Формат файла AAC

WavPack сохранить частоту, поменять разрядность

Вообще, если уж сразу и совсем коротко, то математика кодера WavPack на сегодня относится к самым гибким и крутым протоколам для аудиоэнтузиастов, без шуток. В отличие от FLAС, он умеет поддерживать 32-битное исчисление (я его для создания lossless виниловых рипов). Более того, в WavPack даже можно запаковать DSD-файл, не обращая его в РСМ. При этом размер такого файла получится гораздо меньше, чем dsf-оригинал. Но об lossless WavPack мы поговорим как-нибудь в другой раз, а пока рассмотрим уникальный принцип действия lossy-кодека WavPack.

В одном из своих обзоров я показывал, что в ряде случаев при сжатии с потерями имеет смысл снижать не частоту дискретизации, а непосредственно битность сигнала (т.е. ниже 24 или 16 бит), аккуратно подмешивая дизер (т.е. специальный профиль шума для уменьшения ошибок квантования). WavPack пошел именно этим славным путем, не трогая дискретность и частотку вообще, зато изменяя глубину бит, которая теперь является динамической величиной, описывая уровень громкости сигнала. Чем-то напоминает DSD-принцип, не правда ли?

Примечательно, что при конвертации в такой lossy WavPack, можно дополнительно сохранить параллельный «корректирующий» файл, с помощью которого можно будет полностью, до последнего бита, восстановить оригинал. Правда, экономить место на диске в этом случае не получится, так как размер такой пары будет все равно соответствовать lossless-оригиналу. Но тем не менее функционал протокола все равно впечатляет.

Битрейт нашего тестового файла был выставлен на 320 кб/с, чтобы сопоставить его с максимумом наших МР3 и ААС, но теоретически в WavPack его можно ставить и выше. Особенно это пригодится для хайрезов, далее я покажу как — и никакой MQA больше не нужен!

Сравнение гармонических искажений оригинала (зеленым) и файла, закодированного в lossy WavPack (белым). Чуть подрос уровень шума и почти никаких искажений

На графиках lossy WavPack демонстрирует похвальное отсутствие частокола гармоник, которые набегали у двух предыдущих кодеров из-за агрессивной психоакустической модели. В WavPack подобные хитрые алгоритмы отсутствуют, фильтров АЧХ тоже нет — работает просто динамическое взвешивание уровня сигнала под заданный битрейт, и все. В итоге тестирование 1 кГц дает всего несколько гармоник нечетного порядка — 3-я, 7-я, 9-я и т. д. Частотный диапазон сохранен, квадратная волна тоже. На джиттер-тесте 11 кГц по остальному спектру кроме подросшего шума не замечено, никакой паразитной деятельности.

В джиттер-тесте тоном 11025 Гц у lossy WavPack все чисто

Для слухового опыта я отобрал пару достаточно звонких и неплохо прописанных фонограмм, которые вы также можете скачать и послушать в трех вариациях lossy-кодирования с битрейтом 320 кб/с: MP3, AAC и WavPack. Там же, в этих двух архивах, будут приложены оригиналы FLAC в стандартном CD-разрешении 16 бит / 44 кГц.

Композиция «White Wood» группы Lush поможет оценить деградацию ВЧ-диапазона. Кто-то на форуме шутил над моей верностью шугейзу, но именно такая, хрупкая, но спектрально насыщенная ткань оказывается весьма чувствительной к бульдозеру lossy-кодеков и поганой аппаратуры. Стоит чуть уступить, и все гитарные хорусы с медью тарелочек превратятся в жестяную помойку. Вторая фонограмма, «Deep Sleep» B-52’s, представляет собой пример адекватного мастеринга с сочным саундом, студийными эффектами и сохраненным при этом динамическим диапазоном.

