Лучшее сжатие музыки с потерями

1. Переоценка Google Play Music
2. Сжатие с потерями
3. Что такое лучшее сжатие с потерями?

Недавно я заметил, что в Google Play Music есть набор функций, о которых я раньше не знал, и решил попробовать. Через различные виды бритья яка Я закончил тем, что занялся проектом, который хотел посмотреть некоторое время: какие форматы и настройки действительно лучше всего подходят для сжатия музыки с потерями?

То, что я узнал, было и забавным, и удивительным, и в конечном счете очень практичным. Если вы спешите, сводка сводится к тому, что высококачественный MP3 с переменным битрейтом, созданный с помощью кодировщика LAME, является наиболее совместимым выбором, если вам нужна широкая совместимость, но он имеет низкое качество звука; если вам нужно лучшее качество звука, AAC (собственный формат Apple) или Ogg Vorbis намного лучше, чем MP3, но не так универсально поддерживаются.

Но прежде чем я это сделаю, давайте заточим несколько бритвенных яков, не так ли?

У меня есть большая библиотека компакт-дисков. Хотя сейчас я слушаю больше музыки на Spotify, чем на CD, многие из моих CD - эзотерические вещи, которых нет в Spotify. В течение многих лет я пытался хранить его в различных музыкальных библиотеках и проигрывателях, чтобы я мог слушать на ходу. Это никогда не было удовлетворительным решением. Совсем недавно я был пользователем Apple и постепенно перенес всю свою музыку в iTunes. К сожалению, моя коллекция слишком велика для синхронизации с любым мобильным устройством или рабочим ноутбуком, поэтому, если я не дома, я не могу слушать свою музыку.

Переоценка Google Play Music

Я знал о нескольких сервисах, которые позволяют вам загружать свою музыкальную библиотеку в «облако», но никогда не был доволен ни одним из них. Всегда казалось, что я могу получить большую часть того, что хотел, но недостающие функции в некотором роде были убийцами сделок, поэтому ситуация оставалась: Spotify на ходу, моя личная библиотека дома. Насколько я мог видеть, выбор выглядел примерно так:

• Spotify: отлично подходит для потоковой передачи на основе подписки, загроможден пользовательский интерфейс, не имеет всей моей музыки, не поддерживает загрузку моей личной музыки.
• Сервисы и устройства Apple: не подходит для всей моей музыки, слишком дорого, Music Match, похоже, на самом деле не соответствует никому, нет потокового вещания на основе подписки, которое я не купил (хотя это изменилось недавно). Прошло много времени; может быть, я должен еще раз взглянуть на это тоже.
• Amazon Cloud Player: нет хорошей библиотеки материалов для потоковой передачи, неуклюжий пользовательский интерфейс, функции загрузки не работают (сопоставление песен не работает).
• Пандора и др.: Ниша.
• Google Play Music: не совсем в моей сфере сознания.

Все началось с Нила Янга. Однажды у меня возникла ностальгия по его альбому Silver и Gold , и я не смог найти его в Spotify. Я являюсь участником Amazon Prime, поэтому подумал посмотреть там, но он был недоступен. Я владею им на CD и не хочу покупать его снова. Оглядевшись, чтобы посмотреть, где я могу его достать (меня не было рядом с моим домом), я снова наткнулся на Google Play Music.

Google Play Music обладает удивительно приятным пользовательским интерфейсом как для веб-приложений, так и для мобильных приложений, хорошей библиотекой музыки для потоковой передачи по подписке и поддерживает загрузку 50 000 песен по бесплатному тарифу (мне этого достаточно). Он также поддерживает прослушивание в автономном режиме через загрузку и позволяет экспортировать загруженные вами файлы. Может ли это быть идеальный сервис?

Поскольку я уже давно являюсь клиентом Spotify, я не хотел полностью переключаться на другой сервис, такой как Google Play Music, но я подумал, что, возможно, стоило бы попробовать его только для загрузки, так как это добавляет $ 0 к моему текущему ежемесячная стоимость.

