Hi-Res Audio: новый формат и новое качество музыки

High-resolution audio (HRA) — набор технических требований к качеству цифрового звука, нашедший отражение в стандарте Master Quality Recording, объединяет под своим «зонтиком» сразу несколько коммерческих и свободно распространяемых форматов звуковой записи — программных аудиокодеков. Само название как нельзя более точно определяет суть форматов Hi-Res — это звук высокого разрешения, записанный в аудиофайлах, которые позволяют воспроизводить аудио-треки максимально близко к оригиналу и получать самые яркие впечатления от прослушивания музыки.

Что такое Hi-Res и зачем он нужен?

Именно качество звучания, сохраненное в процессе «архивирования» и переданное слушателю максимально полно, с высоким частотным и динамическом диапазоном, и является отличительной чертой аудио в высоком разрешении.

От частоты дискретизации (или сэмплирования) зависит точность передачи сигнала в процессе его превращения из аналогового в цифровой вариант. Чем выше данный показатель, тем точнее итоговое звучание будет соответствовать исходной (аналоговой) мастер-записи. Частота дискретизации измеряется в килогерцах и показывает, сколько раз в секунду поочередно обрабатывается каждый бит аудиоинформации в файле. Так, параметр 96 кГц означает, что аналоговые данные преобразуются в цифровой сигнал с частотой обращений 96 000 раз в секунду.

От разрядности (или «битности») зависит, насколько подробно закодирована информация о звуке. Чем выше разрядность, тем точнее описан звук в файле, тем больше глубина его звучания, тем выше богатство его красок и оттенков. Благодаря высокой «битности» точно так же, как благодаря высокому разрешению изображения , не видны фрагменты, сюжет воспринимается как единое целое, без изъянов. Однако даже небольшое увеличение разрядности существенно увеличивает размер файла.

При этом следует помнить, что частота дискретизации и разрядность не просто взаимно дополняют друг друга — они неотделимы, и при высоких значениях этих параметров звуковые волны на графике будут выглядеть более плавными и четкими, почти как аналоговые звуковые волны.

Важным моментом является тот факт, что аудиоинформация первоначально кодируется с целью уменьшения объема файла (например, для его хранения и/или быстрой передачи пользователю ), а затем звук по уникальным математическим алгоритмам «разворачивается», возвращая себе исходную полноту звучания. Именно это делает прослушивание Hi-Res Audio настолько удобным и привлекательным для ценителей «живой» музыки. Но вернуть полноту звучания после кодирования способны далеко не все форматы.

Вернемся к 2014 году, когда Национальная академия искусства и науки звукозаписи ( NARAS ), всем известная своей премией «Грэмми» ( Grammy ), совместно с Ассоциацией потребительских технологий ( CTA ), проводящей ежегодные международные выставки CES , и входящим в ее состав Объединением DEG ( Digital Entertainment Group ) утвердила стандарт Master Quality Recording [1] . Данный стандарт был разработан для того, чтобы потребители музыки получали точное представление об источнике мастер-записи (первоначальной студийной записи) и, соответственно, о качестве аудио-треков. В связи с этим было предложено четыре типа маркировки, соответствующих определенному источнику записанного звука:

1. MQA — литера «А» указывает на аналоговое происхождение аудиозаписи, например, виниловую пластинку.
2. MQC — литера «C» свидетельствует о качестве обычного CDDA -носителя (Compact Disc Digital Audio) , параметры записи на который соответствуют частоте дискретизации 44,1 кГц и разрядности 16 бит .
3. MQD — литера «D» говорит о формате записи DSD , используемом в производстве носителей SACD ( Super Audio CD ). При однобитной разрядности такие компакт-диски записываются с высочайшей частотой дискретизации — 2,8 или 5,6 МГц . В отличие от всех остальных форматов, Direct Stream Digital в качестве способа кодирования использует метод «модуляции плотности импульсов» ( PDM — Pulse Density Modulation ) и относится к HRA-кодекам без сжатия информации .
4. MQP — литера «P» указывает на первую букву в аббревиатуре PCM ( Pulse Coding Modulation ), что переводится как «импульсно-кодовая модуляция». Этот метод кодирования применяется практически во всех HRA-кодеках со сжатием без потерь , которые имеют минимальные частоту дискретизации 48 кГц и разрядность 20 бит .