Новости

RSS

• 30.08.2019Указом Президента Российской Федерации от 19.06.2019 № 286 «О назначении судей федеральных судов» судья Ермолаева Лариса Петровна назначена судьей Седьмого кассационного суда общей юрисдикции.
• 27.08.2019Восемнадцатый арбитражный апелляционный суд сообщает о проведении второго этапа конкурсов на включение в кадровый резерв для замещения ведущей, старшей группы должностей федеральной государственной гражданской службы в аппарате суда.
• 05.08.2019Восемнадцатый арбитражный апелляционный суд объявляет о приеме документов для участия в конкурсах на включение в кадровый резерв для замещения должностей федеральной государственной гражданской службы в аппарате суда.
• 02.08.201902 августа 2019 года в Восемнадцатом арбитражном апелляционном суде состоялось совещание судей и работников аппарата суда по подведению итогов работы за 1 полугодие 2019 года. С докладом о работе суда в 1 полугодии 2019 года выступили председатель Восемнадцатого арбитражного апелляционного суда Крашенинников Д.С., с отчетом о работе судебных составов выступил заместитель председателя суда Румянцев А.А., с отчетами о работе судебных составов выступили – председатель первого судебного состава Калина И.В., и.о. председателя второго судебного состава Богдановская Г.Н., председатель третьего судебного состава Баканов В.В., председатель четвертого судебного состава Арямов А.А. С основными показателями работы суда Вы можете ознакомиться на сайте суда в разделе «Статистические данные».
• 24.07.201924 июля 2019 года в Арбитражном суде Оренбургской области в торжественной обстановке состоялось представление председателя Арбитражного суда Оренбургской области Штырник Валентины Михайловны. Коллектив Восемнадцатого арбитражного апелляционного суда поздравляет Валентину Михайловну и желает осуществления всех намеченных планов, неиссякаемой энергии, творческих сил, добра и благополучия!
• 19.07.2019Указом Президента Российской Федерации от 18.07.2019 № 345 «О назначении судей федеральных судов» судья Тихоновский Федор Иванович назначен судьей Арбитражного суда Уральского округа.
• 05.07.20195 июля 2019 года на базе Арбитражного суда Поволжского округа (г. Казань) прошло совместное заседание научно-консультативных советов при Арбитражном суде Поволжского округа и Арбитражного суда Уральского округа на тему «Проблемы рассмотрения дел о несостоятельности (банкротстве)». В работе научно-консультативных советов приняли участие председатель Восемнадцатого арбитражного апелляционного суда Д.С.Крашенинников и председатель судебного состава И.В. Калина.
• 05.07.201905 июля 2019 года судьи и сотрудники аппарата Восемнадцатого арбитражного апелляционного суда в рамках повышения квалификации с использованием системы видеоконференц-связи прослушали лекцию на тему «Применение Постановления Пленума Верховного Суда Российской Федерации от 28.05.2019 № 13 «О некоторых вопросах применения судами норм Бюджетного кодекса Российской Федерации, связанных с исполнением судебных актов по обращению взыскания на средства бюджетов бюджетной системы РФ», с которой выступил судья Арбитражного суда Уральского округа Кангин Андрей Владиславович.

Все новости

Резюме файла ACC

Эти файлы ACC можно просматривать с помощью три существующего (-их) прикладных (-ого) программных (-ого) средств (-а), как правило, Graphic Accounts, разработанного FKJ Software. Оно связано с два основным (-и) типом (-ами) файла (-ов), но часто встречается в формате Graphics Accounts Data File.

Эти файлы классифицируют на Data Files или Executable Files. Основная часть файлов относится к Data Files.

Расширение файла ACC поддерживается Windows и DOS. Данные типы файлов можно найти в основном на настольных компьютерах и некоторых мобильных устройствах.

Рейтинг популярности данных файлов составляет «Низкий» и они обычно не используются.

Подразделяется на профили

• Low Complexity (LC-AAC);
• High-Efficiency Advanced Audio Coding (HE-AAC);
• Main Profile;
• Scalable Sample Rate (SSR);
• Long Term Prediction (LTP) — более сложный и ресурсоёмкий (но и более качественный), чем все остальные.

High Efficiency Advanced Audio Coding (ААС+)

ААС+ — профиль, ориентированный на низкий битрейт. Представляет собой комбинацию AAC LC, но с частотой дискретизации вдвое меньшей, чем у оригинала, что существенно уменьшает накладные расходы на битрейт, затем используется технология восстановления спектра (Spectral Band Replication) путём его предсказания и использования некоторой дополнительной информации для восстановления. Естественно, такой подход не обладает большой точностью и пригоден только в случаях, когда очень необходимо уменьшить битрейт.

