Wat zijn de verschillen tussen MP3, FLAC en andere audio-indelingen?

Digitale audio bestaat al heel lang, dus er zijn vast een overvloed aan audioformaten die er zijn. Hier zijn enkele van de meest voorkomende, wat hen onderscheidt en waarvoor ze moeten worden gebruikt.

Voordat we het hebben over alledaagse audioformaten, is het belangrijk dat u de basisbeginselen begrijpt, en dat betekent dat u PCM begrijpt. Daarna gaan we gecomprimeerde indelingen aan.

PCM Audio: waar het allemaal begint

Puls-code modulatie werd gemaakt in 1937 en is de dichtstbijzijnde benadering van analoge audio. Dat wil zeggen dat een analoge golfvorm in regelmatige intervallen wordt benaderd. PCM wordt gekenmerkt door twee eigenschappen: sample rate en bit depth. De bemonsteringsfrequentie meet hoe vaak (in tijden per seconde) de amplitude van de golfvorm wordt gemeten en de bitdiepte meet de mogelijke digitale waarden. Qua audioformaten is dit vrijwel de basis.

Waar geluid, in de echte wereld, is continu. In de digitale wereld is dat niet zo. Op een of andere manier is dit verwarrend voor audio dan voor video, dus laten we naar video kijken als vergelijkingspunt. Wat we interpreteren als 'beweging' of denken aan 'vloeiend' en constant in beweging zijn, is in feite een reeks stilstaande beelden. Op dezelfde manier is de amplitude van geluidsgolven in een digitaal formaat niet "vloeiend" of voortdurend aan het veranderen. Het verandert op basis van bepaalde criteria met vooraf gedefinieerde intervallen.

Afbeelding van Wikipedia

Ik weet dat er hier veel is dat misschien niet van de tweede aard is, tenzij je een ingenieur, natuurkundige of een audiofiel bent, dus laten we het verder bekijken met een analogie.

Laten we zeggen dat het water dat uit een open kraan stroomt uw "analoge" audiobron is. De temperatuur van het water kunnen we vergelijken met de amplitude van een audiogolf; het is een eigenschap die moet worden gemeten, zodat u er op de juiste manier van kunt genieten. Sampling is het aantal keren per seconde dat u uw vinger in het stromende water doopt. Hoe vaker u uw vinger erin steekt, hoe "continu" de temperatuurwisselingen worden. Als je 44.100 keer per seconde je vinger in het stromende water steekt, is het bijna alsof je daar de hele tijd je vinger onder houdt, toch? Dat is het basisidee achter het nemen van steekproeven.

Bitdiepte is een beetje lastiger. In plaats van je vinger te gebruiken, laten we zeggen dat je een echte toiletthermometer hebt gebruikt. Het zei eigenlijk "Heet" voor alles boven kamertemperatuur en "Koud" voor alles hieronder. Ongeacht hoe vaak je het in het water hebt gedoopt, het zou je niet echt veel nuttige informatie geven. Nu, als we in plaats van slechts twee opties, laten we zeggen dat de thermometer 16 mogelijke waarden had die je kon gebruiken om de watertemperatuur te meten. Handiger, toch? Bitdiepte werkt op dezelfde manier, omdat hogere waarden meer dynamische veranderingen in de geluidsamplitude mogelijk maken om nauwkeurig te worden weergegeven.

Zoals eerder vermeld, is PCM de basis voor digitale audio, samen met zijn varianten. PCM probeert een golfvorm te modelleren, in zoveel mogelijk van zijn niet-gecomprimeerde glorie. Het is speciaal, het is klaar om vast te zitten in een digitale signaalprocessor en het is min of meer universeel speelbaar. De meeste andere indelingen manipuleren audio via algoritmen, dus ze moeten tijdens het spelen worden gedecodeerd. PCM-audio wordt als "verliesloos" beschouwd, het is niet gecomprimeerd en neemt daarom veel ruimte op de harde schijf in beslag.

The Uncompressed Bunch: WAV, AIFF

Afbeelding door codepo8

Zowel WAV als AIFF zijn verliesloze audiocontainer-indelingen op basis van PCM, met enkele kleine wijzigingen in de gegevensopslag. PCM-audio komt voor de meeste mensen in deze formaten, afhankelijk van of u Windows of OS X gebruikt en ze kunnen van en naar elkaar worden geconverteerd zonder kwaliteitsverlies. Ze worden allebei ook als "verliesloos" beschouwd, zijn ongecomprimeerd en een stereo (2-kanaals) PCM-audiobestand, bemonsterd met 44,1 kHz (of 44100 keer per seconde) op 16 bits ("CD-kwaliteit") bedraagt ongeveer 10 MB per minuut. Als je thuis opneemt voor mixdoeleinden, is dit wat je wilt gebruiken omdat het van volledige kwaliteit is.

Afbeelding door CyboRoZ

Verliesvrije indelingen: FLAC, ALAC, APE

De Free Lossless Audio Codec, Apple Lossless Audio Codec en Monkey's Audio zijn allemaal formaten die audio comprimeren, grotendeels op dezelfde manier dat alles gecomprimeerd is in de digitale wereld: met behulp van algoritmen. Het verschil tussen gecomprimeerde bestanden en FLAC-bestanden is dat FLAC speciaal is ontworpen voor audio, en dus betere compressiepercentages heeft zonder verlies van gegevens. Meestal ziet u ongeveer de helft van de grootte van WAV's. Dat wil zeggen, een FLAC-bestand voor stereo-audio bij "CD-kwaliteit" loopt ongeveer 5 MB per minuut.

