Сти́снення звукови́х да́них (стиснення аудіо) — тип стиснення даних, кодування, що застосовується для зменшення обсягу аудіофайлів або заради можливості зменшення смуги пропускання для . Алгоритми стиснення звукових файлів реалізуються у комп'ютерних програмах, що називаються аудіокодеками. Винайдення спеціальних алгоритмів стиснення звукових даних вмотивовано тим, що загальні алгоритми стиснення неефективні для роботи зі звуком і унеможливлюють роботу у реальному часі.
Як і в загальному випадку, розрізняють стиснення звуку без втрат (англ. lossless), що уможливлює відновлення вихідних даних без спотворень, та стиснення з втратами (англ. lossy), при якому таке відновлення неможливе. Алгоритми стиснення з втратами дають більшу ступінь стиснення, наприклад audio CD може вмістити трохи більше години «нестисненої» музики, при стисненні без втрат CD вмістить майже 2 години музики, а при стисненні із втратами при середньому бітрейті — 7-10 годин.
Стиснення без втрат
Складність стиснення звуку без втрат полягає в тому, що записи звуку є надзвичайно складними у своїй структурі. Одним із методів стиснення є пошук взірців і їх повторень, проте цей метод не ефективний для більш хаотичних даних, якими є, наприклад оцифрований звук чи фотографії. Цікаво, що якщо згенерована комп'ютером графіка значно легше піддається стисненню без втрат, то синтезований звук в цьому відношенні не має переваг. Це пояснюється тим, що навіть згенерований комп'ютером звук зазвичай має дуже складну форму, яка представляє складне завдання для винайдення алгоритму.
Інша складність полягає в тому, що звучання зазвичай змінюється дуже швидко і це також є причиною того, що впорядковані послідовності байтів з'являються дуже рідко.
Найпоширенішими форматами стиснення без втрат є:
Free Lossless Audio Codec (FLAC), Apple Lossless, , Monkey's Audio, та .
Стиснення з втратами
Стиснення із втратами має надзвичайно широке застосування. Окрім комп'ютерних програм, стиснення з втратами використовується в потоковому аудіо в DVD, цифровому телебаченні і радіо та потоковому медіа в інтернеті.
Новацією цього методу стиснення було використання психоакустики для виявлення компонентів звучання, що не сприймаються слухом людини. Прикладом можуть слугувати або високі частоти, які сприймаються лише при достатній їх потужності, або тихі звуки, що виникають одночасно або одразу після голосніших звуків і тому маскуються ними — такі компоненти звучання можуть бути передані менш точно, або і взагалі не передані.
Для здійснення маскування сигнал із часової послідовності відліків амплітуди перетворюється на послідовність спектрів звуків, в яких кожен компонент спектру кодується окремо. Для здійснення такого перетворення використовуються методи Швидкого перетворення Фур'є, , квадратурно-дзеркальних фільтрів або інші. Загальний обсяг інформації при такому перекодуванні лишається незмінним. Стиснення в певній частотній області може полягати в тому, що замасковані або нульові компоненти не запам'ятовуються взагалі, або кодуються з меншим розділенням. Наприклад, частотні компоненти у до 200 Гц та понад 14 кГц можуть бути закодовані з 4-бітною розрядністю, тоді як компоненти в середньому діапазоні — з 16 бітною. Результатом такої операції стане кодування із середньою розрядністю 8-біт, проте результат буде значно кращим ніж при кодуванні усього діапазону частот з 8-бітною розрядністю. Проте очевидно, що перекодовані з низькою роздільністю фрагменти спектру вже не можуть бути відновлені в точності, і, таким чином, втрачаються безповоротно.
Головним параметром стиснення з утратами є бітрейт, що визначає ступінь стиснення файлу та, відповідно, якість. Розрізняють стиснення з постійним бітрейтом (англ. Constant BitRate — CBR), змінним бітрейтом (англ. Variable BitRate — VBR) та усереденим бітрейтом (англ. Average BitRate — ABR).
Найпоширенішими форматами стиснення з втратами є: AAC, ADPCM, ATRAC, , MP2, MP3, Musepack Ogg Vorbis, WMA та інші.
Посилання
- EBU subjective listening tests on low-bitrate audio codecs
- Interactive blind listening tests of audio codecs over the internet
- For comparisons of lossless audio codecs, see hydrogenaudio.org wiki comparison; (note the other links as well); from and Robin Whittle's 2003 comparison of several algorithms and discussion of Rice coding.
