آشنایی با فرمت‌های صدا

به سرزمین صداها خوش‌آمدید

زمانی افراد وقتی می‌خواستند مثالی از یک پدیده‌ خیلی فشرده بزنند (مانند به هم فشردگی افراد در اتوبوس!) از اصطلاح MP3 استفاده می‌کردند.

کد خبر: ۲۸۴۵۵۷

تاریخ: ۱۳ بهمن ۱۳۹۴ - ۲۲:۰۱

همان‌طور که می‌دانید امواج صوتی در دنیای واقعی به‌صورت آنالوگ یا پیوسته است، اما یک موج پیوسته را نمی‌توان براحتی انتقال داد و بهتر است با نمونه‌برداری، آن را به‌صورت دیجیتال دربیاوریم (مانند فریم‌های یک ویدئو). این کار برای اولین بار سال 1937 و با ابداع روش Pulse-Code Modulation صورت گرفت.

شاید با خود فکر کنید اگر تعداد مشخصی نمونه در ثانیه از موج اصلی برداشته شود، حتما مقداری از اطلاعات از دست می‌رود.

بله، اما اگر این تعداد نمونه 44 هزار تا در ثانیه باشد، تقریبا انگار موج پیوسته است؛ بنابراین PCM عملا دروازه‌ ورود امواج به دنیای دیجیتال به حساب می‌آید؛ جایی که این داده‌ها هزار چرخ می‌خورند تا به دست شما برسند.

انواع فرمت‌ها

روش PCM خوب است؛ امواج صوتی با حداقل حذف اطلاعات به داده‌های صوتی دیجیتال تبدیل می‌شود، اما یک مشکل کوچک وجود دارد؛ داده‌های دیجیتال خام (دقیقا مانند یک ویدئو یا تصویر خام) حجم زیادی می‌گیرد.

راه‌حل این مشکل، استفاده از الگوریتم‌های فشرده‌سازی است، اما فشرده‌سازی برای همه خوشایند نیست. افراد زیادی هستند که صدای اصلی و خالص را ترجیح می‌دهند (و نه لزوما آنهایی که گرامافون گوش می‌کنند).

به همین دلیل هنوز فرمت‌های بدون فشرده‌سازی وجود دارند و استفاده می‌شوند. در این سمت نیز من و شما هستیم که روی گوشی‌مان آهنگ گوش می‌دهیم و حساسیت چندانی روی موسیقی خالص نداریم.

این وسط فرمت‌هایی هم وجود دارد که فشرده‌سازی را لزوما مساوی از دست رفتن اطلاعات نمی‌داند. بیایید به این سه دسته و فرمت‌هایی که در هر دسته قرار می‌گیرند، نگاهی بیندازیم.

غیرفشرده‌ها

WAV،AIFF

این دو از فرمت‌های غیرفشرده هستند که بر پایه‌ همان‌ داده‌های صوتی PCM و با تغییرات اندکی در ذخیره‌سازی درست شده‌اند.

علاوه بر این، اگر از حرفه‌ای‌ها بپرسید، به شما می‌گویند این فرمت‌ها غیراتلافی (lossless) نیز به‌شمار می‌آیند؛ یعنی در تبدیل داده‌های اصلی به این فرمت‌ها هیچ اطلاعاتی از دست نمی‌رود.

اما حواستان باشد، این حفظ کامل اطلاعات به قیمت حجم تمام می‌شود. یک دقیقه فایل صوتی استریو (2 کانال) که به‌صورت44/1KHZ و با کیفیت CD (شانزده بیت) ذخیره شده باشد، 10 مگابایت حجم خواهد داشت.

اما اگر واقعا می‌خواهید کل اطلاعات یک فایل صوتی را نگه‌دارید یا کار میکس انجام می‌دهید، این دو فرمت گزینه‌های مناسبی است.

ممکن است بپرسید تفاوت این دو فرمت چیست؟ جواب ساده است؛ هیچ. از دیدگاه فایلی و اطلاعاتی، این دو هیچ تفاوتی با هم ندارند و به هم تبدیل می‌شوند.

فقط یکی توسط مایکروسافت و آی‌بی‌ام عرضه شده و دیگری یعنی AIFF توسط اپل. فقط اگر نگران پشتیبانی در دستگاه‌های مختلف هستید، بهتر است از WAV استفاده کنید. این دو، پسوند فایل‌هایشان همنام فرمتشان است: wav. و aiff.

غیراتلافی‌های فشرده

FLAC ،ALAC، APE

سه فرمت Free Lossless Audio Codec، Apple Lossless Audio Codec و Monkey's Audio کمی عجیب‌تر از دو تای غیرفشرده هستند.‌

این فرمت‌ها هر سه فشرده بوده، البته نه آن‌طور که فکر می‌کنید. تفاوت یک فایل فشرده، مثلا زیپ با یک فایل FLAC این است که FLAC (و آن دوتای دیگر) به‌طور خاص برای فایل‌های صوتی طراحی شده‌اند و می‌توانند فایل‌ها را بدون هیچ اتلاف اطلاعاتی فشرده کنند.

شما می‌توانید یک فایل FLAC بدون حذف اطلاعات و با حجمی تقریبا نصف یک فایل WAV داشته باشید. از همین‌جا می‌توانید بفهمید چرا این سه‌ تا پرطرفدارتر از دو تای قبلی هستند.

