Цифрові звукові формати

Цифрові звукові формати — формати файлів для збереження звукових даних у комп'ютерних системах. Файли таких форматів називають також аудіофайлами, або звуковими файлами.

Загальний принцип збереження аудіо на цифрових носіях полягає у послідовній фіксації значень амплітуди звукових коливань, які при відтворенні звуку відповідатимуть положенню мембран у гучномовцях. Ці значення записуються з певною частотою дискретизації та певним амплітудним розділенням. Для зменшення обсягів, ці дані можуть бути стиснені з втратами або без втрат.

Типи файлів

Існує три основні групи аудіо файлів.

• нестиснені формати — такі як WAV, AIFF, AU або PCM;
• формати зі стисненням без втрат — FLAC, Monkey's Audio (розширення APE), Shorten, Tom's lossless Audio Kompressor (TAK), TTA, ATRAC Advanced Lossless, Apple Lossless, MPEG-4 SLS, MPEG-4 ALS, MPEG-4 DST, Windows Media Audio Lossless (WMA Lossless).
• формати зі стисненням з втратами, як наприклад MP3, Ogg Vorbis, Musepack, AAC, ATRAC чи lossy Windows Media Audio (WMA).

Слід мати на увазі, що до аудіофайлів не відносяться такі музичні формати як MIDI, або файли нотних редакторів, які являють собою лише послідовність команд для музичного інструменту, однак не містять інформації власне про звук.

Формат аудіофайлу також слід відрізняти від аудіокодеку. Кодек здійснює кодування чи розкодування звукових даних, тоді як самі дані зберігаються у файлі відповідного звукового формату. Більшість форматів підтримують лише один тип кодування звукових даних, проте мультимедійні контейнери (напр. MKV або AVI) можуть підтримувати різні типи аудіо і відео даних.

Деякі формати аудіофайлів у порівнянні

Назва формату	Квантування, біт	Частота дискретизації, кГц	Число каналів	Величина потоку даних з диску, кбіт/с	Ступінь стиснення
МР3	16	до 48	2	128 (12-320)	~11:1 (залежить від потоку) з втратами
Ogg Vorbis	до 32	до 192	до 255	не обмежений	~22:1 (при 64kbps) з втратами
CD	16	44,1	2	1411,2	1:1 без втрат
Dolby Digital 5.1	16-24	48	6	448	~12:1 з втратами
DTS	20-24	48; 96	6	більше 768	~7:1 з втратами
DVD-Audio	24	96	6	6912	2:1 без втрат
DVD-Audio	24	192	2	4608	2:1 без втрат
MPEG Audio Layer III (MPEG MP3)	плаваючий	до 48	2	до 320	~11:1 (залежить від потоку) з втратами
MPEG AAC		до 192	до 48	до 529 (стерео)	з втратами
WMA	до 24	до 96	до 8	до 768	2:1, є версія без стиснення

Порівняння звукових форматів без стиснення

Назва формату	Розширення файлу	Квантування, біт	Частота дискретизації, кГц	Число каналів	Ступінь стиснення/упаковки	Призначення	Випуск
AIFF	.aiff; .aif	8; 16; 24; 32	11,025; 22,05; 24; 32; 44,1; 48; 96; 192	1; 2; 3; 4; 6	1:1; без стиснення	зберігання звукових даних на ПК	1988, Apple
WAVE (WAV)	.wav	8; 16; 24; 32	11,025; 22,05; 24; 32; 44,1; 48; 96; 192	1; 2; 3; 4; 6	1:1; без стиснення	зберігання звукових даних на ПК	1991, Microsoft та IBM
DSD	.dff	1	64*44.1; 128*44.1; 256*44.1	2, 5.1	1:1; без стиснення, можливе стиснення DST	SACD	1998, Sony і Philips
Digital eXtreme Definition (DXD)	DXD	24; 32	384	2, 5.1	1:1; без стиснення	професійне виробництво SACD	2004, Sony

