Номер статьи : 00224208 / Последнее изменение : 08.03.2019

Цифровое аудио от А до Я

Применимые продукты и категории для данной статьи

Вы иногда путаетесь в терминах, используемых для описания аудиоустройств? Мы создали краткое руководство, которое поможет вам в них разобраться.


Основы: что такое цифровая запись звука

Поскольку в реальных условиях звук постоянно изменяется, цифровая запись всегда представляет собой аппроксимацию полного диапазона естественного звучания. Однако новые технологии записи непрерывно расширяют диапазон и точность цифровой записи.

При записи аналогового источника, например живого концерта или музыкантов в студии звукозаписи, в цифровом формате звук дискретизируется (сэмплируется) через регулярные интервалы. Амплитуда звука записывается как число, а в результате получается цифровая запись аналогового источника в виде последовательности дискретных чисел.

Доля исходного аналогового звука, охваченная цифровой записью, зависит, в основном, от частоты дискретизации и битовой глубины (сколько сэмплов создается в секунду и сколько информации содержит каждый из них).

Хранение цифрового аудио

После создания цифровой записи ее можно сохранить в различных форматах. Каждый формат по-разному решает вопрос баланса качества звука и размера формируемого файла: например, как показывает практика, записи с очень высоким качеством не очень подходят для небольших музыкальных плееров.

Но по мере распространения цифровых накопителей (портативные устройства позволяют хранить множество гигабайт данных) аудио очень высокого качества становится повседневностью для миллионов людей.

Характеристики аудио от А до Я

Звук 5.1
Звук 7.1
Аналоговый звук
Битовая глубина
Кодек
Сжатие
Цифровой звук
Dolby Digital
Dolby True HD
DSD
DSEE HX
DTS Digital Surround
DTS Master Audio
DTS:X
Hi-Res Audio (аудио высокого разрешения)
LDAC
Канал низкочастотных эффектов (LFE)
Lossless (без потерь)
Lossy (с потерями)
LPCM
S-Master HX
SA-CD
Частота дискретизации
SBC
Сабвуфер
Окружающий звук
Апскейлинг (повышение качества)

 

 

Звук 5.1
Это 5.1-канальная система окружающего звука для создания эффекта объемного звучания как в кинотеатре. Пять громкоговорителей и один сабвуфер располагаются вокруг слушателя, и на каждый подается только один канал звука в следующей конфигурации:

 

 

  1. Два фронтальных канала.
  2. Один фронтальный центральный канал.
  3. Два канала окружающего звука.
  4. Один канал низкочастотных эффектов (LFE)

Сабвуфер, на который подается низкочастотный выделенный канал, можно разместить в любом месте в помещении. По сравнению с системой объемного звучания без сабвуфера, конфигурация с сабвуфером позволяет сэкономить место, поскольку все низкие частоты передаются через один канал, другие громкоговорители можно делать меньше по размеру. См. также звук 7.1

Звук 7.1
Это 7.1-канальная система окружающего звука, в которой используется 7 громкоговорителей и один сабвуфер. Она аналогична 5.1-канальной системе звука, но включает два дополнительных тыловых канала окружающего звука.

Аналоговый звук
В аналоговой записи исходный звук представлен изменениями физического носителя, например магнитной ленты или виниловой пластинки. Этот подход отличается от цифровой записи.

Битовая глубина
Битовая глубина цифровой записи определяет, сколько бит (или разрядов) используется для хранения каждого сэмпла аналогового сигнала. Стандартная битовая глубина аудио на компакт-диске — 16 бит, а частота дискретизации — 44,1 кГц. Это значит, что в секунду формируются 44 100 сэмплов, каждый из которых содержит 16 бит данных. В целом, чем больше битовая глубина, тем лучше качество звука и тем больше размер файла.

Битовая глубина Hi-Res Audio, или аудио высокого разрешения, составляет не менее 24 бит с частотой дискретизации 96 кГц и выше.

Кодек
При цифровой записи звуковой сигнал обрабатывается кодером/декодером или, сокращенно, «кодеком». Это программный или аппаратный компонент, который «кодирует» аналоговый звуковой сигнал в цифровой формат для электронного хранения. При воспроизведении аудио кодек «декодирует» цифровой файл для формирования звука.

Аудиокодеки используют различные методы кодирования аналогового сигнала и предоставляют те или иные преимущества при хранении и воспроизведении звука.

