Osnove kompresije digitalnog zvuka
Nedavno smo razgovarali o tome kako funkcionira pretvorba iz analognog u digitalno i objasnili neke od osnovnih termina povezanih s digitalnim audio datotekama. U ovom ćemo članku pogledati kako različiti algoritmi kompresije digitalnog zvuka rade na smanjenju veličine datoteke kako bi se datoteke lakše dijelile.
Osnove digitalnog zvuka
Kao što smo prethodno objasnili, uzorkovanje analognog audio valnog oblika pri rezoluciji CD kvalitete zahtijeva 44 100 uzoraka u sekundi s rezolucijom od 16 bitovi za par stereo kanala. To rezultira protokom podataka od 1411 kilobita u sekundi. Za jednu minutu dugu pjesmu trebate pohraniti 84.672.000 bita informacija. To je oko 50 megabajta za pjesmu od pet minuta.
Kada audio pohranjujemo u nekomprimiranom formatu, informacije u datoteci ne utječu na veličinu datoteke. Mogli bismo imati pjesmu koja sadrži snimku simfonijskog orkestra, audio testnu pjesmu ili posljednju, posljednju, posljednju izvedbu Rolling Stonesa. Veličina datoteke bit će ista ako je duljina zapisa ista.
Kompresija zvuka bez gubitaka
Smanjenje veličine datoteke uvijek je predstavljalo problem kada je u pitanju prijenos datoteke. Kad smo imali dial-up internetsku uslugu, bili su potrebni sati za preuzimanje cijele pjesme u nekomprimiranom formatu. Akustični modemi imali su optimalnu brzinu prijenosa od oko 300 bita u sekundi. Analogni modemi velike brzine dosegnuli su vrhunac od 48 kilobita u sekundi koristeći algoritme za kompresiju podataka. Za prijenos zvuka visoke kvalitete bilo bi potrebno oko 30 sekundi za svaku sekundu glazbe. Vidite problem?
Jedna od najpopularnijih i najpoznatijih metoda kompresije datoteke je zip datoteka. Komprimiranje datoteke analizira sadržaj datoteke i zamjenjuje ponovljene nizove podataka prečacem do identičnih informacija. Kada raspakirate datoteku, dobit ćete izvornik natrag bez ikakvih izmjena.
Što se tiče formata kompresije zvuka, najpopularniji formati bez gubitaka su Free Lossless Audio Codec (FLAC), Apple Lossless Audio Codec (ALAC) i Monkey’s Audio (APE) format na dalekom trećem mjestu.
Što se tiče kompresije, pretvaranje naše audio datoteke od 70,69 megabajta u FLAC rezultira veličinom datoteke od 37,5 megabajta. Ovo je smanjenje od oko 50 posto bez gubitka kvalitete zvuka, točnosti ili detalja.
Kompresija zvuka s gubitkom
Bilo da pokušavate smanjiti audiodatoteku ili fotografiju, jedan od najlakših načina da smanjite veličinu datoteke je odbacite neke detalje u izvornoj datoteci. Za audio datoteke to često znači ograničavanje visokofrekventnih informacija i smanjenje detalja ili eliminaciju signala niske razine.
Ako našu originalnu audio datoteku pretvorimo u MP3 datoteku od 320 kbps, datoteka se smanjuje na nevjerojatnih 16,0 megabajta. To činimo izbacivanjem zvučnih informacija koje je teško čuti. Na primjer, ako postoji glasan gitarski riff na jednom kanalu, algoritam kompresije može dramatično smanjiti detalje audio informacija relativno niske razine na drugom kanalu bez velike promjene u percipiranoj kvaliteti reprodukcije. To se naziva perceptivno audio kodiranje jer algoritam posebno utječe na informacije koje je teže čuti (ili percipirati).
Pri brzini kompresije od 320 kbps većina slušatelja ne može razlikovati izvornu datoteku od komprimirane verzije. Kako se kompresija povećava, razlike postaju mnogo očitije. Počinjemo gubiti visokofrekventne informacije i detalje.
Ako želimo dodatno smanjiti datoteku, možemo je pretvoriti u MP3 datoteku od 128 kbps. Prednost ekstremne kompresije podataka je ta da naša audio datoteka sada ima veličinu od 6,59 megabajta. S ovom veličinom, pjesma se može priložiti e-pošti bez puno brige o propusnosti ili vremenu preuzimanja na modernoj širokopojasnoj internetskoj vezi.
Najpopularniji formati kompresije datoteka s gubitkom su MP3 (bivši MPEG-1 Audio Layer III ili MPEG-2 Audio Layer III), Adaptive Transform Acoustic Coding (ATRAC), Advanced Audio Coding (AAC) i Windows Media Audio (WMA).
Je li veličina datoteke važna?
Kao što je spomenuto, algoritmi kompresije zvuka stvoreni su kako bi nam omogućili prijenos zvuka preko veza ograničene propusnosti. Danas je pohrana podataka nevjerojatno jeftina. USB memorijski stick od 128 GB možete kupiti za manje od 25 USD. Na memorijsku karticu od 128 GB možete pohraniti oko 400 sati visokokvalitetnog FLAC zvuka. U isto vrijeme, brzina propusnosti interneta je na vrhuncu svih vremena. Većina pametnih telefona s LTE-om može preuzeti podatke brzinom od 150 mpbs. To je brže od interneta velike brzine većine ljudi kod kuće. Preuzimanje datoteke od 37 megabajta preko takve veze traje oko pet sekundi.
Osim ako niste ograničeni propusnošću, možete preuzeti svoju glazbu barem u FLAC formatu CD-a ili nekomprimiranom WAV formatu. Na taj način dobivate najbolju moguću kvalitetu zvuka iz svog audio sustava. Ako imate pitanja o tome koliko pjesama možete pohraniti na memorijsku karticu ili koji su formati digitalnih medijskih datoteka kompatibilni s vašim radiom u automobilu, posjetite lokalnog prodavača mobilnih dodataka. Oni bi trebali moći odgovoriti na sva vaša pitanja.