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.

Зачем нужен Hi-Res и что это такое?

Hi-Res - это высококачественный формат звука, который сохраняет и передает максимально полное звучание оригинальной аудиоинформации. В отличие от стандартного звука, высококачественное аудио имеет высокий частотный и динамический диапазон, позволяющий передать более точную и качественную звуковую картину.

Частота дискретизации зависит от точности передачи сигнала в процессе его превращения из аналогового в цифровой формат. Чем выше этот показатель, тем точнее звучание будет соответствовать оригинальной мастер-записи. Частота дискретизации измеряется в килогерцах и показывает, сколько раз в секунду обрабатывается каждый бит аудиоинформации в файле.

Разрядность, или "битность", позволяет описать звук более подробно и точно. Чем выше разрядность, тем больше глубина звучания и выше качество звука. Однако высокая "битность" может привести к существенному увеличению размера файла.

Частота дискретизации и разрядность взаимно дополняют друг друга. При высоких значениях этих параметров звуковые волны выглядят более плавными и четкими, как на аналоговых звуковых волнах.

Аудиофайлы имеют различный формат и сжимаются с целью уменьшения объема файла. Однако это сокращение может влиять на качество звука. Высококачественное аудио восстанавливает исходную полноту звучания математическими алгоритмами.

Hi-Res Audio - это любая цифровая студийная запись с более высокой частотой дискретизации и/или разрядностью, чем стандартный CD-носитель. Чтобы обеспечить точное представление об источнике мастер-записи и, соответственно, об качестве аудио-треков, был утвержден стандарт Master Quality Recording. Он включает в себя 4 типа маркировки MQA, MQC, MQD и MQP. Минимальное требование к Hi-Res-устройствам и аудио-трекам - 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.

Сравнительный обзор Hi-Res аудиокодеков: какой формат подойдет лучше всего?

Среди аудиофилов довольно распространено мнение о том, что наилучшее качество звука обеспечивают форматы, не использующие сжатие, такие как DSD или WAVE. При этом, необходимо иметь высококачественную аппаратуру для воспроизведения данных форматов. Для других меломанов же, для которых важна степень сжатия без потери качества, ведь это позволяет экономить терабайты памяти, может быть интересен другой тип форматов. А для третьих пользователей, которые ищут музыку в Hi-Res, возможность быстрого поиска и воспроизведения музыки из любого источника имеет важное значение. Особенную ценность для них представляют форматы, подходящие для потокового аудио.

Давайте рассмотрим некоторые Hi-Res форматы более подробно, обсудим их преимущества и недостатки, а также определим, какой кодек лучше всего подойдет для слушателя.

Существуют два наиболее популярных формата цифровых аудиокодеков, способных хранить звук без сжатия – WAVE (Microsoft & IBM) и AIFF (Apple). Эти форматы относятся к наследникам IFF (Interchange File Format), который стал генетической основой для еще порядка 30 форматов самого разного назначения.

WAVE - это специализированный для содержания звуковой информации подтип формата RIFF, в то время как AIFF был создан напрямую от IFF. Оба формата используют метод кодирования звука без потерь - несжатой линейной импульсно-кодовой модуляции Linear PCM, или LPCM, сохраняющей все нюансы звучания. Именно поэтому меломаны и аудио-эксперты до сих пор продолжают использовать несжатый LPCM для получения звука максимального качества.

Звук в файлах-контейнерах обоих форматов может быть закодирован с 32-битной глубиной, а максимально допустимое число каналов в WAVE и AIFF равняется шести. Частота дискретизации ограничена 192 кГц только в формате AIFF. Это означает, что мастер-запись Hi-Res-качества на уровне «96 кГц/24 бит PCM» или набирающем популярность «192 кГц/24 бит PCM» может быть создана в обоих форматах.

Одним из главных преимуществ кодеков WAVE и AIFF является их простая структура, что позволяет аудиофайлы быть легко обработанными и отредактированными в любом звуковом редакторе. Также благодаря широкому распространению, они могут быть воспроизведены при помощи любого доступного медиаплеера, стереосистемы или другого аппаратного средства.

Однако недостатком обоих вариантов PCM является их большой размер. Минута двухканального стереозвука 44,1 кГц / 16 бит в формате WAVE будет весить порядка 10 мегабайт, что делает их сложными для передачи в сети и прослушивания на портативных устройствах.

WAVE и AIFF являются общепринятыми кодеками, которые заняли свое достойное место в качестве основного средства для создания аудиоархивов и файлов для прослушивания музыки в домашних условиях, сохраняя всю прелесть 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 (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.

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