Сжатие
При цифровой аудиозаписи размер файлов может получаться слишком большим, что ограничивает практическую пользу от цифрового звука; например, на цифровой музыкальной плеер в таком случае поместится совсем немного музыки. Поэтому большинство аудиоформатов используют определенный вид сжатия, удаляя некоторые звуковые данные, чтобы уменьшить размер итогового файла.

Способ сжатия и извлечения данных при воспроизведения влияет на результирующий звук. Форматы файлов, в которых часть данных теряется, называются форматами с потерей данных (lossy). Форматы, которые сохраняют все звуковые данные или позволяют их полностью восстановить при воспроизведении, называются форматами без потери данных (lossless).

Цифровой звук
В отличие от аналоговой, при цифровой записи звук преобразуется в ряд чисел, которые можно хранить в электронном виде (например, на компакт-диске или жестком диске), а затем преобразовывать эти данные в звук при воспроизведении. Популярным цифровым форматом является MP3.

Dolby Digital
Стандартный аудиоформат с потерей данных для DVD и базовый формат для кодирования звука на дисках Blu-ray. Хотя это формат с потерями данных, он достаточно хорош для кино. По сравнению с форматом DTS Digital Surround качество звука ниже, но больший коэффициент сжатия позволяет получить файлы меньшего размера, поэтому Dolby Digital распространен более широко.

Dolby True HD
Формат сжатия аудио без потери данных, аналогичный DTS Master Audio. Оба формата используются для дисков Blu-ray.

DSD
Direct Stream Digital (DSD) — метод цифровой записи с очень высокой частотой дискретизации; она намного выше по сравнению с форматами аудио высокого разрешения, а в случае аудио-компакт-дисков превосходит их по качеству в 64–128 раз. Некоторые инженеры звукозаписи считают, что этот цифровой формат максимально близок к исходному аналоговому источнику. Некоторые модели Sony Hi-Res Audio также поддерживают формат DSD.

DSEE HX
DSEE HX — это уникальная технология улучшения цифрового звука, разработанная Sony. При воспроизведении цифрового аудио в сжатом формате технология DSEE HX реконструирует потерянные высокие частоты в реальном времени, обеспечивая качество звука, сравнимое со звуком высокой четкости. Любое аудио, воспроизводимое на устройстве с поддержкой технологии DSEE HX, оптимизируется, поэтому создается ощущение, что вы находитесь в студии звукозаписи или на концерте.

DTS Digital Surround
Стандартный аудиоформат с потерей данных для DVD и базовый формат для кодирования звука на дисках Blu-ray. DTS Digital Surround обеспечивает более высокое качество по сравнению с Dolby Digital, но менее распространен, так как размеры файлов значительно больше.

DTS Master Audio
Формат сжатия аудио без потери данных, аналогичный Dolby True HD. Оба формата используются для дисков Blu-ray.

DTS:X
DTS:X — аудиоформат окружающего звука, который конкурирует с форматом Dolby Atmos в плане качества звучания. Это стандарт пространственного звука для создания эффекта полного погружения. С помощью дополнительных высотных каналов многоканального звука создается расширенное звуковое поле, благодаря чему зритель полностью погружается в происходящее.

Hi-Res Audio, или аудио высокого разрешения
Цифровые форматы аудио высокого разрешения с частотой дискретизации 96 кГц / 24 бит и выше. Эта технология обеспечивает намного более высокое качество звука, чем у компакт-дисков и MP3-файлов (стандартный формат компакт-диска — 44,1 кГц/16 бит).

Если на продукте Sony есть логотип Hi-Res Audio, это значит, что устройство создано специально для максимальной оптимизации качества звука высокого разрешения при воспроизведении. Вы можете настроить полноценную аудиосистему высокого разрешения на любом устройстве Sony — от портативных музыкальных плееров до наушников, акустических систем и систем домашнего кинотеатра.

Подробнее об аудио высокого разрешения

LDAC
LDAC — это аудиокодек Sony, который позволяет слушать аудио высокого качества по беспроводному Bluetooth-соединению.

При передаче аудио по Bluetooth-соединению обычно используется стандартный кодек Bluetooth SBC, что может привести к потере качества. LDAC позволяет передавать в 3 раза больше данных по сравнению с кодеком SBC, обеспечивая более высокое качество звука при потоковом воспроизведении по Bluetooth.

Канал низкочастотных эффектов (LFE)
Канал низкочастотных эффектов, или LFE, — это отдельный канал звука специально для низких частот в диапазоне от 3 до 120 Гц (например для раскатистых звуковых эффектов в фильмах). В системах окружающего звука этот канал обычно подается на сабвуфер.

