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.

Заметка о Hi-Res Audio и High Definition Audio: форматы и способы их применения

Hi-Res Audio (HRA) и High Definition Audio (HDA) – два разных вида звуковых форматов, видимых из программного и аппаратного уровней соответственно. Если HRA относится к различным аудиокодекам, реализованным на программном уровне, то HDA — это набор микросхем или микросхем для ПК, кодирующих или декодирующих звук.

Наиболее важным требованием для аппаратных устройств HDA является 32-битный звук при частоте дискретизации 192 кГц для двух и 96 кГц для восьми каналов (7,1): это гораздо более жесткое требование, чем для HRA.

Существует множество форматов записи HRA с различными целями и применениями. Они разделяются на три группы: профессиональную, полупрофессиональную и бытовую.

В профессиональной сфере HRA используется для сохранения максимально большого количества аудиоданных на физических носителях. В этой цели используются эталонные файловые форматы без схем компрессии (no compression), созданные для создания и обработки цифровых мастер-данных, включая запись и контроль в звукозаписи и киноиндустрии.

Полупрофессиональная и бытовая сферы HRA используются для распространения музыки высокого качества на физических носителях или через интернет. В этом случае используются популярные форматы с той или иной степенью сжатия данных (lossless data compression), которые позволяют многократно уменьшить размеры файлов, подходящие для копирования и того, чтобы их можно было приобрести для скачивания в онлайн-магазинах.

В конечном итоге, HRA и его форматы можно использовать для достижения мгновенного доступа к мировой фонотеке в любой точке мира посредством интернет-ресурсов, это осуществляется с помощью сервисов потокового воспроизведения музыки (стриминга). Технологии «упаковки» файлов, такие как MQA, используемые здесь, снижают требования пропускной способности мобильного интернета и позволяют прослушивать музыку в качестве Hi-Res «на лету». Такой способ оказывается удобным для слушателя и экономически возможным, что расширяет музыкальные возможности 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.

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 – 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.

Сегодня, наиболее востребованные HRA-кодеки из категории "lossless data compression" - это FLAC и ALAC. Их основная функция заключается в том, чтобы сжимать аудио-информацию без потерь, сохраняя при этом идентичность оригинала. FLAC и ALAC можно назвать "братьями-близнецами", хотя у ALAC есть "яблочная окраска". Практические отличия между этими кодеками сводятся к следующему:

• FLAC имеет более высокую скорость и время декодирования (воспроизведения);
• FLAC имеет полноценные настройки сжатия, включая медленный или сильный, быстрый или слабый и некоторые промежуточные варианты;
• FLAC поддерживается на программном и аппаратном уровнях в широком спектре устройств, хотя для пользователей Apple более предпочтительным будет ALAC, который поддерживается iOS, iTunes, AirTunes и QuickTime, но не поддерживается FLAC;
• у FLAC есть расширенная функция обработки аудиофайлов "ReplayGain", которая может использоваться для определения пикового уровня записи и равномерного снижения уровня громкости для всего трека;
• FLAC позволяет работать с максимальной частотой дискретизации 350 кГц, в то время как ALAC имеет максимальную частоту дискретизации 384 кГц.

Помимо этих отличий, FLAC и ALAC имеют много общих черт:

• они поддерживают 8-канальный звук;
• они устойчивы к ошибкам записи;
• они обеспечивают возможность поиска внутри содержимого файла, позволяя разметить нужные места в файле и использовать псевдо-разбиение одного большого файла на несколько фрагментов;
• они не имеют встроенных средств цифрового управления правами (DRM-защиты от копирования).

Таким образом, HRA-кодеки FLAC и ALAC в большинстве своих технических параметров идентичны друг другу. Выбор, как всегда, зависит от индивидуальных предпочтений и того, кто и как кодировал конкретные аудио-треки. В конечном итоге это важно, потому что это может оказаться решающим фактором для качества воспроизведения 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.

Как найти и прослушать музыку Hi-Res качества?

Сегодня индустрия High-resolution audio становится все более популярной, выходя из зоны узкого круга энтузиастов и становясь доступной для всех. Сейчас существует множество онлайн-магазинов, предлагающих альбомы в аудио высокого разрешения, и даже смартфоны начинают поддерживать этот формат. С появлением технологии MQA в данный процесс включились и крупнейшие стриминговые сервисы.

Существует несколько сервисов для прослушивания музыки в формате High-resolution audio. Spotify позволяет воспользоваться тремя различными битрейтами вещания, а 7digital имеет большой выбор музыки в формате FLAC и MQA. Qobuz Sublime+ является одним из мировых лидеров среди сервисов для стриминга Hi-Res audio, а HDTracks — один из старейших онлайн-магазинов музыки, обеспечивающий отличный выбор классики, джаза и рока в Hi-Res-качестве. Также можно приобрести треки на Hi-Res Download, NativeDSD или на Tidal, который является стриминговым сервисом с высочайшим качеством живого звука благодаря ассортименту MQA-файлов. Внимания достойны также и Deezer, HighResAudio, Murfie, JUKE, Napster, KKBox, Bugs, Taihe Music ZONE, SoundMachin.

К сожалению, крупнейшие стриминговые платформы Tidal и Qobuz не работают официально на территории России, поэтому придется установить VPN, чтобы воспользоваться их услугами. Однако, Spotify ведет переговоры о возобновлении деятельности в России.

Чтобы прослушать музыку в формате High-resolution audio, нужно устройство воспроизведения, поддерживающее этот формат. Это могут быть специализированные Hi-Res-плееры, совместимые смартфоны или ПК, имеющие специализированные программы (или плагины к проигрывателям) для воспроизведения конкретных форматов аудио высокого разрешения. Для улучшения звучания с устройств неоптимизированных под Hi-Res желательно использовать USB-ЦАП (преобразователь цифрового звука в аналоговый).

С появлением новых форматов High-resolution audio и стриминговых облачных сервисов, условия для аудиофилов стали комфортнее, и теперь можно получить большой выбор музыки в соответствии с личными вкусами.

Фото: freepik.com