فشرده سازی فایل صوتی بدون تلفات چگونه کار می کند؟

فشرده سازی بدون تلفات جادویی به نظر می رسد. چگونه داده ها را دور می اندازید اما در عین حال آنها را به روشی دقیق بازآفرینی می کنید؟ فشرده سازی از دست رفته داده ها را نیز دور می اندازد و آنها نمی توانند نسخه اصلی را دوباره ایجاد کنند.

معلوم می‌شود که فشرده‌سازی بدون تلفات داده‌ها را به روشی هوشمندانه دور می‌اندازد که اجازه می‌دهد کپی اصلی دوباره ایجاد شود. این کار با شناسایی الگوها و نمایش داده ها به روشی کوتاهتر انجام می شود.

تجزیه و تحلیل های آماری پیچیده ای برای شناسایی الگوهای فشرده سازی انجام شده است، اما ما یک مثال ساده در زیر داریم تا نشان دهیم چگونه داده ها را هوشمندانه دور بریزیم.

بیت ها برای آهنگ Master Studio:

1100011110000000

یک رمزگذار بدون تلفات می تواند تمام 0 را رها کند و نمادی را جایگزین آن کند که فضای کمتری را اشغال می کند، بنابراین، حجم فایل را کاهش می دهد:

11___1111_______

هنگامی که رمزگشا بیت های فوق را دریافت می کند، دوباره نماد را با 0 جایگزین می کند تا بیت های اصلی را دوباره ایجاد کند.

برای اطلاعات بیشتر در مورد تفاوت های بین صدای بدون اتلاف و غیر فشرده، می توانید این را بخوانید.

فرمت های بدون اتلاف جدا از استفاده برای گوش دادن به موسیقی، برای آرشیو فایل های صوتی مفید هستند. هیچ داده ای در فرآیند فشرده سازی از بین نمی رود. اگرچه به اندازه فشرده سازی با اتلاف اندازه کاهش نمی یابد، فشرده سازی بدون اتلاف همچنان می تواند تا 60 درصد اندازه فایل را کاهش دهد.

فرمت صوتی فشرده lossy

رمزگذاری اتلاف یا فشرده سازی با اتلاف از تجزیه و تحلیل سایکوآکوستیک استفاده می کند. الگوریتم‌ها محتوای غیرقابل شنیدن را به دلیل پوشاندن (صداهایی که به دلیل صداهای دیگر شنیده نمی‌شوند) تشخیص می‌دهند. سپس این اطلاعات را دور می اندازد.

مزیت این است که اندازه فایل را می توان به شدت کاهش داد، به طور بالقوه تا 1/10 اندازه اصلی. با این حال، امکان بازیابی اطلاعات از دست رفته و بازگرداندن فایل به فرمت اصلی غیرفشرده آن وجود ندارد.

نکته منفی این است که بر کیفیت موسیقی تأثیر می گذارد. یک شاخص کیفیت پخش جریانی، میزان بیت است که بر حسب کیلوبیت بر ثانیه، کیلوبیت بر ثانیه اندازه گیری می شود.

فرمول نرخ بیت = نرخ نمونه x عمق بیت x تعداد کانال

حداکثر نرخ بیت را فرمت کنید

• MP3 320kbps
• AAC 320 کیلوبیت بر ثانیه
• OGG 500kbps
• WMA 576 کیلوبیت بر ثانیه

با نرخ بیت 320 کیلوبیت بر ثانیه یا بالاتر، بسته به کیفیت تجهیزات پخش شما، تشخیص تفاوت بین یک فایل رمزگذاری شده با اتلاف و یک فایل غیر فشرده دشوار است.

هرچه میزان بیت کمتر باشد، داده های بیشتری دور ریخته می شود، کیفیت صدا بدتر می شود.

بسیاری از رسانه های دیجیتال موسیقی و بسیاری از سرویس های پخش مانند Spotify، نرخ بیت را با حداکثر 320 کیلوبیت بر ثانیه ارائه/استفاده می کنند. کیفیت محتوای موسیقی را کاهش می دهد و به طور مستقیم بر تجربه شنیداری تأثیر می گذارد.