Порівняння звукових форматів без втрат

Назва формату	Розширення файлу	Квантування, біт	Частота дискретизації, кГц	Число каналів	Ступінь стиснення/упаковки	Призначення	Випуск
Shorten[1]	.shn	16	44.1	2	3:1 - 5:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	1994, Tony Robinson
WavPack	.wv	8; 16; 24; 32	6 - 192 [2]	1 - 256	1.4:1 - 3.3:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	1998, Conifer Software
Meridian Lossless Packing (MLP)	.mlp	до 24	до 192	1; 2; 5.1; 6.0; 8.0	~2:1, стиснення без втрат	DVD-Audio	1998, MERIDIAN
RK Audio (RKAU) [1]	.rka	16	44.1	2	2:1, стиснення без втрат, стиснення з незначними втратами	зберігання звукових даних на ПК	2000, Malcolm Taylor, RK Software
FLAC	.flac	4 - 32	1Гц - 655.350 кГц з кроком 1 Гц	1 - 8	1.4:1 - 4:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК, звуковий супровід до HD-відео, медіаплеєри	2000, Josh Coalson
Monkey’s Audio	.ape	16; 24	8; 11.025; 12; 16; 22.05; 24; 32; 44.1; 48; 96	2	1.4:1 - 4:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	2000+, Matthew T. Ashland
OptimFROG[1]	.ofs	до 32	до 192	2	1.4:1 - 4:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	2001, Florin Ghido
Lossless Predictive Audio Coder (LPAC)	.pac	8; 16; 20; 24	до 192	2	1.5:1 - 4:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	2002, Tilman Liebchen, Marcus Purat, Peter Noll
LosslessAudio (LA) [1]	.la	16	48	2	1.4:1 - 3.3:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	2002, Michael Bevin
Windows Media Audio 9 Lossless	.wma	16; 24	8; 11.025; 16; 22.05; 32; 44.1; 48; 88.2; 96	до 6	1.7:1 - 3:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	2003, Microsoft
Apple Lossless (ALAC, ALE)	.m4a	16; 24	44.1; 48; 88.2; 96; 192	до 6	1.7:1 - 2.5:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК, медіаплеєри iPod	2004, Apple Inc.
RealAudio Lossless (RAL, ralf)	.rmvb	16 и др.	44.1 и др.	2	н/д, стиснення без втрат	Потокове мультимедіа	2004, RealNetworks
True Audio (TTA)	.tta	8; 16; 24	0–4 ГГц [3]	65535[3]	1.4:1 - 3.3:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	2004, Олександр Джурик
DTS-HD Master Audio (DTS++, DTS HD)	-	до 24	до 192	до 8 [4]	2:1 - 4:1 , стиснення без втрат	Blu-ray Disc, HD DVD , PlayStation 3	2004, Digital Theater System.
Direct Stream Transfer (DST)	DSD	1	64*44.1; 128*44.1; 256*44.1	2, 5.1	стиснення без втрат	DSD-поток при производстве SACD	2005, MPEG-4 ISO/IEC 14496-3:2001/Amd 6:2005
Dolby TrueHD	.mlp	до 24	до 192	до 14	2:1 - 4:1 , стиснення без втрат	Blu-ray Disc, HD DVD	2005, Dolby Laboratories
ATRAC Advanced Lossless (AAL)	.aa3; .oma; .at3	16	44.1	2	1.25:1 - 3:1, стиснення без втрат	Мінідиск плеєры, PlayStation Portable , Playstation 3	2006, Sony
MPEG-4 Audio Lossless Coding (ALS)	.m4a	8; 16; 20; 24; 32	44.1; 48; 88.2; 96; 192; (384)	до 65536	1.5:1 - 4:1, стиснення без втрат	музичні інтернет-магазини, Потокове мультимедіа, дискові формати високого розділення, плеєри, архівні системи, професійне студійне виробництво, звуковий супровід до MP4-відео	2006, MPEG ISO/IEC 14496-5:2001/Amd 10:2007/Cor 3:2009
MPEG-4 Scalable to Lossless (SLS), HD-AAC	.m4a	8; 16; 20; 24	44.1; 48; 88.2; 96; 192	2, 5.1	1.5:1 - 4:1, стиснення без втрат, містить потік aac (стиснення з втратами, 128 кбит/с)	музичні інтернет магазини, Потокове мультимедіа, дискові формати високого розділення, звуковий супровід до MP4-відео, плеєри iPod / iPhone	2007, MPEG ISO/IEC 14496-5:2001/Amd 10:2007
Tom's lossless Audio Kompressor (TAK)	.tak	16; 24	до 192	2	1.4:1 - 3.3:1, стиснення без втрат	зберігання звукових даних на ПК	2007, Thomas Becker

Див. також

• ADX

Примітки

1. Розробка формату і кодеків зупинена.
2. В англійській версії Wikipedia заявлені непідтверджені частоти дискретизації 1 Гц - 16.777216 МГц
3. Непідтверджені дані, взяті з англійської версії Wikipedia
4. Число каналів обмежено носієм. Теоретично формат підтримує понад 2000