Hur ljudkomprimering fungerar, och kan du verkligen säga skillnaden?

Annons

Hur vi lyssnar på musik har förändrats avsevärt under åren Evolution of Music Consumption: How We Got HereUppgången till iPod, den musikspelande mobiltelefonen och ett antal streaming media-plattformar pekar alla mot en enda enkel idé: musik är viktigt. Men hur kom vi hit? Läs mer . Åldern för fysiska format är över, och digitala filer dominerar nu.

Om du strömma eller ladda ner din musik 4 anledningar till att du inte behöver vara en pirat på nyttMedan vissa människor alltid ska piratkopiera finns det för de flesta mindre skäl än någonsin att göra det. Läs mer , det är nästan säkert i format som MP3 eller AAC. Dessa komprimeras till små och bekväma filstorlekar och för att uppnå att de tar bort ljud från originalinspelningen.

I den här artikeln tittar vi på hur musikkomprimering fungerar och om det har någon verklig effekt på hur din musik faktiskt låter.

Hur kompression fungerar

Digital musik serveras ofta till oss - via mediabutiker och streamingtjänster - i format som använder förlustkomprimering. För att komprimera filen - för att göra den mindre - tas data bort från originalet, och de kan aldrig återställas.

Dessa data tas inte bort slumpmässigt. Filformaten använder psykoakustik att arbeta runt gränserna för mänsklig hörsel, ta bort saker som vi inte ens visste var där.

Mänsklig hörsel fungerar i intervallet mellan 20Hz och 20kHz, så i teorin kan allt bortom detta intervall tas bort utan att vi ens märker det. Vårt hörselområde minskar också när vi blir äldre, så ingen hör egentligen samma sak ändå.

Den här videon hjälper dig att identifiera vilka frekvenser du kan höra. Testa det med hjälp av hörlurar, men se till att du stänger ned volymen när du går igenom den för att undvika att din hörsel skadas.

Utöver detta är ljud med högre frekvens svårare att höra om de är omgiven av högre, lägre frekvensljud. En långvarig trumslag, till exempel, kan dränka ut några av finesserna i en inspelning.

Komprimering utnyttjar detta fenomen genom något som kallas ”maskering”. Det är här en högre, lägre frekvens täcker förlusten av en högre, tystare frekvens. Detta kan göras i hela frekvensområdet, men ljud över 15 kHz är särskilt mottagliga för det.

Så det finns helt klart mycket utrymme för att ta bort uppenbarligen värdelösa data från en ljudinspelning, även om vissa audiofiler argumenterar att detta tar bort mindre påtagliga egenskaper som atmosfär och rymd och resulterar i ett mer tvådimensionellt ljud. I slutändan är målet att hitta balansen mellan filstorlek och kvalitet.

Bitrate (eller bithastighet)

Storleken på en fil bestäms av dess bithastighet. Många tycker att bitrate är en indikator på kvalitet, men det är inte så enkelt som det. Bitrate berättar vilken kompression som används, så det ger dig en vag uppfattning om vad du kan förvänta dig, men det finns många andra faktorer som påverkar kvaliteten.

• Olika codecs har olika effektivitetsnivåer, så två filformat som är kodade vid samma bitrate kommer att ha betydande olika kvalitet.
• Även inom samma format är programvaran som används för komprimering viktigt. Vissa kodare är bättre än andra, och många kommer till och med att erbjuda olika kvalitetsinställningar på samma bithastighet. Snabbare bearbetning motsvarar till exempel produktion av lägre kvalitet.
• Den typ av ljud som komprimeras är avgörande. Den mänskliga rösten har en frekvens i intervallet 85Hz till 300Hz och kan hantera mycket mer komprimering utan förlust av kvalitet än orkestermusik kan.

Bitrate mäts i kilobits per sekund (kbps). CD-ljud har en bithastighet på 1411 kbps, vilket innebär att det finns 1 411 000 bitar data för varje sekund av en låt. MP3-filer komprimeras nu vanligtvis till 320 kbps, varvid 60% av originaldata kastas bort. Vid 128 kbps är det 90%.

Effekten av ljudutrustning

Det är inte bara våra öron som dikterar vad vi kan höra. Ljudutrustningen vi använder spelar en viktig roll.

I vissa avseenden är en uppsättning billiga öronsnäckor mycket mer förlåtande för komprimerat ljud eftersom de inte kan hantera hela det dynamiska utbudet av okomprimerad musik. Eller för att uttrycka det på ett annat sätt, dåligt ljudutrustning gör allt låter dåligt.

Och till och med dyrare hörlurar kan ibland vara inställda för speciella frekvenser (till exempel bas) som kan göra andra frekvenser - och inspelningens nyans - oudläsbara.

De bästa hörlurar 10 villkor som du borde veta för att identifiera de bästa hörlurarnaI den här guiden kommer vi att klippa igenom jargongen och visa dig vad specifikationerna för hörlurarnas specifikationer egentligen betyder och varför - eller om - de spelar någon roll. Läs mer och högtalare kommer dock att kunna spela inspelningen som den ursprungligen var avsedd och är mer än kapabel att visa upp skillnaden mellan komprimerad och okomprimerad musik till en kräsna öra.

Vilken komprimering tar bort

EN studie av Ryan Maguire vid Virginia Center for Computer Music illustrerar perfekt hur komprimering fungerar.

