Hi-Res Audio: новый формат и новое качество музыки

High-resolution audio (HRA) — это набор требований к качеству цифрового звука, который описывается стандартом Master Quality Recording. HRA объединяет множество коммерческих и свободно распространяемых форматов звуковой записи, также известных как программные аудиокодеки. Предназначение форматов Hi-Res, чье название говорит само за себя, заключается в записи звука высокого разрешения, который затем сохраняется в аудиофайлах. Такие файлы позволяют воспроизводить аудио-треки максимально близко к оригиналу и получать максимальное удовольствие 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.

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 – это формат записи, созданный на рубеже XX и XXI века, который считался лучшим в мире для хранения архивных звукозаписей компании Sony Music. Он быстро получил репутацию идеального цифрового формата для сохранения уникальности звукового наследия человечества. Позже был разработан DXD-формат, но исключительно для профессионального редактирования в процессе создания SACD-носителей.

Технология записи в формате DSD предусматривает перевод оригинального аналогового аудиопотока в одноразрядный вид (1 бит), но с применением супервысокой частоты – 2 822,4 кГц или 5 644,8 кГц. Размер этих частот равен базовой частоте дискретизации (применяемой при записи обычных CD-носителей, т.е. 44,1 кГц), которая в первом случае кратна 64, а во втором – 128. В формате DSD создаются неперезаписываемые компакт-диски SACD (Super Audio CD) с многоканальным (до шести каналов) звуком.

Одним из преимуществ DSD-формата является его частота дискретизации. При создании мастер-записи улавливаются малейшие модуляции аудиосигнала, и допускается минимум шумов и искажений, в результате чего на выходе мы получаем поистине фантастическое качество и естественность звучания. Стандартный динамический диапазон – 120 дБ/20 Гц – 20 кГц, расширенный – до 100 кГц, но все повышенные шумы «сдвигаются» за пределы слышимого диапазона, т.е. остаются выше уровня 20 кГц.

Недостатком DSD следует назвать, что это формат для оптических носителей, его прослушивание предполагает использование дисков SACD с соответствующими проигрывателями, и на обычных CD-плеерах прелесть звуковой магии просто-напросто исчезает. Вторым недостатком является невозможность производить редактирование и перезапись без огромных проблем: это можно сделать только при помощи манипуляций на специальном ПО и ЦАПа, либо путем преобразования в иные форматы для последующего прослушивания. При этом необходимо учитывать, что SACD-диски защищены трехступенчатой защитной схемой. Третий минус состоит в ограниченном объеме композиций, которые представлены в данном качестве, что также вызывает недовольство любителей музыки.

«Просачивание» DSD в интернет позволило широкой аудитории наслаждаться его преимуществами. Однако, необходимо учитывать, что DSD-формат остается форматом для профессионалов и предполагает приобретение авторских дисков и дорогостоящего оборудования.

FLAC и ALAC - самые популярные HRA-кодеки в категории «lossless data compression» на текущий момент. Они используются для сжатия аудиоинформации без потери качества. Данные кодеки можно назвать «близнецами», только ALAC имеет «яблочную окраску». Некоторые отличия между ними:

• FLAC работает медленнее, но декомпрессируется (воспроизводит) быстрее, в то время как ALAC работает быстрее, но декомпрессия может быть медленнее;
• FLAC имеет полноценные настройки сжатия, включая медленное/сильное, быстрое/слабое и промежуточные варианты;
• широкая поддержка программного и аппаратного обеспечения для FLAC, но ALAC является более предпочтительным форматом для устройств Apple, таких как iOS, iTunes и AirTunes, QuickTime, которые поддерживают только ALAC;
• FLAC имеет функцию обработки аудиофайлов «ReplayGain», которая может использоваться, чтобы определить пиковый уровень записи и равномерно понизить уровень громкости всего трека;
• FLAC поддерживает максимальную частоту дискретизации в 350 кГц, в то время как ALAC достигает 384 кГц.

В остальных технических параметрах эти HRA-кодеки идентичны друг другу, включая:

• поддержка 8-канального звука;
• устойчивость к ошибкам записи;
• возможность поиска внутри содержания файла, разметка нужных мест в файле и псевдо-разбиение одного большого файла на несколько фрагментов, например, песен;
• отсутствие встроенных средств цифрового управления правами (DRM-защита от копирования).

Как правило, выбор между этими HRA-кодеками зависит от индивидуальных предпочтений и способа кодирования конкретных аудиотреков. Именно этот момент часто сказывается на качестве воспроизводимой музыки.

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