Так вот, когда говорят о цифровых «мастер-записях» в форматах High-resolution audio , понимают под этим любые студийные цифровые записи, записанные с большей частотой дискретизации и/или разрядностью, чем это возможно на стандартном CD -носителе. Иными словами, все аудиофайлы, имеющие частоту дискретизации выше базовой — 44,1 кГц, и все треки с разрядностью выше 16 бит относят к категории Hi-Res Audio . Обращаясь к упомянутому выше стандарту Master Quality Recording , к этой категории можно отнести источники аудио-контента MQD и MQP . К аналоговым мастер-записям MQA такие параметры, как разрядность, битрейт, дискретизация, не применимы, поскольку их значения можно считать бесконечными.

Все вышеупомянутые студийные форматы (первоисточники) могут быть перекодированы для массового распространения в файлах с различной степенью сжатия, с потерями информации и без потерь. Принимая во внимание эти варианты оцифровки, разработчики всемирно известных аудиоформатов MLP (используется в Dolby TrueHD ) и MQA (Master Quality Authenticated) — основатели авторитетной британской компании «Меридиан Аудио» — определили высококачественный индустриальный стандарт High-resolution audio простым образом: «Минимальное требование к Hi-Res -устройствам и аудио-трекам — это возможность воспроизводить контент с параметрами 96 кГц/24 бит или выше» [2] .

В настоящее время существует относительное разнообразие форматов, в которых записываются HRA -аудиофайлы.

Цели и сферы их применения также различны. Опишем основные из них.

В нижеприведенной таблице (табл.1) для наглядности мы указали наиболее распространенные Hi-Res -форматы, имеющие аппаратную поддержку, и сферы их применения.

Таблица 1. HRA-аудиокодеки (форматы), имеющие поддержку многоканального звука и аппаратную поддержк у

Сравнение Hi-Res-аудиокодеков: что лучше для слушателя?

При всем разнообразии звуковых форматов среди аудиофилов существует убеждение, что самый крутой звук могут предоставить только форматы, не применяющие сжатия, такие как DSD или WAVE , при условии, что проигрывать их будут на достойной аппаратуре. Других меломанов, собирающих огромные аудиотеки, в первую очередь интересует степень сжатия без потери качества, ведь в этом случае можно сэкономить терабайты памяти. Третьи пользователи заинтересованы в Hi-Res -музыке, которую можно быстро найти и прослушивать в любом месте из любого источника — для них особую ценность представляют форматы, адаптированные для потокового аудио.

Давайте подробнее остановимся на том, что представляют собой некоторые HRA -форматы, каковы их плюсы и минусы и какие кодеки лучше для слушателя?

WAVE [8] и AIFF

Форматы WAVE (Microsoft & IBM) и AIFF (Apple) не являются новинкой, наоборот, это одни из самых первых цифровых аудиокодеков, способных хранить звук без сжатия. Они относятся к наследникам формата IFF (Interchange File Format) , который стал генетической основой для еще порядка 30 форматов самого разного назначения.

WAVE — это специализированный для содержания звуковой информации подтип формата RIFF , в то время как AIFF был создан напрямую от IFF (см. рис. 1). Что это означает? Оба формата — «братья по отцовской линии», если не сказать «клоны», что и проявляется в методе кодирования звука без потерь — несжатой линейной импульсно-кодовой модуляции Linear PCM, или LPCM , сохраняющей все нюансы звучания. Именно поэтому меломаны и аудио-эксперты до сих пор продолжают использовать несжатый LPCM для получения звука максимального качества.

Рис. 1. Происхождение кодеков WAVE и AIFF

В файле-контейнере обоих форматов звук может быть закодирован с 32-битной глубиной, а максимально допустимое число каналов как в WAVE , так и в AIFF равняется шести. Что касается частоты дискретизации, то ее верхний уровень ограничен 192 кГц только в «яблочном» формате. Таким образом, ничто не мешает сделать мастер-запись Hi-Res- качества на уровне, скажем, «96 кГц/24 бит PCM » или набирающем популярность «192 кГц/24 бит PCM ».