Med låten Suzanne Vega Tom's Diner som exempel - en låt som användes i lyssningstester under utvecklingen av MP3-formatet - Maguire subtraherades effektivt en 128 kbps MP3 av låten från en okomprimerad version, som bara ska finnas kvar med ljud som togs bort under kompression.

Det här är vad som togs bort:

Det motsäger snarare uppfattningen att komprimering bara tar bort ojudbara ljud. Men i vilken utsträckning är du faktiskt medveten om att dessa ljud saknas?

Från samma studie är här den okomprimerade versionen:

Och 128 kbps version:

Nu när du vet vad som har tagits bort kan du se skillnaden?

MP3, Ogg Vorbis och AAC

MP3 är det mest kända formatet för digital musik, som används av tjänster som Amazon MP3 och Google Play, och stöds av ganska mycket varje enhet 3 färska och lätta musikspelare för att njuta av dina MP3-filer på LinuxOm du är en Linux-användare som älskar musik, har du antagligen märkt att ljudspelare finns i alla former och storlekar, från iTunes-alternativ till lätta appar. Vilken lätt musikspelare ska du välja? Läs mer , app eller molntjänst som kan spela musik.

Ogg Vorbis utvecklades som en öppen källkonkurrens för MP3 och används av Spotify i tre bitrates: 96 kbps för "Normal" kvalitet på mobil, 160 kbps för "Standard" -kvalitet på skrivbordet och "Hög" kvalitet på mobil, och 320 kbps för "Hög" kvalitet på skrivbordet och "Extrem" -kvalitet på mobil.

AAC är det format som fick popularitet genom Apples användning av det i iTunes och är nu används i Apple Music Komma igång med Apple Music - Vad du behöver vetaEfter köpet av Beats förra året har Apple äntligen släppt sin strömmande musiktjänst över hela världen. Läs mer också. Det används också för andra streamingtjänster inklusive Tidal, Deezer och Pandora. Apple Music använder en bithastighet på 256 kbps, medan de andra tjänsterna erbjuder kvalitetsnivåer upp till 320 kbps.

De tre formaten fungerar enligt samma principer, men fungerar på olika sätt och kastar olika data. Av denna anledning bör du aldrig transkoda en fil från ett format till ett annat, eftersom det kommer att resultera i markant sämre kvalitet.

MP3 pre-date de andra formaten i flera år, och även om detta gav ett försprång på marknaden för digital musik betyder det också att det är mindre effektivt än sina konkurrenter.

Det finns många mycket tekniska skäl för detta. Ett exempel är att både Ogg Vorbis och AAC använder en genomsnittlig bithastighet istället för den ständiga bithastigheten för MP3. Detta gör att de kan producera jämförbar kvalitet vid mindre filstorlekar.

320 kbps kallas ofta industristandarden. Många beskriver detta också som CD-kvalitet, där du inte längre kan skilja skillnaden mellan komprimerad och okomprimerad.

Förlustfri komprimering

Ljudkomprimering är inte alltid förlorad. FLAC - främjas kraftigt som en unik försäljningsplats för Tidal Varför Jay Zs Tidal Music Streaming Service är dömd att misslyckasJay Z lanserade nyligen Tidal, musikströmningstjänsten han förvärvade för 56 miljoner dollar. Tidal har 99 problem, och planen är en. Läs mer - och Apple Lossless ger förlustfri komprimering. Kvaliteten på filer i dessa format är i stort sett densamma som i en WAV-fil. Filstorleken är också betydligt mindre, även om den fortfarande är dubbelt så stor som de förlorade formaten levererar.

Dessa format är den musikaliska motsvarigheten till en ZIP-fil. Kodaren tar bort redundans i uppgifterna Hur fungerar filkomprimering?Hur fungerar filkomprimering? Lär dig grunderna i filkomprimering och skillnaden mellan förlorad kontra förlustfri komprimering. Läs mer , och kan krympa originalfilen med så mycket som 50%. Eftersom det är förlustfritt finns det inga kvalitetsinställningar vid kodning av en fil, men den behöver också avkodas när den spelas. Detta gör det mer resurskrävande.

Kan du höra skillnaden?

Oavsett vilket komprimerat format du använder är huvudfrågan om du till och med kan märka skillnaden mellan det och ett okomprimerat alternativ.

Visst vid 128 kbps eller lägre komprimering kommer artefakter (distorsion) att märkas i de flesta format. Dessutom kan din upplevelse bero på kvaliteten på dina hörlurar eller högtalare.

Du kan testa det själv med olika blindtest på nätet. På mp3ornot.com du kan jämföra MP3 som är kodade med 128 kbps och 320 kbps. Tidal gör det möjligt för dig att testa det förlustfria ljudet (och presentera det som ett test av din ljudutrustning, för att du inte kan se skillnaden). Och det finns ännu ett roligt test på NPR Music.

Alternativt kan du testa din egen musik med Lacinato AMX app för Windows, Mac eller Linux. Lägg bara till låtar kodade i olika format eller bitrates och se vilka du föredrar.

Kan du se skillnaden mellan förlorad och förlustfri musik? Har du ett favoritformat, och finns det sådana som du undviker? Ljud av i kommentarerna nedan.

Bildkrediter: Grado-hörlurar via Jonathan Grado