Поэтому я установил Google Music Manager, позволил загружать мою библиотеку и отправился в путешествие. Пока я отсутствовал, я выбрал серебро и золото . «Рад тебя видеть, рад снова тебя видеть», - началось, и я улыбнулась. Рад видеть тебя снова, Нил.

Но потом моя улыбка исчезла. качество звука было ужасно! Я был так расстроен. Возможно, вы уже знаете, что я отчасти требователен к качеству звука моей музыки , Я позаботился о том, чтобы импортировать свою музыку в iTunes, и хотя иногда я слышу, что качество песни не такое хорошее, как хотелось бы, это был совсем другой вопрос. Это было действительно больно.

Сжатие с потерями

Когда-нибудь я бы хотел Узнайте больше о сжатии с потерями, прочитав статью Карлхайнца Бранденбурга MP3 и AAC более подробно объяснили , но мое текущее понимание этого состоит в том, что схемы сжатия, такие как MP3, Ogg Vorbis и AAC, отбрасывают части звуковой информации, которые человеческое ухо менее способно слышать, в свою очередь, внося ошибки, которые предназначены для того, чтобы их было трудно услышать. Они основаны на «психоакустических моделях», которые я интерпретирую в терминах своего непрофессионала как следующие факторы:

1. Когда музыка громкая, слышать тихие звуки становится сложнее.
2. Когда музыка сложная, мы склонны концентрироваться на больших темах, а не на деталях, и мы плохо слышим в верхних и нижних частотах.
3. Мы не слышим высокие и низкие частоты, когда они тихие.
4. Артефакты сжатия могут быть замаскированы самой музыкой (и, следовательно, не слышны), если они достаточно тихие.

Я знаю, что существует множество артефактов сжатия. По некоторым причинам, то, что мое ухо чаще всего воспринимает, - это то, что я называю «свистящим» звуком, который я слышу на высоких частотах, таких как сибилантные гласные, тарелки и тому подобное. Когда эти звуки меняются по амплитуде, их частотный спектр кажется неестественным, если сжатие слишком сильное, и я сжимаюсь. Возможно, я неправильно истолковываю то, что здесь происходит, но вот как это звучит для моих ушей: громкие тарелки звучат ярко, но когда они вымирают, они становятся грязными.

Я также заметил, что некоторые песни, как правило, представляют собой сложные случаи для сжатия с потерями. Например, песня Дэвида Грея Fugitive требует очень качественных настроек, чтобы звучать хорошо для моих ушей. Звучит ужасно при настройках сжатия, из-за которых другие песни звучат довольно хорошо для меня.

Все сжатие с потерями работает за счет выбрасывания информации, поэтому неудивительно, что эти эффекты появляются так часто. Я принимаю это как часть сделки. Но когда это так плохо, как звучал мой альбом Neil Young, это невыносимо для меня.

Я бы заметил, если бы мой оригинальный импорт в iTunes звучал так плохо. Что случилось? Я предположил, что Google Play Music перекодировал уже сжатый файл в другой формат, добавив потерю поколения. Я нашел страница справки о поддержке формата файлов Google Play Music это дало мне ключ к разгадке: любой не MP3-файл преобразуется в MP3-файл с той же скоростью передачи данных. Действительно, песню, которую я слушал, скачали (экспортировали) в виде файла MP3 размером 128k, который не очень высокого качества, особенно если он был перекодирован.

Мне кажется, что единственный способ избежать этой проблемы - это загрузить файлы MP3 в Google Play Music. Я не смотрел свою библиотеку iTunes, но уверен, что это различные форматы, включая множество файлов AAC (по умолчанию iTunes). Я копировал эти компакт-диски в течение многих лет со многими различными программами. Я не хочу выбрасывать это и делать это снова.

Это пробудило мое любопытство: насколько хороши форматы сжатия? Я много лет интересовался сжатием с потерями. Я помню, как был очарован, когда MP3 впервые появился на сцене, и узнал об альтернативных форматах, таких как VQF (TwinVQ), Real Audio. Я помню, когда пришел WMA, а затем Огг Ворбис и новый соперник, опус , Заявленное преимущество обычно заключается в улучшении качества звука при более низких скоростях передачи (меньших размерах файлов). Мои безусловные, непроверенные предположения заключались в том, что:

1. MP3 был не очень хорош по сравнению с его преемниками, но со временем улучшился.
2. Специфичные для поставщика форматы, такие как WMA, были не намного лучше.
3. Ogg Vorbis был очень хорош, но никогда не будет широко принят в качестве стандарта.
4. AAC я не был уверен в. Я думал, что это был собственный формат Apple; Я был неправ.