• Преимуществом кодеков WAVE и AIFF является тот факт, что они имеют довольно простую структуру, поэтому аудиофайлы могут быть с относительной легкостью обработаны и отредактированы практически в любом звуковом редакторе, а благодаря широчайшему распространению — воспроизведены при помощи любого доступного медиаплеера, стереосистемы или другого аппаратного средства.
• Недостатком обоих вариантов PCM (несжатого импульсного кода модуляции) является неизменно большой размер получаемых файлов, в связи с чем их сложно передавать в сети и прослушивать на портативных устройствах. Даже минута двухканального стереозвука 44,1 кГц / 16 бит в формате WAVE будет «весить» порядка 10 мегабайт.

На сегодняшний день WAVE и AIFF — общепринятые кодеки, которые заняли свое достойное место в качестве основного средства для создания аудиоархивов и файлов для прослушивания музыки в домашних условиях, сохраняя всю прелесть и глубину звучания сложных оркестровых, вокальных и джазовых композиций.

DSD [9] и DXD

Формат записи DSD появился на рубеже XX и XXI века для создания хранилища архивных звукозаписей компании Sony Music и очень быстро получил наименование идеального цифрового формата для сохранения уникальности звукового наследия человечества. Чуть позже был разработан DXD -формат, но исключительно для целей профессионального редактирования в процессе создания SACD -носителей. Технология записи предусматривает перевод оригинального аналогового аудиопотока в одноразрядный вид (1 бит), но с применением супервысокой частоты — 2 822,4 кГц или 5 644,8 кГц. Размер этих частот не случаен: он равен базовой частоте дискретизации (применяемой при записи обычных CD -носителей, т.е. 44,1 кГц), которая в первом случае кратна 64, а во втором — 128. В формате DSD создаются неперезаписываемые компакт-диски SACD (Super Audio CD) с многоканальным (до шести каналов) звуком.

• Преимуществом DSD -формата является именно частота дискретизации. При создании мастер-записи улавливаются малейшие модуляции аудиосигнала и допускается минимум шумов и искажений, в результате чего на выходе мы получаем поистине фантастическое качество и естественность звучания. Стандартный динамический диапазон — 120 дБ/20 Гц – 20 кГц, расширенный — до 100 кГц, но все повышенные шумы «сдвигаются» за пределы слышимого диапазона, т.е. остаются выше уровня 20 кГц.
• Недостатком номер один следует назвать тот факт, что DSD — это формат для оптических носителей. Его прослушивание предусмотрено на дисках SACD с применением соответствующих проигрывателей, поскольку на обычных CD -плеерах вся прелесть звуковой магии просто-напросто исчезает. Второй недостаток проистекает из первого — невозможность производить редактирование и перезапись без огромных проблем: это можно сделать только при помощи манипуляций на специальном ПО ( foobar2000 с набором кодеков; AudioMate ; VinylStudio ; Philips SuperAuthor ; KORG AudioGate и пр.) и ЦАПа, либо путем преобразования в иные форматы ( «DSD to PCM» -и «SACD to FLAC» -конвертеры; Sonore ISO2DSD и пр.) для последующего прослушивания. Чисто формально это сделать все равно невозможно, ведь SACD -диски защищены трехступенчатой защитной схемой. Третий минус состоит в ограниченном объеме композиций, которые представлены в данном качестве, что также вызывает недовольство любителей музыки.

Длительное время DSD оставался исключительно инструментом профессионалов, но с течением времени стал «просачиваться» в интернет и в результате покорил сердца широкой аудитории. Многих не останавливает необходимость приобретения авторских дисков и дорогостоящего оборудования.

