В современном цифровом мире звук хранится и передаётся в цифровом формате. Хотя цифровой звук можно передавать без сжатия, несжатые аудиофайлы имеют очень большой размер, требуют значительного объёма памяти и затрудняют передачу данных. Чтобы сделать хранение, потоковую передачу и вещание более удобными, были разработаны аудиокодеки, которые значительно уменьшают размер файлов, сохраняя при этом максимально возможное качество звучания.
Аудиокодек использует специальный алгоритм сжатия, который преобразует исходный звук в цифровой файл меньшего размера. Во время воспроизведения принимающее устройство декодирует сжатые данные, восстанавливая аудиосигнал, который затем воспроизводится через динамики или наушники. За прошедшие годы многие компании разработали собственные аудиокодеки, отличающиеся эффективностью сжатия, качеством звучания, требованиями к аппаратному обеспечению и моделью лицензирования. В результате появилось несколько технологий, которые стали наиболее распространёнными. Среди самых известных аудиокодеков можно выделить Dolby, DTS, AAC, MP3 и WMA.
Популярность кодека во многом зависит от того, насколько широко он поддерживается производителями устройств и поставщиками контента. Чем больше телевизоров, смартфонов, компьютеров, медиаплееров, потоковых сервисов и других цифровых устройств поддерживают определённый формат, тем шире он используется.
MP3 (MPEG Audio Layer III)
MP3 (MPEG Audio Layer III) — один из самых известных цифровых аудиоформатов с потерями качества (lossy). Его разработка началась в конце 1980-х годов в немецком исследовательском институте Fraunhofer IIS совместно с другими участниками проекта MPEG. Официальный стандарт был опубликован в 1993 году как часть спецификации MPEG-1, а позже был расширен для MPEG-2.
Главной особенностью MP3 является использование психоакустической модели, которая удаляет звуки, менее различимые человеческим слухом. Такой подход позволяет значительно уменьшить размер аудиофайла, сохраняя при этом приемлемое качество звучания.
К концу 1990-х и началу 2000-х годов MP3 стал мировым стандартом хранения цифровой музыки. Сегодня этот формат поддерживается практически всеми телевизорами, смартфонами, автомобильными аудиосистемами, медиаплеерами и компьютерами.
WMA (Windows Media Audio)
WMA (Windows Media Audio) — семейство аудиокодеков, разработанное компанией Microsoft. Формат был представлен в 1999 году как часть мультимедийной платформы Windows Media и создавался в качестве конкурента MP3.
Microsoft выпустила несколько версий кодека:
WMA Standard — основной формат со сжатием с потерями.
WMA Pro — улучшенная версия с поддержкой многоканального звука и более высоких частот дискретизации.
WMA Lossless — формат без потерь качества.
WMA Voice — версия, оптимизированная для записи речи и голосовой связи.
В начале 2000-х годов WMA широко использовался в Windows, портативных медиаплеерах и нескольких интернет-магазинах музыки. Однако с распространением AAC и развитием потоковых музыкальных сервисов популярность WMA постепенно снизилась. Тем не менее многие телевизоры, медиаплееры и аудиоустройства по-прежнему поддерживают воспроизведение WMA для обеспечения совместимости со старыми музыкальными коллекциями.
AAC (Advanced Audio Coding)
AAC (Advanced Audio Coding) — цифровой аудиокодек со сжатием с потерями, разработанный в 1997 году как преемник MP3. Он был создан международной группой компаний и организаций, в которую входили Fraunhofer IIS, Dolby Laboratories, Sony, AT&T Bell Laboratories и Nokia. Стандарт стал частью семейства MPEG-2, а позднее был включён в MPEG-4.
AAC обеспечивает более высокое качество звучания по сравнению с MP3 при одинаковом битрейте благодаря более эффективным алгоритмам сжатия. Кодек поддерживает частоту дискретизации до 96 кГц, многоканальный звук и несколько профилей, включая AAC-LC, HE-AAC и HE-AAC v2.
Сегодня AAC является одним из самых распространённых аудиоформатов. Он используется потоковыми сервисами, цифровым телевидением, YouTube, Apple Music, iTunes и поддерживается устройствами Apple и Android.
Аудиокодек DTS
DTS (Digital Theater Systems) — семейство аудиокодеков, разработанное американской компанией Digital Theater Systems, Inc. (в настоящее время входит в состав Xperi). Формат был представлен в 1993 году и первоначально предназначался для цифрового многоканального звука в кинотеатрах. Одним из первых фильмов, использовавших DTS, стал «Парк юрского периода» (1993).
В отличие от Dolby Digital, DTS использовал более высокий битрейт, что позволяло сохранить больше звуковых деталей. Со временем появились различные версии кодека, включая DTS Digital Surround (5.1), DTS-ES, DTS 96/24, DTS-HD High Resolution Audio, DTS-HD Master Audio (формат без потерь) и объектно-ориентированный формат DTS:X.
DTS поддерживается многими телевизорами, AV-ресиверами, саундбарами, Blu-ray-плеерами и медиаплеерами. Однако в последние годы некоторые производители телевизоров отказались от лицензирования DTS из-за стоимости лицензий, поэтому поддержка этого кодека присутствует уже не во всех моделях телевизоров.
Аудиокодек Dolby
Dolby Audio — семейство аудиокодеков и технологий обработки звука, разработанное американской компанией Dolby Laboratories. Компания была основана в 1965 году инженером Рэем Долби. Эти кодеки получили самое широкое распространение и поддерживаются практически всеми устройствами, способными воспроизводить качественный звук. Для улучшения обработки аудио и снижения нагрузки на центральный процессор часто используются отдельные звуковые карты, оснащённые собственными звуковыми процессорами и кодеками для декодирования аудиопотоков.
Dolby Digital (AC-3) был представлен в 1992 году как первый широко распространённый цифровой многоканальный аудиокодек Dolby. Он использует сжатие с потерями и поддерживает до 5.1 аудиоканалов. Dolby Digital стал стандартным аудиоформатом для DVD, цифрового телевидения и домашних кинотеатров и до сих пор остаётся одним из наиболее популярных форматов объёмного звучания.
Dolby Digital Plus был представлен в 2005 году как усовершенствованная версия Dolby Digital. Он обеспечивает более эффективное сжатие, более высокое качество звука и поддерживает до 15.1 аудиоканалов. Сегодня этот формат является основным для потоковых сервисов и широко используется для передачи звука Dolby Atmos.
Dolby TrueHD, представленный в 2005 году, — это аудиокодек без потерь, основанный на технологии Meridian Lossless Packing (MLP). Он поддерживает до 8 аудиоканалов (7.1) и обеспечивает студийное качество звука, полностью соответствующее оригинальной мастер-записи. Dolby TrueHD в основном используется на дисках Blu-ray и Ultra HD Blu-ray.
Dolby Atmos был представлен в 2012 году как технология объёмного звука нового поколения, основанная на объектно-ориентированном принципе. Вместо привязки звуков только к определённым каналам Atmos рассматривает каждый звук как отдельный аудиообъект, который можно разместить и перемещать в любой точке трёхмерного пространства. Эта технология широко используется в кинотеатрах, домашних кинотеатрах, телевизорах, саундбарах и потоковых сервисах.
Dolby AC-4 был представлен в 2014 году для цифрового телевидения нового поколения и интернет-вещания. Он обеспечивает более эффективное сжатие по сравнению с Dolby Digital Plus, поддерживая при этом многоканальный и объектно-ориентированный звук. Dolby AC-4 используется в современных стандартах вещания, включая ATSC 3.0 и DVB, и разработан с учётом требований современных и будущих телевизионных сервисов.