- Techgage: Audio Archiving Guide: Music Formats (Guide for helping a user pick out the right codec)
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Sti snennya zvukovi h da nih stisnennya audio tip stisnennya danih koduvannya sho zastosovuyetsya dlya zmenshennya obsyagu audiofajliv abo zaradi mozhlivosti zmenshennya smugi propuskannya dlya Algoritmi stisnennya zvukovih fajliv realizuyutsya u komp yuternih programah sho nazivayutsya audiokodekami Vinajdennya specialnih algoritmiv stisnennya zvukovih danih vmotivovano tim sho zagalni algoritmi stisnennya neefektivni dlya roboti zi zvukom i unemozhlivlyuyut robotu u realnomu chasi Yak i v zagalnomu vipadku rozriznyayut stisnennya zvuku bez vtrat angl lossless sho umozhlivlyuye vidnovlennya vihidnih danih bez spotvoren ta stisnennya z vtratami angl lossy pri yakomu take vidnovlennya nemozhlive Algoritmi stisnennya z vtratami dayut bilshu stupin stisnennya napriklad audio CD mozhe vmistiti trohi bilshe godini nestisnenoyi muziki pri stisnenni bez vtrat CD vmistit majzhe 2 godini muziki a pri stisnenni iz vtratami pri serednomu bitrejti 7 10 godin Stisnennya bez vtratSkladnist stisnennya zvuku bez vtrat polyagaye v tomu sho zapisi zvuku ye nadzvichajno skladnimi u svoyij strukturi Odnim iz metodiv stisnennya ye poshuk vzirciv i yih povtoren prote cej metod ne efektivnij dlya bilsh haotichnih danih yakimi ye napriklad ocifrovanij zvuk chi fotografiyi Cikavo sho yaksho zgenerovana komp yuterom grafika znachno legshe piddayetsya stisnennyu bez vtrat to sintezovanij zvuk v comu vidnoshenni ne maye perevag Ce poyasnyuyetsya tim sho navit zgenerovanij komp yuterom zvuk zazvichaj maye duzhe skladnu formu yaka predstavlyaye skladne zavdannya dlya vinajdennya algoritmu Insha skladnist polyagaye v tomu sho zvuchannya zazvichaj zminyuyetsya duzhe shvidko i ce takozh ye prichinoyu togo sho vporyadkovani poslidovnosti bajtiv z yavlyayutsya duzhe ridko Najposhirenishimi formatami stisnennya bez vtrat ye Free Lossless Audio Codec FLAC Apple Lossless Monkey s Audio ta Stisnennya z vtratamiStisnennya iz vtratami maye nadzvichajno shiroke zastosuvannya Okrim komp yuternih program stisnennya z vtratami vikoristovuyetsya v potokovomu audio v DVD cifrovomu telebachenni i radio ta potokovomu media v interneti Novaciyeyu cogo metodu stisnennya bulo vikoristannya psihoakustiki dlya viyavlennya komponentiv zvuchannya sho ne sprijmayutsya sluhom lyudini Prikladom mozhut sluguvati abo visoki chastoti yaki sprijmayutsya lishe pri dostatnij yih potuzhnosti abo tihi zvuki sho vinikayut odnochasno abo odrazu pislya golosnishih zvukiv i tomu maskuyutsya nimi taki komponenti zvuchannya mozhut buti peredani mensh tochno abo i vzagali ne peredani Dlya zdijsnennya maskuvannya signal iz chasovoyi poslidovnosti vidlikiv amplitudi peretvoryuyetsya na poslidovnist spektriv zvukiv v yakih kozhen komponent spektru koduyetsya okremo Dlya zdijsnennya takogo peretvorennya vikoristovuyutsya metodi Shvidkogo peretvorennya Fur ye kvadraturno dzerkalnih filtriv abo inshi Zagalnij obsyag informaciyi pri takomu perekoduvanni lishayetsya nezminnim Stisnennya v pevnij chastotnij oblasti mozhe polyagati v tomu sho zamaskovani abo nulovi komponenti ne zapam yatovuyutsya vzagali abo koduyutsya z menshim rozdilennyam Napriklad chastotni komponenti u do 200 Gc ta ponad 14 kGc mozhut buti zakodovani z 4 bitnoyu rozryadnistyu todi yak komponenti v serednomu diapazoni z 16 bitnoyu Rezultatom takoyi operaciyi stane koduvannya iz serednoyu rozryadnistyu 8 bit prote rezultat bude znachno krashim nizh pri koduvanni usogo diapazonu chastot z 8 bitnoyu rozryadnistyu Prote ochevidno sho perekodovani z nizkoyu rozdilnistyu fragmenti spektru vzhe ne mozhut buti vidnovleni v tochnosti i takim chinom vtrachayutsya bezpovorotno Golovnim parametrom stisnennya z utratami ye bitrejt sho viznachaye stupin stisnennya fajlu ta vidpovidno yakist Rozriznyayut stisnennya z postijnim bitrejtom angl Constant BitRate CBR zminnim bitrejtom angl Variable BitRate VBR ta useredenim bitrejtom angl Average BitRate ABR Najposhirenishimi formatami stisnennya z vtratami ye AAC ADPCM ATRAC MP2 MP3 Musepack Ogg Vorbis WMA ta inshi PosilannyaEBU subjective listening tests on low bitrate audio codecs Interactive blind listening tests of audio codecs over the internet For comparisons of lossless audio codecs see hydrogenaudio org wiki comparison note the other links as well from and Robin Whittle s 2003 comparison of several algorithms and discussion of Rice coding Techgage Audio Archiving Guide Music Formats Guide for helping a user pick out the right codec