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.

Сравнение аудиокодеков Hi-Res: определение лучшего кодека для звуколюба.

Существует мнение среди аудиофилов о том, что наилучшее качество звучания могут доставить лишь форматы, не использующие сжатие, такие как DSD или WAVE. При этом важно, чтобы они проигрывались на высококлассном аудиооборудовании. Однако другие завсегдатаи больших музыкальных коллекций более заинтересованы в уровне сжатия без потери качества, поскольку это помогает экономить место на жестких дисках. А еще есть пользователи, которые предпочитают Hi-Res-музыку и хотят получить быстрый доступ к ней из любого источника – для таких пользователей значимы форматы, наилучшим образом подходящие для потокового аудио.

Также давайте рассмотрим крупно некоторые HRA-форматы, выявим их преимущества и недостатки и определим, какой кодек является лучшим для звуколюба.

Существуют два известных цифровых аудиокодека – WAVE (Microsoft & IBM) и AIFF (Apple). Несмотря на давнюю историю этих форматов, они до сих пор используются в создании аудиоархивов и файлов для прослушивания музыки в домашних условиях. WAVE и AIFF являются потомками формата IFF (Interchange File Format) и являются основой для еще порядка 30 форматов аудиокодеков.

WAVE – это специализированный подтип формата RIFF, который предназначен для содержания звуковой информации. AIFF был создан напрямую от IFF. Оба формата используют метод кодирования звука без потерь – несжатой линейной импульсно-кодовой модуляции Linear PCM, (или LPCM), который сохраняет все нюансы звучания. Благодаря этому меломаны и аудио-эксперты до сих пор продолжают использовать несжатый LPCM для получения звука максимального качества.

Файлы-контейнеры WAVE и AIFF позволяют закодировать звук с 32-битной глубиной, а максимально допустимое число каналов равняется шести. Частота дискретизации ограничена 192 кГц только в AIFF, в WAVE же ограничена 96 кГц. Это позволяет использовать данные форматы для создания мастер-записей Hi-Res-качества.

Одним из главных преимуществ WAVE и AIFF является простая структура этих кодеков. Это позволяет обработать и отредактировать аудиофайлы практически в любом звуковом редакторе. Благодаря широкой популярности этих форматов, аудиофайлы могут воспроизводиться на любом доступном медиаплеере, стереосистеме или другом аппаратном средстве.

Несмотря на все преимущества WAVE и AIFF, у них есть недостатки. Файлы, созданные в форматах PCM, имеют неизменно большой размер, что делает их сложными для передачи в сети и прослушивания на портативных устройствах. Даже минута двухканального стереозвука 44,1 кГц / 16 бит может занимать порядка 10 мегабайт.

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.

FLAC и ALAC – два наиболее используемых HRA-кодека, принадлежащих к категории «lossless data compression». Они обеспечивают сжатие аудиоинформации без потерь, сохраняя идентичность оригинала. Можно назвать их «братьями-близнецами», за исключением того, что ALAC имеет «яблочную окраску». Несмотря на это, существуют некоторые технические отличия между ними.

FLAC обеспечивает более высокое время и скорость декодирования, а также предлагает полноценные настройки сжатия, включая медленное/сильное, быстрое/слабое и промежуточные варианты. Тем не менее, если вы пользуетесь продукцией Apple, ALAC предпочтительнее, поскольку iOS, iTunes, AirTunes и QuickTime поддерживают только этот кодек.

Возможности FLAC включают расширенную функцию обработки аудиофайлов, называемую «ReplayGain», которая позволяет определить пиковый уровень записи и равномерно снижать уровень громкости всего трека. Кроме того, FLAC поддерживает максимальную частоту дискретизации 350 кГц, в то время как ALAC — 384 кГц.

Несмотря на все различия, FLAC и ALAC обладают общими чертами, такими как поддержка 8-канального звука, устойчивость к ошибкам записи и возможность поиска внутри содержания файла. Они также не включают в себя средства цифрового управления правами (DRM -защиты от копирования).

Окончательный выбор между этими двумя кодеками зависит от индивидуальных предпочтений, а также от того, кто и как кодировал конкретные аудиотреки. Тем не менее, благодаря своей популярности и широкой поддержке, оба кодека представляют отличный выбор для пользователей, предпочитающих высококачественное звучание без потери качества.

MQA, что означает Master Quality Authenticated, является новым и весьма популярным форматом цифровой музыки, который эффективно поддерживает передачу HRA-файлов потребителям. Он был разработан в 2014 году в британской лаборатории Meridian Audio и представлен общественности через год на выставке CES-2015 в Лас-Вегасе. Сегодня проект поддержки и продвижения аудиокодека выделен в отдельную компанию с одноименным названием.

В мае 2016 года Американская ассоциация звукозаписывающих компаний (RIAA) приняла решение, что аудиозаписи, закодированные в MQA, могут иметь свой собственный официальный логотип, который будет дополнять логотип Hi-Res AUDIO, совместно с Национальной академией искусства и науки звукозаписи (NARAS), Американской ассоциацией независимой музыки (A2IM) и Объединением DEG (Digital Entertainment Group).

Разработчики MQA говорят, что это технология, которая захватывает всю магию оригинального студийного выступления. С помощью новаторских научных исследований в психоакустике - в том, как люди слышат и воспринимают звук - MQA обеспечивает мастер-качество в аудиофайле, который достаточно мал и удобен для потоковой передачи или загрузки. Эпоха жертвования качеством во имя комфорта закончилась. MQA предназначен для хранения и потоковой передачи Hi-Res-звука с параметрами 96 кГц/24 бит при значительно меньшем битрейте, очень близком к стандартному CD, а потому не требует широкополосного интернета. Точные данные производитель не озвучивает, но ориентировочно это 700 Кбит/с.

Название кодека Master Quality Authenticated содержит намек на то, что при помощи этой технологии создается цифровой клон исходного закодированного аудиофайла, который не урезается во время сжатия, а определенным образом "складывается как бумажный оригами". Пометка Studio Masters в некоторых из файлов указывает на то, что звучание, которое получает слушатель, идентично студийному. Таким образом, MQA является "подтвержденным студийным качеством", обеспечивающим звук, который не только лучше, чем качество CD, но и превосходит любой сопоставимый HRA-файл на основе традиционной кодировки PCM, которая была стандартом для аудио CD-качества в течение нескольких десятилетий.

Одним из преимуществ MQA является сохранение детализации звука и высоких частот при битрейте, позволяющем хранить на переносных носителях и передавать большие объемы музыки посредством узких каналов связи. Кроме того, MQA совместим с аудио-оборудованием, в котором отсутствует декодер MQA. Есть возможность копировать MQA-файлы, а также упаковывать обработанный с помощью MQA аудиофайл дополнительно с lossless-кодеком (например, FLAC) для еще большей компактности.

Однако многие меломаны недовольны обязательством приобретения специального проигрывателя с лицензионной поддержкой MQA, чтобы получить полностью "распакованный" звук во всей его глубине и красках, а не "усеченную" версию на любом устройстве, не имеющем фирменных декодеров.

Большинство MQA-файлов звучит настолько хорошо, что пользователи, вкушая возможности слушать любимую музыку в таком качестве, не отказываются от этого удовольствия даже в поездках и путешествиях.

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