Сравнение звука в различных системах кодировок

1.

Муниципальная автономная общеобразовательная организация
«Гимназия « Гармония»
Сравнение звука в различных системах кодировок
Выполнил:
ученик 11 «П» класса Матвеев Данил Андреевич
Великий Новгород
2018-2020

2. Введение

Для музыкантов , звукорежиссёров важно хорошее качество аудиоматериала, с которым они
работают. Для этого применяются множество операций: сведение делается, чтобы одни музыкальные
инструменты не перебивали другие и не создавали дискомфорта при прослушивании, мастеринг для
выравнивания громкости конечного продукта. Но в конце работы со звуком появляется вопрос: в каком
формате экспортировать готовый материал, потому что есть немалое множество этих форматов, и
возможно от сделанного выбора будет зависеть конечное звучание. Эта тема, возможно, актуальна для
звукорежиссёров.
Проблема: различие характеристик звука в различных системах кодировок;
Объект: характеристики звука;
Предмет: зависимость характеристик звука от формата;
Гипотеза: звук может меняться в зависимости от того, как он закодирован;
Цель: сравнение звука в разных кодировках;
Задачи:
1) Изучить литературу по данной проблеме;
2) Самостоятельно сравнить звук в разных кодировках;
3) Составить таблицу сравнения характеристик разных кодировок;
4) Сделать выводы по таблице;
5) Сформировать общий вывод.

3. Основные понятия

Кодирование звука – процесс преобразования колебаний воздуха в
колебания электрического тока и последующая дискретизация аналогового электрического
сигнала.
Кодирование данных без потерь - способ кодирования аудио, который позволяет
осуществлять стопроцентное восстановление данных из сжатого потока. К нему прибегают
в тех случаях, когда сохранение оригинального качества данных особо значимо.
Кодирование данных с потерями. Здесь цель - добиться схожести звучания
восстановленного сигнала с оригиналом при как можно меньшем размере сжатого файла.
Это достигается путём использования алгоритмов, «упрощающих» оригинальный сигнал
(удаляющих из него «несущественные», неразличимые на слух детали).

4. Другие исследования звука

Для начала: когда музыкант или продюсер закончили обработку нужной аудиозаписи у
них появляется выбор – в каком формате сохранить её, ведь от этого должен зависеть
окончательный продукт. Узнать в каком формате сохранена интересующая вас аудио запись,
можно посмотреть на сочетание букв после точки в их названии, самый известный из них –
mp3. В интернете многие люди, чаще всего звукорежиссёры спорят о том, влияет или не
влияет формат звуковой дорожки на параметры звука. В некоторых источниках[1] говорится,
что при формате аудио в .wav звук имеет высочайшее качество, но в таком формате
аудиофайл имеет большой объём, что очень неудобно для передачи. На замену ему
приходит формат .mp3, который в несколько раз уменьшает размер файла, однако
незначительно ухудшается качество звука, но эту разницу замечают в основном лишь люди,
работающие со звуком длительный срок. В ходе изучения литературы по этому вопросу[2]
выяснилось, что существует два типа качества звука: с потерями качества и без потерь. В
первый список входят самый используемые форматы: .mp3, .ogg, .aac. Максимально
возможное качество звука выдают кодировки из второго списка: .flac, .alac, .wav.

5. Исследование изменений аудиозаписи в зависимости от формата

Для того, чтобы узнать, как повлияет различный формат на
характеристики звука, нужно воспользоваться лицензионной программой для
обработки звука. В данном случае это - Cubase LE AI Elements 8 и Fabfilter
Pro-Q 3.
В качестве “подопытного” звука взят обычный гудок телефона. При
изменении каких либо параметров звука, будет учитываться громкость
высоких, средних, низких частот.
При проведении исследования, на слух изменения казались незаметны,
однако что показывает программа.

6.

Так выглядит диаграмма частот исходного аудиофайла в формате .aac:

7.

В формате .wav диаграмма выглядит так:

8.

В формате .mp3 диаграмма выглядит так:

9. Заключения по диаграммам

Исходя из полученных снимков, можно примерно составить таблицу выраженности частот каждого из
форматов:
Формат
aac
wav
mp3
Высокие частоты. дБ
-5.6
0
+0.4
Средние частоты. дБ
+1.5
+15
+5.6
Низкие частоты. дБ
-0.6
+16.3
+0.3
Исходя из этих значений известно, что действительно типы форматов: с потерей и без потери неслабо
отличаются. Форматы .ogg и .mp3 показали более менее одинаковые результаты, однако у .aac немного
“обрезаны” частоты, то есть при этом формате потери больше чем у .mp3, .wav кодируется без потерь, и это
прекрасно видно: средние и низкие частоты в два, а то и в три раза громче, чем у .mp3 или .aac. Можно сделать
вывод о том, что кодировка без потерь даёт более “плотный” звук, а с потерями – более “яркий”. Стоит не
забывать, что за высокое качество нужно платить большим размером файла. Вес всех трёх файлов:
Формат
Размер файла, байт
aac (исходный файл)
1 238 248
wav
1 413 192
mp3
66 816
Получается, что при сохранении файла в .wav формате, увеличивается глубины кодирования звука,
то есть частота измерений громкости частот, а следовательно и чёткость звука. При кодировке .mp3 файл
теряет чёткость, хоть на слух это почти незаметно, однако его размер примерно в 18 раз меньше, чем у
исходного файла.

10. Заключение

Таким образом, можно утверждать, что кодировка звука кардинально меняет
исходный файл. От этого может меняться выраженность определённых частот,
громкость, чёткость и информационный вес файла. С опорой на анализ,
получается, что выгоднее всего кодировать файлы с потерями, потому что на слух
это незаметные потери, но память своего устройства можно значительно сберечь.
Несмотря на то, что существует это выгодное решение, догадливые работники со
звуком сохраняют запись во всех форматах: с потерями и без потерь.
Следовательно, выдвинутая гипотеза, что звук может меняться в зависимости от
того, как он закодирован доказана.

11. Список литературы

Используемая литература
[1] http://computer.damotvet.ru/other/51328.htm
[2] http://headphone-review.ru/?p=7116
[3] https://ru.wikipedia.org/wiki/Кодирование_звуковой_информации