Hvordan lydkomprimering fungerer, og kan du virkelig forstå forskjellen?

Annonse

Måten vi lytter til musikk på har endret seg betydelig gjennom årene Evolution of Music Consumption: How We Got HereFremveksten av iPod, den musikkspillende mobiltelefonen og en rekke streamingmedieplattformer peker alle mot en enkelt, enkel ide: musikk er viktig. Men hvordan kom vi hit? Les mer . Alderen på fysiske formater er over, og digitale filer dominerer nå.

Enten du stream eller last ned musikken din 4 grunner til at du ikke trenger å være en pirat på nyttSelv om noen mennesker alltid skal piratkopiere, er det nå mindre grunn enn noen gang til å gjøre det. Les mer , er det nesten helt sikkert i formater som MP3 eller AAC. Disse komprimeres til små og praktiske filstørrelser, og for å oppnå at de fjerner lyd fra originalopptaket.

I denne artikkelen skal vi se på hvordan musikkkomprimering fungerer, og om det har noen reell effekt på hvordan musikken din faktisk høres ut.

Hvordan kompresjon fungerer

Digital musikk blir ofte servert til oss - gjennom mediebutikker og strømmetjenester - i formater som bruker tapsfri komprimering. For å komprimere filen - for å gjøre den mindre - blir data fjernet fra originalen, og de kan aldri gjenopprettes.

Disse dataene fjernes ikke tilfeldig. Filformatene bruker psykoakustikk å jobbe rundt begrensningene for menneskelig hørsel, fjerne striper som vi ikke en gang visste at var der.

Menneskelig hørsel fungerer i området fra 20 til 20 kHz, så i teorien kan alt utenfor dette området fjernes uten at vi selv legger merke til det. Hørselsområdet vårt reduseres også når vi blir eldre, så ingen hører egentlig det samme, uansett.

Denne videoen hjelper deg å identifisere hvilke frekvenser du kan høre. Prøv det med hodetelefoner, men pass på at du skru ned volumet mens du går gjennom det for å unngå skade på hørselen.

I tillegg til dette er lyder med høyere frekvens vanskeligere å høre om de er omgitt av høyere, lavere frekvenslyder. Et vedvarende trommeslag, for eksempel, kan drukne ut noen av finessene i et opptak.

Kompresjon utnytter dette fenomenet gjennom noe som kalles “maskering”. Det er her en høyere, lavere frekvens dekker tapet av en høyere, roligere. Dette kan gjøres i hele frekvensområdet, men lyder over 15 kHz er spesielt utsatt for det.

Så det er tydeligvis mye rom for å fjerne tilsynelatende unyttige data fra et lydopptak, selv om noen lydfiler krangler at dette fjerner mindre håndgripelige kvaliteter som atmosfære og rom og resulterer i en mer todimensjonal lyd. Til syvende og sist er målet å finne balansen mellom filstørrelse og kvalitet.

Bitrate (eller bithastighet)

Størrelsen på en fil bestemmes av dens bitrate. Mange tror bitrate er en indikator på kvalitet, men det er ikke så enkelt som det. Bitrate forteller deg graden av komprimering som brukes, så det gir deg en vag ide om hva du kan forvente, men det er mange andre faktorer som påvirker kvaliteten.

• Ulike kodeker har forskjellige effektivitetsnivåer, så to filformater som er kodet med samme bitrate, vil ha betydelig forskjellig kvalitet.
• Selv i samme format er programvaren som brukes til komprimering, viktig. Noen kodere er bedre enn andre, og mange vil til og med tilby forskjellige kvalitetsinnstillinger på samme bithastighet. Raskere prosessering tilsvarer for eksempel lavere kvalitet.
• Den typen lyd som komprimeres er viktig. Den menneskelige stemmen har en frekvens i området 85Hz til 300Hz, og takler langt mer komprimering uten tap av kvalitet enn orkestermusikk kan.

Bitrate måles i kilobit per sekund (kbps). CD-lyd har en bitrate på 1411 kbps, noe som betyr at det er 1.411.000 bits data for hvert sekund av en sang. MP3-er blir nå ofte komprimert til 320 kbps, hvor 60% av de originale dataene blir kastet. Med 128 kbps er det 90%.

Effekten av lydutstyr

Det er ikke bare ørene våre som dikterer hva vi kan høre. Lydutstyret vi bruker spiller en viktig rolle.

I noen henseender er et sett med billige øreplugger mye mer tilgivende for komprimert lyd fordi de ikke er i stand til å håndtere hele det dynamiske området med ukomprimert musikk. Eller for å si det på en annen måte, dårlig lydutstyr gjør det alt høres dårlig ut.

Og enda dyrere hodetelefoner kan noen ganger være innstilt på bestemte frekvenser (for eksempel bass) som kan gjøre andre frekvenser - og nyansene av innspillingen - uhørbare.

De beste hodetelefoner 10 vilkår du bør vite for å identifisere de beste hodetelefoneneI denne guiden vil vi skjære gjennom sjargongen og vise deg hva nøkkelhodetelefonspesifikasjonene faktisk betyr, og hvorfor - eller om - de betyr noe. Les mer og høyttalere vil imidlertid kunne spille av innspillingen slik den opprinnelig var ment, og er mer enn i stand til å vise opp forskjellen mellom komprimert og ukomprimert musikk til en kresne øre.

Hvilken kompresjon fjerner

EN studie av Ryan Maguire ved Virginia Center for Computer Music illustrerer perfekt hvordan kompresjon fungerer.