FLAC [10] и ALAC

На сегодняшний день это самые востребованные HRA -кодеки из категории «lossless data compression» . Они осуществляют сжатие аудиоинформации (в среднем 56% от размера WAVE ) без потерь, сохраняя идентичность оригинала. Можно сказать, что это «братья-близнецы», только ALAC имеет «яблочную окраску». Незначительные практические отличия lossless -кодеков состоят в следующем:

• у FLAC более высокие время и скорость декодирования (воспроизведения);
• FLAC имеет полноценные настройки сжатия: медленно/сильное, быстро/слабое и промежуточные варианты;
• программная и аппаратная поддержка FLAC -кодека (на различных устройствах) — широчайшая, однако, если вы владелец устройств от Apple , формат ALAC окажется более предпочтительным, поскольку iOS , iTunes и AirTunes , QuickTime поддерживают только «свой» кодек, а FLAC — нет;
• во FLAC встроена расширенная функция обработки аудиофайлов «ReplayGain» , которая может быть использована для определения пикового уровня записи и равномерного снижения уровня громкости всего трека;
• FLAC допускает максимальную частоту дискретизации 350 кГц, ALAC — 384 кГц.

На этом, пожалуй, различия lossless -кодеков заканчиваются, и остаются только общие черты FLAC и ALAC :

• поддержка 8-канального звука;
• устойчивость к ошибкам записи;
• возможность поиска внутри содержания файла, разметка нужных мест в файле и посредством этого — псевдо-разбиение одного большого файла на несколько фрагментов, например, песен;
• отсутствие встроенных средств цифрового управления правами ( DRM -защиты от копирования).

Итак, HRA -кодеки FLAC и ALAC в большинстве своих технических параметров идентичны друг другу. Выбор зависит от индивидуальных предпочтений и того, кто и как кодировал конкретные аудиотреки — именно этот момент обычно сказывается на качестве воспроизводимой музыки.

MQA [11]

Master Quality Authenticated — это новый, но стремительно набирающий популярность формат цифровой музыки, эффективно поддерживающий потоковую передачу HRA -файлов потребителям, который был разработан в 2014 году, а представлен широкой публике спустя год на выставке CES-2015 в Лас-Вегасе. MQA был создан в стенах британской лаборатории «Меридиан Аудио», хотя сегодня проект для поддержки и продвижения аудиокодека выделен в отдельную компанию с одноименным названием.

В мае 2016 года Американская ассоциация звукозаписывающих компаний ( RIAA ) совместно с Национальной академией искусства и науки звукозаписи ( NARAS ), Американской ассоциацией независимой музыки ( A2IM ) и Объединением DEG (Digital Entertainment Group) решила, что аудиозаписи, закодированные в MQA , могут иметь собственный официальный логотип в дополнение к логотипу « Hi-Res AUDIO» [12] .

По словам разработчиков, MQA — это технология, которая захватывает всю магию оригинального студийного выступления. Используя новаторские научные исследования в психоакустике — в том, как люди слышат и воспринимают звук, — MQA обеспечивает мастер-качество в аудиофайле, который достаточно мал и удобен для потоковой передачи или загрузки. Эпоха жертвования качеством во имя комфорта закончилась [13] . И действительно, MQA предназначен для хранения и потоковой передачи Hi-Res -звука с параметрами 96 кГц/24 бит при значительно меньшем битрейте, очень близком к стандартному CD , а потому не требующем широкополосного интернета (точные данные производитель не озвучивает, ориентировочно это 700 Кбит/с).

Название кодека Master Quality Authenticated содержит намек на то, что при помощи этой технологии создается цифровой клон исходного закодированного аудиофайла, который не урезается во время сжатия, а определенным образом «складывается как бумажный оригами». Пометка Studio Masters , присутствующая в некоторых из файлов, указывает на то, что звучание, которое получает слушатель, идентично студийному. Таким образом, MQA — это «подтвержденное студийное качество», обеспечивающее звук, который не только лучше, чем качество CD , но и превосходит любой сопоставимый HRA -файл на основе традиционной кодировки PCM , которая была стандартом для аудио CD -качества в течение нескольких десятилетий.