• .aac — AAC-MPEG2;
• .mp4 — один из профилей в контейнере MP4 (спецификация MPEG-4 Part 14 предусматривает упаковку в контейнер не только нескольких аудиопотоков, но и нескольких видеопотоков, а также нескольких потоков субтитров).

Несмотря на то, что в спецификации MPEG-4 Part 14 (формат файла MP4) определено только одно расширение для контейнера — .mp4, компания Apple применяет контейнер для упаковки AAC-потоков, но использует расширения, не предусмотренные стандартом MPEG-4 Part 14:

• .m4a — Стандартное расширение;
• .m4b — файл AAC, поддерживающий закладки; используется для аудиокниг и подкастов;
• .m4p — защищённый файл AAC; используется для защиты файла от копирования при легальной загрузке защищённой авторскими правами музыки в онлайн-магазинах, например в iTunes Store;
• .m4r — файл рингтона, используемый в Apple iPhone и Windows 10 Mobile

MP3 лавинообразные искажения

Начинаем с самого популярного формата. МР3 — чудовище из института Фраунгофера, которое захватило Землю. Из-за него сегодня никому не приходит в голову использовать чистый WAV для записи звуков. Даже если выдирают изуродованное аудио из YouTube, то все равно крошат его еще раз в МР3, да еще и с похабным битрейтом 128 кб/с. Мы так делать не будем, и для теста используем самую актуальную на сегодня версию кодера LAME 3.100 с пресетом insane и битрейтом 320 кб/с.

На самом первом рисунке было видно, что спектр в МР3 ожидаемо испытывает колебания в области ВЧ и окончательно отфильтровывается на границе 20 кГц. Разумеется, это предел синтетического теста, на реальном музыкальном сигнале она наверняка окажется еще ниже. Размеры динамического диапазона в МР3-файле не изменились по сравнению с оригиналом. Т.е. кодер LAME 3.100 на битрейте 320 кб/с не добавляет в запись никаких собственных шумов.

Искажения формы сигнала 1 кГц при кодировании в МР3 в сравнении с оригиналом WAV

Конвертация в МР3 одиночного сигнала 1 кГц показала появление множества мелких гармонических искажений. И хотя формально их доля невелика (0,0009%) — т.е. раза в полтора-два меньше, чем на выхлопе у хорошего ЦАПа, — в динамичном спектре реальной фонограммы их число будет расти в лавинообразном и непредсказуемом порядке. Также «утолщение» основания узкого в оригинале пика 1 кГц указывает на определенные проблемы, обрастание паразитными колебаниями. Эту особенность наглядно иллюстрирует «квадратная» 100 Гц волна после ее конвертации в МР3. Как видите, по горизонтальной оси ее контур теряет четкость. Все это в конечном итоге отрицательно сказывается на утомляемости слуха при прослушивании МР3, увы, даже самых максимальных битрейтов.

«Квадратная» волна 100 Гц после конвертации в МР3 (вверху) и AAC (внизу)

AAC поднять шум, но сохранить чистоту

Более аккуратным образом действует алгоритм ААС, которым активно оперирует Apple, да и не только он. С данным аудиокодеком работают цифровые ТВ-бродкастеры, а кроме того, ААС входит в пакет контейнера MPEG-4.

Квадратная волна после конвертации в ААС сохраняет свою форму, хотя искажения основания и гармоники вокруг пика 1 кГц тоже имели место, хотя и менее заметно, чем в МР3. При этом ААС демонстрирует больший на 1 дБ измеренный уровень шума. Что бы это значило — промежуточная запись на кассету, что ли? Нет, наверняка в алгоритме ААС используется что-то вроде нойзшейпинга — великое изобретение, позволяющее снижать ошибки квантования за счет подмешивания псевдослучайного шумового сигнала. Повторюсь, это не просто утопление искажений ниже шумового порога — здесь применяется более изощренная математика.

Для иллюстрации посмотрим артефакты вокруг так называемого джиттер-теста на частоте 11,025 кГц. Почему именно эта частота? Потому что кратная гармоника к этому пику приходится ровно на верхнюю границу спектра из цифрового потока с дискретизацией 44 кГц, а все остальные будут находиться за его пределами. Паразитные маленькие пики, особенно те, которые располагаются симметрично относительно основного тона (продукты модуляции, «боковые полосы») — вот это и есть зерна джиттера.

