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.

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.

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.

Идеальный DSD и профессиональный DXD - форматы, предназначенные для хранения архивных записей и редактирования звука соответственно, были созданы на рубеже XX и XXI века. Исключительно супервысокая частота дискретизации 2 822,4 кГц или 5 644,8 кГц используется для перевода аналогового аудиопотока в одноразрядный вид (1 бит) в обоих форматах.

В формате DSD создаются неперезаписываемые SACD с многоканальным звуком (до шести каналов), как преимущество этого формата является его уникальная частота дискретизации, которая улавливает малейшие модуляции аудиосигнала и позволяет достичь фантастического качества и естественности звучания. Недостатками этого формата являются ограниченность композиций, представленных в этом качестве, а также ограничения воспроизведения на обычных CD-плеерах. Кроме того, DSD защищен трехступенчатой защитной схемой, делая процесс редактирования и перезаписи проблематичным.

Многие любители музыки тем не менее описывают этот формат как идеальный. Он стал доступен широкой аудитории благодаря различным программам-конвертерам и производителям ПО, которые помогают преобразовать DSD в форматы, которые можно воспроизводить на обычных устройствах.

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.

Как получить доступ к музыке Hi-Res и где ее слушать?

Сегодня музыкальная индустрия Hi-Res находится в стадии активного развития, выходя за рамки узкого круга посвященных. Компании теперь производят смартфоны с поддержкой Hi-Res, а онлайн-магазины предлагают приобрести музыкальные альбомы в аудио высокого разрешения. Благодаря технологии MQA, крупнейшие стриминговые сервисы также включили в свою деятельность потоковое воспроизведение Hi-Res музыки.

Сервисы для удобного прослушивания Hi-Res музыки

Spotify – это крупный стриминговый сервис со множеством функций, который позволяет наслаждаться музыкой с помощью трех различных битрейтов Normal Quality (96 Кбит/с), High Quality (160 Кбит/с) и Extreme Quality (320 Кбит/с), и поддерживает все операционные системы. Стоимость подписки зависит от того, с какой территории вы заходите на Spotify.

7digital – это популярная цифровая музыкальная и радиосервисная платформа, предлагающая большой выбор музыки в формате FLAC (24 бит) и теперь также в MQA, такие сервисы, как удобное скачивание для различных устройств и операционных систем. Альбомы и отдельные треки можно приобрести на сайте.

Qobuz Sublime+ является одним из мировых лидеров среди сервисов для стриминга Hi-Res audio. Годовая подписка стоит около 350 евро. Потоковое воспроизведение Hi-Res audio доступно в формате FLAC и MQA, а для смартфонов и компьютеров доступны удобные приложения.

HDTracks – это один из самых старых интернет-магазинов музыки, предлагающий отличный выбор классической, джазовой и рок-музыки в формате Hi-Res. Купить можно как отдельный трек, так и целый альбом.

Получение доступа к HRA файлам можно на Hi-Res Download, предоставляющем возможность скачать демо-версию или купить понравившийся альбом, NativeDSD, предлагающем классическую музыку в DSD, а также на Е-onkyo или на Tidal, который является стриминговым сервисом с качеством MQA-файлов. Однако крупнейшие стриминговые сервисы, такие как Tidal и Qobuz, не официально работают на территории России, поэтому для использования их услуг нужно установить VPN и получить анонимный доступ в сеть. Однако ценителям музыки приятно знать, что один из крупнейших сервисов Spotify, который ранее отказывался от проведения деятельности в России, в настоящее время ведет переговоры о возобновлении работы.

Устройства для воспроизведения High-resolution audio

Основные устройства для воспроизведения Hi-Res музыки:

• специализированные Hi-Res плееры;
• совместимые смартфоны;
• ПК, имеющие специальные программы (или плагины к проигрывателям) для воспроизведения аудио высокого разрешения.

Чтобы улучшить качество звучания с устройств, которые не оптимизированы под воспроизведение Hi-Res аудио, рекомендуется применять ЦАП (преобразователь цифрового звука в аналоговый), подключаемый к цепочке приемник-наушники.

В современном мире создано так много потрясающей музыки, что даже при значительном объеме памяти на носителях невозможно сохранять большую аудиотеку в высоком качестве. Однако появление новых форматов High-resolution audio и облачных стриминговых сервисов условий для аудиофилов, позволяющих наслаждаться большим выбором треков с полным звучанием в соответствии с личными предпочтениями.

Фото: freepik.com