Без потери данных (lossless)
Форматы без потери данных позволяют хранить цифровое аудио без потери исходных данных или полностью восстановить исходные данные при воспроизведении. К форматам без потери данных относятся:

  1. DSD (DFF)
  2. DSD (DSF)
  3. WAV
  4. AIFF
  5. FLAC
  6. ALAC
     

С потерей данных (lossy)
Форматы с потерей данных удаляют часть информации из исходной цифровой записи для экономии места, пытаясь максимально сохранить исходное качество звука при воспроизведении. Каждый такой формат представляет собой вариант компромисса между сжатием (для экономии места) и сохранением данных (для сохранения качества звука).

К форматам с потерей данных относятся:

LPCM
Импульсно-кодовая модуляция (LPCM) — это основа цифровой звукозаписи. Аналоговый сигнал сэмплируется через регулярные интервалы, а его амплитуда записывается как точка на цифровой шкале. Так как данные не обрабатываются и не сжимаются, качество звука получается сопоставимым со профессиональными студийными звукозаписями, однако при использовании такого способа записи файлы получаются очень большого размера. Поэтому LPCM не подходит для повседневного использования.

Частота дискретизации определяет точность исходного цифрового потока.

S-Master HX
Технология цифрового усиления от Sony, разработанная специально для форматов аудио высокого разрешения; она служит для уменьшения искажений и шумов в более широких частотных диапазонах. Так как технология S-Master усиливает цифровые сигналы напрямую (не преобразуя их сначала в аналоговые сигналы), сохраняется вся чистота исходного сигнала.

SA-CD
Super Audio CD — это формат, разработанный Sony для записи звука в формате DSD с динамическим диапазоном, превышающим диапазон аудио-компакт-диска. Динамический диапазон стандартного компакт-диска — 96 дБ, а диапазон SA-CD — 120 дБ. Частота дискретизации формата SA-CD — 2,8 МГц, что в 64 раза выше, чем у стандартного компакт-диска.

В отличие от обычного компакт-диска SA-CD поддерживает 5.1-канальный окружающий звук, а также 2-канальный (стерео) звук. Аудио в формате SA-CD шифруется для защиты от копирования, т. е. его можно воспроизводить по аналоговым кабелям и кабелям HDMI или i-Link, но не по оптическим или коаксиальным кабелям.

Частота дискретизации
При записи аналогового источника в цифровом формате частота дискретизации — это временной интервал между сэмплами. Чем она выше, тем меньше данных опускается. Например, частота дискретизации аудио на компакт-дисках составляет 44,1 кГц, т. е. за каждую секунду формируются 44 100 сэмплов.

Как правило, чем выше частота дискретизации, тем лучше качество записи. Частота дискретизации аудио высокого разрешения составляет 96 кГц, а битовая глубина — не меньше 24 бит.

SBC
Стандартный аудиокодек для потоковой передачи цифрового аудио по Bluetooth. Так как кодек SBC предназначен для приоритета стабильности подключения (т.к. эффективного использования пропускной способности беспроводного канала), он плохо подходит для передачи аудио высокого качества. Кодек LDAC корпорации Sony передает в три раза больше данных, чем SBC, позволяя воспроизводить высококачественное аудио по Bluetooth.

Сабвуфер
В 5.1-канальной или 7.1-канальной системе окружающего звука сабвуфер — это громкоговоритель, который воспроизводит только низкочастотные звуки или выделенный канал низкочастотных эффектов. Поскольку на слух сложно определить источник низких частот, сабвуфер можно разметить в любом месте в помещении.

Поскольку все низкие частоты передаются на сабвуфер, размер других громкоговорителей может быть меньше, таким образом в совокупности система целиком становится более компактной и занимает меньше места.

Окружающий звук
5.1-канальные и 7.1-канальные системы окружающего звука предназначены для воспроизведения каналов звука по отдельности через отдельные громкоговорители, расположенные вокруг слушателя; это позволяет создать более реалистичный звук. Вторая цифра в обозначении многоканальных систем (в данном случае цифра «1») обозначает количество низкочастотных каналов; в данном случае качестве дополнительного низкочастотного динамика используется один сабвуфер.

Апскейлинг (повышение качества)
При воспроизведении цифрового аудио в форматах с потерей данных иногда возможно заполнить некоторые «пропуски» в исходной записи, математически экстраполируя исходные данные. Этот процесс называется «повышением качества» и позволяет значительно улучшить качество некоторых записей.

Уникальный алгоритм DSEE HX, разработанный инженерами Sony, повышает качество исходных записей более низкого качества, приближая звук к качеству форматов аудио высокого разрешения.