Устойчивость в джиттер-тесте ААС (вверху) и МР3 (внизу)

Как видим, дурак-МР3 сберег низкий уровень шума, но сгенерировал больше высокочастотного джиттера (наиболее заметного на слух), а AAC немного поднял шум, зато избежал паразитов на остальных участках спектра. Но еще большие фокусы с нойзшепингом вытворяет кодер WavPack.

Заголовки

В AAC существует 4 вида заголовков:

• ADIF (Audio Data Interchange Format)
• ADTS (Audio Data Transport Stream)
• LATM (Low-overhead MPEG-4 Audio Transport Multiplex)
• LOAS (Low overhead audio stream)

ADIF

Этот формат заголовка предназначен для простого локального хранения, в отличии от ADTS и LATM / LOAS, которые предназначены для мобильной передачи AAC.

ADTS

В отличии от заголовка ADIF для файлов AAC, заголовок ADTS присутствует в AAC перед каждым необработанным участком данных или блоком от 2 до 4 таких участков данных во фрейме, что позволяет получить хорошую стабильность в таких средах, как мобильная связь или Интернет. Из-за этих дополнительных данных битрейт возрастает примерно на 2-3 kbps. Некоторые японские вещатели цифрового контента именно этот формат.

LATM / LOAS

В случае с этими заголовками базовый поток данных MPEG-4 HE AAC или HE AAC v2 в первую очередь инкапсулируется в формат мультиплексирования LATM, который описан в ISO/IEC 14496-3. Используется AudioMuxElement() элемент мультиплексирования. Затем этот поток данных, инкапсулированный в LATM должен быть инкапсулирован в формат трансляции LOAS, который описан в том же стандарте ISO/IEC 14496-3. Здесь используется AudioSyncStream(), который добавляет в аудио поток данные для синхронизации.

Такой формат в европейском цифровом вещании.

Как работает AAC

1. Удаляются не воспринимаемые человеком составляющие сигнала.
2. Удаляется избыточность в кодированном аудиосигнале.
3. Затем сигнал обрабатывается по методу МДКП согласно его сложности.
4. Добавляются коды коррекции внутренних ошибок.
5. Сигнал сохраняется или передаётся.

Контейнер MPEG-4 не требует единственного или малого набора высокоэффективных схем компрессии.

• Семейство алгоритмов аудиокодирования MPEG-4 охватывает диапазон от кодирования низкокачественной речи (до 2 кбит/с) до высококачественного аудио (64 кбит/с на канал и выше).
• AAC имеет частоту дискретизации от 8 до 96 кГц и количество каналов от 1 до 48.
• В отличие от гибридного набора фильтров MP3, AAC использует модифицированное дискретное косинусное преобразование (MDCT) вместе с увеличенным размером окна в 2048 пунктов. AAC более подходит для кодирования аудио с потоком сложных импульсов и прямоугольных сигналов, чем MP3.

AAC может динамически переключаться между длинами блоков MDCT от 2048 пунктов до 256.

• Если происходит единственная или кратковременная смена, используется малое окно в 256 пунктов для лучшего разрешения.
• По умолчанию используется большое 2048-пунктовое окно для улучшения эффективности кодирования.

Типы файлов AAC

Ассоциация основного файла AAC

.AAC

AAC является потерями цифровой формат сжатия звука. Это достигается лучшее качество звука, чем MP3 при той же скорости передачи данных. Advanced Audio Coding (AAC) это кодировка по умолчанию, используемый Apple, ITunes и ITunes Music Store.

Программные обеспечения, открывающие Advanced Audio Coding File:

Apple iTunes, разработчик — Apple

Совместимый с:

MPlayer, разработчик — The MPlayer Team

Совместимый с:

Roxio Toast 15, разработчик — Roxio

Совместимый с:

Microsoft Groove Music, разработчик — Microsoft Corporation

Совместимый с:

Nullsoft Winamp, разработчик — Nullsoft

Совместимый с:

Adobe Audition, разработчик — Adobe Systems Incorporated

Совместимый с:

Audials One 2017, разработчик — Audials AG

Совместимый с:

Xilisoft Video Converter Ultimate, разработчик — Xilisoft Corporation

Совместимый с:

Media Player Classic, разработчик — Open Source

Совместимый с:

olimsoft OPlayer, разработчик — Apple

Совместимый с:

RealPlayer Cloud, разработчик — RealNetworks

Совместимый с:

Roxio Creator NXT Pro 6, разработчик — Roxio

Совместимый с:

Applian Replay Converter, разработчик — Applian Technologies

Совместимый с:

История

Разработка формата начата в 1994 году совместными усилиями Fraunhofer IIS, AT&T, Dolby и Sony. Только три года спустя формат стал частью MPEG стандарта как MPEG-2 AAC. При последующей разработке аудио стандарта MPEG-4, AAC был улучшен и усовершенствован.

