск Pure Audio Blu-ray может содержать как стереофайлы ИКМ с частотой дискретизации до 192 кГц, так и многоканальные цифровые звукозаписи. Переход от многоканального звука к стерео и обратно производится нажатием на цветные кнопки (красную и жёлтую) на пульте управления. Название Pure Audio Blu-ray было введено компанией звукозаписи MSM Studios (ФРГ) в 2009 году.

Подробнее: www.pureaudio-bluray.com

 

 

 

 

© Кузьмин Ю., текст, 2010-2021
Вверх