De keerzijde is dat als je audiomanipulatie wilt doen, je terug kunt converteren naar een WAV zonder kwaliteitsverlies. Als je een audiofiel bent en veel muziek met dynamisch bereik beluistert, zijn deze formaten iets voor jou. Als je een geweldige set luidsprekers, blikjes of oordopjes hebt, zullen deze formaten de tonen weergeven om ze te laten zien.

Verliesformaten: MP3, AAC, WMA, Vorbis

Afbeelding door Patrick H. Lauke

De meeste indelingen die u in het dagelijks gebruik ziet, zijn "lossy"; enige mate van audiokwaliteit wordt opgeofferd in ruil voor een significante toename van de bestandsgrootte. Een gemiddelde "CD kwaliteit" MP3 draait ongeveer 1 MB per minuut. Groot verschil met PCM, nietwaar? Dit wordt compressie genoemd, maar in tegenstelling tot verliesloze indelingen kun je die kwaliteit niet echt terugkrijgen als je deze eenmaal in verliesformaten verwijdert. Verschillende lossy-indelingen gebruiken verschillende algoritmen om gegevens op te slaan, en dus variëren ze meestal in bestandsgrootte voor vergelijkbare kwaliteit. Lossy-indelingen gebruiken ook bitrate om te verwijzen naar audiokwaliteit, die er gewoonlijk uitziet als "192 kbit / s" of "192 kbps." Hogere getallen betekent dat meer gegevens worden uitgepompt, dus er is meer behoud van detail. Hier zijn enkele details voor de meer populaire formaten.

MP3: MPEG 1 Audio Layer 3, de meest voorkomende audio-codec met verlies. Ondanks een hoop patentproblemen, is het nog steeds ongelooflijk populair. Wie heeft er geen mp3's rondslingeren?
Vorbis: een gratis en open-source lossy-formaat dat vaker wordt gebruikt in pc-spellen zoals Unreal Tournament 3. FOSS-fans, zoals veel Linux-gebruikers, zullen veel van dit formaat zien.
AAC: geavanceerde audiocodering, een gestandaardiseerd formaat dat nu wordt gebruikt met MPEG4-video. Het wordt zwaar ondersteund vanwege de compatibiliteit met DRM (bijvoorbeeld FairPlay van Apple), de verbeteringen ten opzichte van mp3 en omdat er geen licentie nodig is om inhoud in dit formaat te streamen of te distribueren. Apple-fans zullen waarschijnlijk genoeg hebben in AAC.
WMA: Windows Media Audio, het lossy audioformaat van Microsoft. Het is ontwikkeld en gebruikt om licentievraagstukken met het MP3-formaat te voorkomen, maar vanwege belangrijke verbeteringen en DRM-compatibiliteit, evenals een verliesvrije implementatie, is het nog steeds in de buurt. Het was echt populair voordat iTunes kampioen werd van DRMed-muziek.

Lossy-indelingen zijn wat u gebruikt voor alle dingen waarnaar u luistert en opslaat. Ze zijn ontworpen om een economie van ruimte op de harde schijf te zijn. Welk formaat je kiest, hangt af van welke digitale audiospeler je gebruikt, hoeveel ruimte je hebt, hoe groot een kwalitatief goede nitpicker je bent en een hoop over-variabelen. Tegenwoordig zullen computers alles afspelen, de meeste audiospelers (behalve Apple, natuurlijk) zullen meerdere verliesformaten maken, en meer en meer doen FLAC en APE. Apple blijft bij MP3, ALAC en AAC.

Is Audiokwaliteit niet subjectief?

Absoluut, dat is het. Uiteindelijk zijn het de oren die de meeste van dit soort dingen consumeren, maar dat is meer reden om kwaliteit serieus te denken. Toen ik voor het eerst begon met het maken van mijn verzameling digitale muziek, kon ik het verschil tussen 128kbit MP3's en audio-cd's niet echt onderscheiden. In mijn oren was er geen merkbaar verschil. Na verloop van tijd merkte ik echter dat 256 kbit veel beter klonk, en nadat ik een hele mooie (en dure!) Koptelefoon had gekregen, ging ik full-time terug naar audio-CD's! Het hangt ook af van het muziekgenre.

Afbeelding door jonchoo

Er zijn VEEL variabelen hier, mensen, vergis je daar niet over. Het duurde een tijdje voordat ik besloot FLAC voor wat muziek te gebruiken en 320 kbps MP3 voor de rest. Het punt dat ik probeer te maken is dat je moet experimenteren om te kijken wat het beste werkt voor jou en je muziek, maar houd er rekening mee dat naarmate je smaak verandert, je percepties, je uitrusting en het belang van kwaliteit ook zullen veranderen.

En al dit spul wordt nog lastiger als je niet alleen over muziek praat, maar ook over stemtracks, geluidseffecten, witte en bruine ruis, enz. Er heerst een hele wereld van geluid, dus raak niet ontmoedigd! Door te leren wat je kunt en te luisteren naar jezelf, kun je deze informatie gebruiken om je voordeel te halen uit je toekomstige audioprojecten. Ik laat je achter met het beste advies dat ik ooit heb gekregen: "doe wat gewoon goed klinkt".