В общих чертах хронология развития формата выглядит следующим образом:

• 1997 — стандартизация MPEG-2 AAC-LC.
• 1999 — стандартизация MPEG-4 AAC-LC. Добавлена технология PNS (Perceptual Noise Substitution).
• 2003 — стандартизация MPEG-4 HE-AAC. Добавлена технология SBR (Spectral Band Replication).
• 2004 — стандартизация MPEG-4 HE-AAC v2. Добавлена технология PS (Parametric Stereo).

HE-AAC является форматом, ориентированным на низкие битрейты. Комбинация из AAC LC и SBR, используемая в нем, дает неплохое качество на битрейтах от 32 до 48 kbit/s. Естественно, HE-AAC поддерживает многоканальность и допускает богатый выбор частот дискретизации. HE-AAC также известен как aacPlus.

Будучи скомбинированным с параметрическим стерео HE-AAC v2 обеспечивает хорошее качество аудио на битрейтах около 16 kbit/s для стерео. HE-AAC v2 также известен как aacPlus v2.

Выводы

По итогам прослушивания все треки разделились на две группы. В первую по степени неразличимости попали оригинал, AAC и WavPack. На их фоне МР3 прозвучал явным аутсайдером-одиночкой. Звук МР3 на 320 кб/с не делается жестким, нет, скорее даже наоборот. Я бы, кстати, звучание этого кодека охарактеризовал скорее как теплое — подача музыки как будто оборачивается мутноватым полиэтиленом. Само собой, мастеринг и частотная коррекция у альбомов бывает очень разной, в том числе и такой вот теплой. И если просто запустить подобный MP3 без сравнения с оригиналом, никто ничего и не заподозрит. Но в целом следует признать, что МР3 справляется со своей задачей хуже всех.

Конечно, можно обратиться к старинным МР3-кодекам типа LAME 3.93, где отключался полифазный фильтр, покрутить еще какие-то настройки. Но после ясного и естественного звука AAC на том же битрейте, заниматься подобными экспериментами пропадает желание. К тому же AAC и WavPack можно слушать на любом софте и в том числе на телефонах после установки какой-нибудь портативной версии Foobar. С поддержкой WavPack в Car Audio придется повозиться, но в принципе все преодолимо.

В заключение также предлагаю сравнить работу WavPack на образце моего винилового рипа из «Щелкунчика». Здесь уже продемонстрирована обработка высокодискретного сигнала. Оригинал был закодирован во FLAC с размерностью 24 бит / 88 кГц. Далее из него было сделано два варианта:

№1 — это стандартный FLAC 16 бит / 44 кГц, совместимый с CD-стандартом.

№2 — lossy WavPack с дискретностью 88 кГц и битрейтом 700 кб/с.

Величину данного битрейта lossy WavPack можно было сделать меньше или больше, она подбиралась экспериментально

Для нашего сравнения было важно, чтобы конечный файл WavPack совпадал по размеру с конкурентом FLAC 16 бит / 44 кГц. Все три файла также можно скачать и сравнить самостоятельно

Непосредственное сравнение образцов подтвердило идею о том, что стандартное понижение HD-мастеров до CD-разрешения, пускай и незначительно, но все же огрубляет музыкальную фактуру оригинала. Деградация происходит, главным образом, за счет потери глубины передних и дальних планов. Сцена как бы выстраивается в единую плоскость. При этом стоит отметить, что вариант lossy WavPack при сопоставимом размере файла оказался лишен данного недостатка и может быть рекомендован для широкого применения в портативном аудио и различных стриминговых сервисах.

Список источников

• audiocoding.ru
• www.solvusoft.com
• stereo.ru
• wikiredia.ru
• 18aas.arbitr.ru