از میان این سه فرمت، دو تای اول متن‌باز هستند و FLAC خیلی محبوب‌تر از بقیه است و حتی برای دانلود موسیقی از آن استفاده می‌شود.

بنابراین اگر عاشق موسیقی هستید و می‌خواهید مجموعه‌ آهنگ‌هایتان را با کیفیت بالا ذخیره کنید، می‌توانید از این سه فرمت (بخصوص FLAC) استفاده کنید.

نگران گوشی‌تان هم نباشید، FLAC روی اندروید به‌طور کامل پشتیبانی می‌شود (و روی iOS با پخش‌کننده‌های خاص). البته یادتان نرود داشتن هدفون‌ها یا بلندگوهای خوب شرط لازم لذت بردن از موسیقی غیراتلافی است.

اتلافی‌های فشرده

MP3 ،AAC، WMA، Vorbis

اما احتمالا فکر نمی‌کردید فرمت‌های بسیار مشهوری که هر روز با آنها سر و کار دارید، اتلافی (lossy) باشند.

ولی خب این قانون دنیای بی‌رحم دیجیتال است، برای این‌که حجم یک فایل پایین بیاید، مقداری از کیفیت صدا باید قربانی شود. فکر می‌کنید غیر از این چطور می‌توانستید یک دقیقه فایل MP3 را فقط در یک مگابایت جا بدهید؟

این چهار فرمت با استفاده از الگوریتم‌های متفاوت فایل‌ صوتی اصلی را تا حد زیادی فشرده می‌کنند و برخلاف فرمت‌های غیراتلافی، مقداری از اطلاعات و در نتیجه کیفیت از دست می‌رود.

بنابراین عملا نمی‌توانید یک فایل MP3 را به FLAC یا WAV برگردانید، زیرا کیفیت ازدست‌رفته قابل بازگردانی نیست.

فرمت‌های اتلافی از میزان ارسال بیت برای بیان کیفیت فایل استفاده می‌کنند. مثلا گفته می‌شود فایلی 192kbps است یا 320kbps.

این عدد هر چه بیشتر باشد، نشانگر آن است که تعداد بیت بیشتری در جریان پخش فایل وجود دارد و در نتیجه جزئیات بیشتری در فایل است.

بگذارید نگاه دقیق‌تری به این چهار فرمت پرطرفدار داشته باشیم:

MP3: در یک جمله حاکم مطلق دنیای فایل‌های صوتی است. MP3 در اصل مخفف MPEG1 Audio Layer3 است.

نسخه‌ اول این فرمت یعنی همان Layer1 توسط گروه متخصصان تصاویر متحرک (MPEG) در سال 1991 طراحی شد و پس از آن دو نسخه‌ بعدی،3 و Layer2 در سال‌های 92 و 93 به تائید رسید.

فرمت MP3 در حال حاضر استاندارد اصلی انتقال و پخش فایل‌های صوتی و موسیقی به‌شمار می‌آید که باوجود متن‌باز نبودن، توسط تمام سیستم‌عامل‌ها و دستگاه‌ها پشتیبانی می‌شود. تنها نقطه‌ ضعف MP3 نبود سیستم حفاظت معنوی از فایل‌هاست.

AAC:مخففAdvanced Audio Coding، فرمت AAC که توسط گروهی از شرکت‌ها از جمله سونی، نوکیا و دالبی توسعه یافته است و‌ به‌طور خاص با استفاده در فرمت‌ ویدئویی MPEG4 به شهرت رسید. این فرمت به سه دلیل از پشتیبانی خوبی میان سیستم‌های مختلف برخوردار است:

سازگاری با DRM (جلوگیری از کپی کردن)، بهبودهایش نسبت به MP3 و همچنین این‌که برای پخش یا توزیع آن به هیچ مجوزی نیازی نیست.

با توجه به علاقه‌ شرکت اپل به این فرمت، کسانی که با محصولات این شرکت کار می‌کنند، بیشتر با این فرمت برخورد دارند. این فرمت را در فایل‌های aac. یا m4a. می‌بینید.

WMA: مگر می‌شود جایی حرف از فایل و فرمت باشد و مایکروسافت حضوری نداشته باشد؟ فرمت WMA که دستپخت مایکروسافت است در اصل برای رفع مشکل کپی‌رایت فرمت MP3 معرفی شد؛

اما با پیشرفت‌های بزرگ آن نسبت به MP3، سازگاری با DRM و همچنین داشتن یک پیاده‌سازی غیراتلافی، هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرد. WMA تا قبل از روی کار آمدن iTunes از محبوبیت بسیار بیشتری برخوردار بود.

Vorbis: احتمالا با خود فکر می‌کنید Vorbis دیگر چه فرمتی است و چرا در این فهرست قرار داده شده که تا حدی هم حق دارید.

فرمت Vorbis یک فرمت اتلافی است که بزرگ‌ترین تفاوتش با دیگران در رایگان و متن‌باز بودن آن است.

Vorbis را در دو محیط زیاد می‌بینید: در لینوکس که با توجه به خواص آن، حضورش طبیعی است و در بازی‌های رایانه‌ای، این فرمت معمولا در فایل‌های ogg. استفاده می‌شود.