При просмотре немного, еще один нюанс привлек мое внимание: основным программным обеспечением для кодирования MP3 является LAME с открытым исходным кодом и запатентованное запатентованное программное обеспечение кодирования Fraunhofer. По всей видимости, iTunes использует программное обеспечение Fraunhofer, а не LAME, и, похоже, многие считают, что LAME производит лучше звучащие MP3-файлы, чем Fraunhofer.

В этот момент у меня возникла мысль: оставив в стороне мои субъективные мнения о качестве звука, не составит труда получить твердый ответ о том, насколько хорошо работают различные форматы. Просто кодируйте, затем декодируйте и вычитайте из исходного сигнала и смотрите на возникающие ошибки. Правильно?

Я должен предупредить, что следует. Все не так просто. Для этого в значительной степени не хватает смысла в перцептуальном кодировании звука. Тем не менее, это все еще весело и интересно сделать.

Я закодировал первые 30 секунд Fugitive во множестве форматов и настроек. Затем я инвертировал исходный сигнал и добавил исходный и декодированный сигналы вместе. (Необходимо убедиться, что два сигнала точно выровнены по времени, иначе это не сработает). Это легко сделать в Audacity. Результатом является ошибка кодирования или, примерно, комбинация отбрасываемого сигнала и сигналов, которые кодер добавляет (шум квантования и т. П.). В некотором смысле, это похоже на аудио-версию просмотра фотографического негатива, наложенного на позитив, и наблюдения за тем, что «просачивается» через него.

Прослушивание сигнала ошибки интересно. С высоким качеством сжатия, это по сути звучит как высокочастотная статика, в которой вы можете распознать ритм оригинальной песни. При более низком качестве это звучит как приглушенная версия песни с элидирующими средними частотами. Вы также можете легко услышать многие артефакты сжатия, такие как выпадения в полосах частот. Двумя наиболее яркими примерами являются сигналы ошибок от этих настроек сжатия:

• iTunes использует MP3 с пользовательскими настройками: высочайшее качество, VBR, минимум 96k.
  Ваш браузер не поддерживает аудио элементы.
• LAME с использованием постоянной скорости передачи 320 кбит / с.
  Ваш браузер не поддерживает аудио элементы.

Я объединил каналы в моно и усилил сигналы на 10 дБ, чтобы сделать их сигналы более четкими, и сделал снимок экрана с результатом. По умолчанию это iTunes AAC по умолчанию, iTunes MP3 с фиксированным битрейтом 320 КБ, настройки MP3 по умолчанию iTunes, iTunes MP3 с предустановленным наивысшим качеством, iTunes MP3 высочайшего качества с VBR при минимальном битрейте 96 КБ, LAME при битрейте 320 КБ, LAME при VBR 0 ( наивысшего качества), Ogg Vorbis на максимальном качестве Audacity (10 из 10) и Ogg Vorbis на стандартном качестве Audacity 5 из 10.

Чем больше информации в ошибке, тем больше оригинальной музыки отсутствует или искажено добавленными не музыкальными сигналами. Однако это не правда, что это означает, что музыка будет звучать лучше. Как я уже говорил ранее, смысл перцептивного кодирования звука как метода сжатия состоит в том, чтобы выбрасывать как можно больше информации, добавляя , таким образом, как можно больше ошибок , пытаясь удержать ее ниже порога, при котором человек может ее воспринимать. В случае успеха, в идеале это создает большой сигнал об ошибке, но музыка все равно звучит хорошо. Некачественные кодеры могут выдавать небольшой сигнал об ошибке, но музыка может звучать плохо. Так что нет прямой связи между сигналом ошибки и качеством музыки.