برای برخی، این افت کیفیت مسئله ای نیست و گاهی اوقات اصلاً قابل توجه نیست. برای گوش دادن گاه به گاه، می تواند قابل قبول باشد.

اگر به موسیقی علاقه دارید و/یا روی تجهیزات پخش با کیفیت سرمایه گذاری کرده اید، داشتن منبع اصلی با بهترین کیفیت ممکن بسیار مهم است.

با این تفاوت ها، اجازه دهید به فرمت های مختلف فایل های صوتی نگاه کنیم.

WAV

نوع فشرده سازی: غیر فشرده

WAV مخفف Waveform Audio است. به فایل‌های این فرمت فایل‌های موجی نیز گفته می‌شود که پسوند آن‌ها “.wav” است. این فایل توسط آی‌بی‌ام و مایکروسافت توسعه داده شد و یکی از اولین انواع فایل‌های صوتی بود که برای رایانه شخصی ساخته شد.

اگرچه می‌تواند محفظه‌ای برای فایل‌های فشرده یا غیرفشرده باشد، اما معمولاً به عنوان محفظه‌ای برای فایل‌های PCM غیرفشرده استفاده می‌شود تا در ویندوز قابل پخش باشد.

از نرخ نمونه تا 192 کیلوهرتز و عمق بیت تا 32 بیت پشتیبانی می کند. این یک فرمت HD است، هیچ پردازش یا رمزگذاری اضافی اعمال نمی شود.

همانطور که از سال 1991 وجود داشته است، با تمام پلیرها، سخت افزارها و نرم افزارهایی که می توانند با فایل های دیجیتال سروکار داشته باشند، سازگار است.

تنها نقطه ضعف همه فرمت های فشرده نشده این است که اندازه فایل ها می تواند بزرگ باشد.

در نتیجه، فضای ذخیره سازی بیشتری را در هارد دیسک کامپیوتر شما اشغال می کنند. آنها همچنین برای آپلود/دانلود در اینترنت زمان بیشتری نیاز دارند و از پهنای باند زیادی استفاده می کنند.

آنچه ما دوست داریم

• کپی دقیق از ضبط اصلی
• بالاترین کیفیت سیگنال را ارائه می دهد

چیزی که ما دوست نداریم

• حجم فایل بزرگ
• برای انتقال اینترنت/بلوتوث به پهنای باند بالایی نیاز دارد

AIFF

انواع فشرده سازی: غیر فشرده

پسوند: .aif

AIFF مخفف Audio Interchange File Format است. در حدود سال 1988، اپل این قالب را برای محصولات اپل، تقریباً همزمان با اولین iMac توسعه داد.

این بسیار شبیه به یک فایل WAV است. فشرده نشده است، از نرخ نمونه، عمق بیت و تعداد کانال های مشابه پشتیبانی می کند. همچنین فرمت HD است. اندازه فایل آن نیز قابل مقایسه است.

از نظر کیفیت صدا هیچ تفاوتی بین فایل های WAV و AIFF وجود ندارد. فایل های AIFF دارای پسوند “.aif” هستند.

در ابتدا فقط برای رایانه های مکینتاش بود، سیستم عامل ویندوز اکنون از آن پشتیبانی می کند.

فرمت های WAV و AIFF به غیر از داشتن پسوند متفاوت، یکسان هستند. تنها تفاوت این است که فایل های AIFF پشتیبانی بهتری از تگ های ابرداده دارند.

هنگام وارد کردن داده های اضافی مانند عنوان آلبوم و سبک در نرم افزار پخش کننده رسانه، داده ها به فایل اضافه می شوند. با فایل های WAV این اتفاق نمی افتد.

آنچه ما دوست داریم

• کپی دقیق از ضبط اصلی
• بالاترین کیفیت سیگنال را ارائه می دهد
• پشتیبانی از تگ های فراداده برای ذخیره داده های اضافی مانند عنوان آلبوم

چیزی که ما دوست نداریم

• حجم فایل بزرگ
• برای انتقال اینترنت/بلوتوث به پهنای باند بالایی نیاز دارد