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.

Что такое Hi-Res и почему он важен?

Hi-Res - это аудио, воспроизведение которого сохраняет качество звучания и передает его слушателю максимально точно. У этого формата есть высокий частотный и динамический диапазоны, что является его ключевой особенностью.

Частота дискретизации, измеряемая в килогерцах, определяет, сколько раз в секунду аналоговый звук обрабатывается и превращается в цифровой сигнал. Чем выше частота дискретизации, тем точнее воспроизведение будет соответствовать исходной мастер-записи. Например, частота дискретизации 96 кГц означает, что данные обрабатываются 96 000 раз в секунду.

Разрядность же или «битность» определяет, насколько подробно звук закодирован в файле. Чем выше разрядность, тем точнее описан звук, больше его красок и оттенков. Высокая разрядность также дает более плавное и четкое воспроизведение, без видимых фрагментов. Однако высокая разрядность увеличивает размер файла.

Заметим, что частота дискретизации и разрядность являются неотделимыми параметрами, которые дополняют друг друга. Поэтому, чтобы получить звук высокого качества, требуются высокая частота дискретизации и высокая разрядность.

Аудиофайлы в формате Hi-Res являются контейнерами, в которые упаковывается аудиосигнал, сжатый при помощи кодека. Причем стоит помнить, что после сжатия звук по математическим алгоритмам «разворачивается», возвращая себе исходную полноту звучания.

Для того, чтобы потребители музыки могли получать точное представление об источнике мастер-записи и качестве аудио-треков, был разработан стандарт Master Quality Recording. Он включает в себя четыре типа маркировки, которые отображают определенный источник записанного звука. Это MQA, MQC, MQD и MQP.

Когда говорят об Hi-Res на цифровых «мастер-записях», подразумеваются цифровые записи, которые имеют более высокую частоту дискретизации и/или разрядность, чем на стандартном CD-носителе. Таким образом, для Hi-Res Audio характерно наличие частоты дискретизации выше 44,1 кГц и разрядности выше 16 бит. Все вышеупомянутые студийные форматы могут быть перекодированы для массового распространения в файлах с различной степенью сжатия, с потерями информации и без потерь.

Чтобы использовать Hi-Res устройства и аудио-треки, требуется его возможность воспроизводить контент 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.

Что лучше для слушателя: сравнение Hi-Res-аудиокодеков

Среди аудиофилов существует убеждение, что только форматы без сжатия, такие как DSD или WAVE, способны предоставить идеальное качество звука. Однако другим пользователям, которые хранят огромные аудиотеки, важна степень сжатия без потери качества. В этом случае можно сэкономить терабайты памяти. А третьи предпочитают Hi-Res-музыку, которую можно быстро найти и прослушать в любом месте из любого источника. Именно для таких пользователей особенно ценны кодеки, адаптированные для потокового аудио.

В этой статье мы рассмотрим, какие HRA-форматы существуют, какие из них имеют преимущества и недостатки, и какие кодеки считаются наиболее подходящими 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.

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 (Master Quality Authenticated) - формат цифровой музыки, который набирает популярность и эффективно поддерживает потоковую передачу HRA-файлов потребителям. Кодек был разработан в британской лаборатории «Меридиан Аудио» в 2014 году и был представлен на выставке CES-2015 в Лас-Вегасе. Сегодня проект MQA выделен в отдельную компанию с одноименным названием.

В мае 2016 года Американская ассоциация звукозаписывающих компаний (RIAA) совместно с другими организациями решила, что аудиозаписи, закодированные в MQA, могут иметь собственный официальный логотип в дополнение к логотипу «Hi-Res AUDIO».

Разработчики утверждают, что MQA это технология, которая захватывает всю магию оригинального студийного выступления. Используя научные исследования в психоакустике, MQA обеспечивает мастер-качество в аудиофайле, который достаточно мал и удобен для потоковой передачи или загрузки. Материалы, опубликованные на сайте experts.android.com, заявляют, что MQA обеспечивает звук, который не только лучше, чем качество CD, но и превосходит любой HRA-файл на основе традиционной кодировки PCM.

MQA - это «подтвержденное студийное качество», обеспечивающее звук, который сохраняет детализацию звука и высокие частоты, но при этом имеет битрейт, позволяющий хранить и передавать большие объемы музыки. MQA имеет совместимость с аудио-оборудованием, в котором отсутствует декодер MQA, а также предоставляется возможность копировать MQA-файлы и «упаковывать» обработанный посредством MQA аудиофайл дополнительно lossless-кодеком (например, FLAC) для большей компактности.

Недостатком является необходимость в специальном проигрывателе с лицензионной поддержкой MQA, чтобы получить полностью «распакованный» звук. Однако большинство MQA-файлов звучит настолько хорошо, что меломаны не желают отказывать себе в удовольствии прослушивания подобного качества музыки 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