Еще один интересный способ посмотреть на сигнал ошибки - это спектрограмма:

Здесь совершенно ясно, что во всех MP3-файлах iTunes не хватает басов. Сравните спектр ошибок LAME 320 со спектром AAC, и вы увидите, что AAC также сохраняет намного больше высокочастотных данных.

Что такое лучшее сжатие с потерями?

Вы можете догадаться, что я это скажу, но это зависит. AAC и Ogg Vorbis явно более продвинуты, чем старый стандарт MP3, и способны воспроизводить звук более высокого качества при низких битрейтах. Однако, это не единственное, что вас может волновать:

• Совместимость. Я не знаю, почему Google Play Music изначально не поддерживает AAC, но это не так. Перекодировка файла из AAC в файлы MP3 с «эквивалентным битрейтом» - ужасная идея; Получающаяся музыка звучит ужасно. Точно так же я был бы очень рад, если бы все поддержали Ogg Vorbis, но этого никогда не произойдет. (Касательно: я слышал, что Spotify использует Ogg Vorbis.)
• Сладкое место Хотя многие, похоже, считают, что файлы MP3 с разрешением 320 тыс. Являются вершиной, в действительности существует нелинейная кривая битрейт в зависимости от качества как для сжатия MP3, так и для AAC (и, вероятно, других). Существует точка уменьшения отдачи, после которой более высокие битрейты просто увеличивают размер файла, не увеличивая качество звучания. В статье, на которую я ссылался ранее, содержится более подробная информация об этом, и отмечается, что для MP3 предпочтительное место составляет около 128 кбит / с, в то время как предпочтительное место AAC немного ниже битрейта, но оно не достигает такого же предела, как качественный потолок.
• Размер файла. В этом весь смысл, не так ли? Файлы с постоянным битрейтом при 320 КБ не очень сжаты с точки зрения размера файла.

Что касается размеров файлов, то 40-мегабайтная песня в формате WAV сжималась примерно в 4 раза с 320k MP3, примерно в 5 раз с форматом iTunes AAC по умолчанию и немного больше, чем с настройкой LAME V0.

Многие аудиофилы используют сжатие без потерь (которое не сильно уменьшает размер файла) и создают из них высококачественные файлы MP3 или AAC. Для моих целей я хотел бы иметь

• Только одна сжатая копия моих файлов (в конце концов, у меня все еще есть компакт-диски).
• Звук хорошего качества, даже если он не идеален.
• Минимальный размер файла.
• Музыка доступна везде без ужасного перекодирования и прочих проблем.

Чтобы достичь этого, кажется, что если я хочу использовать такие сервисы, как Google Play Music, мой лучший вариант - это кодировать в MP3 с помощью кодера LAME и высококачественного переменного битрейта, такого как v0 или v1. (Постоянные битрейты раздувают файлы без необходимости; сжатие с потерями предназначено для достижения желаемого воспринимаемого качества, которое не всегда требует много битов). Однако у меня нет желания перекодировать десятки тысяч песен таким образом.

Другой вариант, который мне нужно рассмотреть, - использовать музыкальный сервис Apple вместо Google. Он поддерживает как файлы AAC, так и MP3, как я и ожидал, и теперь, похоже, является прямым конкурентом Spotify и Google. В прошлый раз, когда я дал ему пробную версию, функция сопоставления музыки ничего не соответствовала, поэтому она потенциально собиралась загрузить всю мою музыку, которая превысила бы ограничения, которые они имели в тот момент, и стоила бы мне довольно изрядное количество денег.

Если бы я использовал службы Apple вместо этого, то мой выбор был бы файлами AAC, а не MP3. Хотя MP3 более широко совместим, AAC, на мой взгляд, производит звук более высокого качества без ущерба для файлов большего размера. ( Обновление: теперь я использую Apple Music с функцией Music Library, поэтому я получаю комбинацию своей личной библиотеки с размещенным в Apple облачным каталогом музыки. Я обнаружил, что это работает очень и очень хорошо; У меня не было проблем с качеством звука. )

В заключение я оставлю вам вступительную лирику Fugitive :

Является ли ответ ни один из вышеперечисленных ...

Кредиты изображений: Киматика

Похожие

Комментарии