Bruker du Suzanne Vega-sangen Tom's Diner som et eksempel - en sang som ble brukt i lyttetester under utviklingen av MP3-formatet - Maguire trekkes effektivt fra en 128 kbps MP3 av sangen fra en ukomprimert versjon, som bare sitter igjen med lydene som ble fjernet i løpet av komprimering.

Dette ble det som ble fjernet:

Det motsier heller forestillingen om at komprimering bare fjerner uhørbare lyder. Men i hvilken grad er du faktisk klar over at disse lydene mangler?

Fra den samme studien, her er den ukomprimerte versjonen:

Og 128 kbps-versjonen:

Nå som du vet hva som er fjernet, kan du fortelle forskjellen?

MP3, Ogg Vorbis og AAC

MP3 er det mest kjente formatet for digital musikk, brukt av tjenester som Amazon MP3 og Google Play, og støttet av stort sett alle enheter 3 ferske og lette musikkspillere for å glede deg over MP3-er på LinuxHvis du er en Linux-bruker som elsker musikk, har du sannsynligvis lagt merke til at lydavspillere kommer i alle former og størrelser, fra iTunes-alternativer til lette apper. Hvilken lett musikkavspiller skal du velge? Les mer , app eller skytjeneste som kan spille musikk.

Ogg Vorbis ble utviklet som en åpen kildekonkurranse til MP3, og brukes av Spotify i tre bitrates: 96 kbps for “Normal” kvalitet på mobil, 160 kbps for “Standard” kvalitet på skrivebordet og “Høy” kvalitet på mobil, og 320 kbps for “Høy” kvalitet på skrivebordet og “Ekstrem” kvalitet på mobil.

AAC er formatet som fikk popularitet gjennom Apples bruk av det i iTunes, og er nå brukt i Apple Music Komme i gang med Apple Music - Det du trenger å viteEtter kjøpet av Beats i fjor, har Apple endelig sluppet løs sin streaming-musikktjeneste over hele verden. Les mer også. Den brukes også til andre strømmetjenester, inkludert Tidal, Deezer og Pandora. Apple Music bruker en bitrate på 256 kbps, mens de andre tjenestene tilbyr kvalitetsnivåer opptil 320 kbps.

De tre formatene fungerer etter de samme prinsippene, men fungerer på forskjellige måter og forkaster forskjellige data. Av denne grunn bør du aldri transkode en fil fra ett format til et annet, da det vil føre til betydelig dårligere kvalitet.

MP3 forhåndsdato de andre formatene i flere år, og selv om dette ga et forsprang i markedet for digital musikk, betyr det også at det er mindre effektivt enn konkurrentene.

Det er mange veldig tekniske grunner til dette. Et eksempel er at både Ogg Vorbis og AAC bruker en gjennomsnittlig bitrate i stedet for den konstante bitraten til MP3. Dette gjør dem i stand til å produsere sammenlignbar kvalitet ved mindre filstørrelser.

320 kbps blir ofte referert til som bransjestandarden. Mange beskriver også dette som å være CD-kvalitet, der du ikke lenger kan se forskjellen mellom komprimert og ukomprimert.

Tapløs kompresjon

Lydkomprimering er ikke alltid tapt. FLAC - forfremmet kraftig som en unikt salgssted for Tidal Hvorfor Jay Zs Tidal Music Streaming Service er dømt til å mislykkesJay Z relanserte nylig Tidal, streamingtjenesten for musikk han kjøpte for 56 millioner dollar. Tidal har 99 problemer, og banen er en. Les mer - og Apple Lossless gir tapsfri komprimering. Kvaliteten på filene i disse formatene er i hovedsak den samme som i en WAV-fil. Filstørrelsen er også betydelig mindre, riktignok fortsatt rundt dobbelt så stor som de tapede formatene leverer.

Disse formatene er det musikalske ekvivalentet til en ZIP-fil. Koderen fjerner overflødighet i dataene Hvordan fungerer komprimering?Hvordan fungerer komprimering av filer? Lær det grunnleggende om filkomprimering og forskjellen mellom tapet kontra tapsfri komprimering. Les mer , og kan krympe den opprinnelige filen med så mye som 50%. Fordi den er tapsfri, er det ingen kvalitetsinnstillinger når du koder for en fil, men den trenger også å dekodes når den spilles av. Dette gjør det mer ressurskrevende.

Kan du høre forskjellen?

Uansett hvilket komprimert format du bruker, er hovedspørsmålet om du til og med kan merke forskjellen mellom det og et ukomprimert alternativ.

Gjerne ved 128 kbps eller lavere komprimering vil gjenstander (forvrengning) merkes på de fleste formater. Utover det kan opplevelsen din avhenge av kvaliteten på hodetelefonene eller høyttalerne.

Du kan teste det selv med forskjellige blindtester på nettet. På mp3ornot.com du kan sammenligne MP3-er kodet til 128 kbps og 320kbps. Tidal gjør det mulig for deg å teste den tapløse lyden (og tone den som en test av lydutstyret ditt, bare hvis du ikke kan se forskjellen). Og det er det nok en morsom test hos NPR Music.

Alternativt kan du teste din egen musikk med Lacinato AMX app for Windows, Mac eller Linux. Bare legg inn sanger som er kodet i forskjellige formater eller bitrates, og se hvilke du foretrekker.

Kan du fortelle forskjellen mellom tapsfri og tapsfri musikk? Har du et favorittformat, og er det de du unngår? Lyd av i kommentarene nedenfor.

Bildekreditt: Grado-hodetelefoner via Jonathan Grado