• Преимущества данного аудиокодека в том, что он сохраняет детализацию звука и высокие частоты, но при этом имеет битрейт, позволяющий с легкостью хранить на переносных носителях и передавать большие объемы музыки посредством узких каналов связи. Кроме того, предусмотрена совместимость с аудио-оборудованием, в котором отсутствует декодер MQA . Предоставлена возможность копировать MQA -файлы, а также «упаковывать» обработанный посредством MQA аудиофайл дополнительно lossless -кодеком (например, FLAC ) для еще большей компактности.
• Недостатком многие меломаны называют необходимость приобретения специального проигрывателя с лицензионной поддержкой MQA , чтобы получить полностью «распакованный» звук во всей его глубине и красках, а не «усеченную» версию на любом устройстве, не имеющем фирменных декодеров [14] .

Большинство MQA -файлов звучит настолько хорошо, что пользователи, вкусившие возможности слушать любимую музыку в подобном качестве, не расставаясь с ней в поездках и путешествиях, больше не желают отказывать себе в этом удовольствии.

Где найти музыку Hi-Res качества и как ее слушать?

Сегодня индустрия High-resolution audio уверенно набирает обороты, выходя на свет из музыкального сегмента для узкого круга посвященных. Появляются смартфоны с поддержкой Hi-Res , онлайн-магазины предлагают приобрести альбомы в аудио высокого разрешения, а с появлением технологии MQA в данный процесс включились и крупнейшие стриминговые сервисы.

• Spotify — масштабный стриминговый сервис со множеством приятных «мелочей», который позволяет воспользоваться тремя различными битрейтами вещания: Normal Quality (96 Кбит/с), High Quality (160 Кбит/с), Extreme Quality (320 Кбит/с) — и поддерживает все ОС. Стоимость подписки зависит от того, с территории какой страны вы заходите на Spotify .
• 7digital — популярная цифровая музыкальная и радиосервисная платформа, имеющая большой выбор музыки в формате FLAC (24 бит), а теперь и MQA , удобные сервисы для скачивания, а также приложения для многих устройств и операционных систем. Можно приобрести как альбом, так и отдельную композицию.
• Qobuz Sublime+ является одним из мировых лидеров среди сервисов для стриминга Hi-Res audio , годовая подписка на который стоит в пределах 350 евро. Потоковое Hi-Res audio доступно в формате FLAC и MQA , для смартфонов и ПК предлагаются удобные приложения.
• HDTracks — один из старейших онлайн-магазинов музыки, обеспечивающий отличный выбор классики, джаза и рока в Hi-Res -качестве. Предлагаются к приобретению треки и в DSD -качестве.

Помимо вышеизложенного списка, получить доступ к HRA -файлам можно на Hi-Res Download (скачать либо демоверсию, либо приобрести понравившийся альбом), NativeDSD (предлагается классическая музыка в DSD ), на Е-onkyo или на Tidal , который является стриминговым сервисом с высочайшим качеством живого звука благодаря ассортименту MQA -файлов. Внимания достойны также и Deezer (официально работает в России), HighResAudio , Murfie , JUKE , Napster , KKBox , Bugs , Taihe Music ZONE , SoundMachin .

Поскольку крупнейшие стриминговые платформы — Tidal и Qobuz — не работают официально на территории России, чтобы воспользоваться их услугами, придется установить VPN , позволяющий осуществлять анонимный доступ в сеть. Приятной новостью для ценителей музыки стало сообщение о том, что один из крупнейших стриминговых сервисов — Spotify , — который в 2014 году отказался от планов работы в нашей стране, ведет переговоры о возобновлении деятельности.

На чем можно прослушивать музыку в формате High-resolution audio ?

Устройства воспроизведения Hi-Res :

• специализированные Hi-Res -плееры;
• совместимые смартфоны;
• ПК, имеющие специализированные программы (или плагины к проигрывателям) для воспроизведения конкретных форматов аудио высокого разрешения.

Чтобы улучшить звучание с устройств, аудиоконтуры которых не оптимизированы под Hi-Res , в цепочку приемник–наушники желательно подключить USB -ЦАП (преобразователь цифрового звука в аналоговый).

В современном мире создано так много потрясающей музыки, что даже при значительном объеме памяти на носителях невозможно сохранять большую аудиотеку в высоком качестве. Появление новых форматов High-resolution audio и стриминговых облачных сервисов создает комфортные условия для аудиофилов, позволяющие получать большой выбор треков с полноценным звучанием в соответствии с личными вкусами.