Le basi della compressione audio digitale
Di recente abbiamo parlato di come funziona la conversione da analogico a digitale e spiegato alcuni dei termini di base associati ai file audio digitali. In questo articolo, esamineremo come funzionano i diversi algoritmi di compressione dell'audio digitale per ridurre le dimensioni dei file in modo che i file possano essere condivisi più facilmente.
Le basi dell'audio digitale
Come spiegato in precedenza, il campionamento di una forma d'onda audio analogica con una risoluzione di qualità CD richiede 44.100 campioni al secondo con una risoluzione di 16 bit per una coppia di canali stereo. Ciò si traduce in un flusso di dati pari a 1.411 kilobit al secondo. Per un brano di un minuto, dovresti memorizzare 84.672.000 bit di informazioni. Sono circa 50 megabyte per una canzone di cinque minuti.
Quando memorizziamo l'audio in un formato non compresso, le informazioni nel file non influiscono sulla dimensione del file. Potremmo avere una traccia contenente la registrazione di un'orchestra sinfonica, una traccia di prova audio o l'ultima, ultima, ultima esibizione dei Rolling Stones. La dimensione del file sarà la stessa se la lunghezza della traccia è la stessa.
Compressione audio senza perdita di dati
La riduzione delle dimensioni dei file è sempre stata una preoccupazione quando si tratta di trasmettere un file. Ai tempi in cui avevamo un servizio Internet dial-up, ci volevano ore per scaricare un intero brano in un formato non compresso. I modem acustici avevano una velocità di trasferimento ottimale di circa 300 bit al secondo. I modem analogici ad alta velocità hanno raggiunto un picco di 48 kilobit al secondo utilizzando algoritmi di compressione dei dati. Per trasferire audio di alta qualità, ci vorrebbero circa 30 secondi per ogni secondo di musica. Vedi il problema?
Uno dei metodi di compressione dei file più popolari e conosciuti è quello di comprimere un file. La compressione di un file analizza il contenuto del file e sostituisce le stringhe di dati ripetute con un collegamento a informazioni identiche. Quando decomprimi il file, riavrai l'originale senza alcuna modifica.
In termini di formati di compressione audio, i formati lossless più popolari sono Free Lossless Audio Codec (FLAC), Apple Lossless Audio Codec (ALAC) e il formato Monkey's Audio (APE) in un lontano terzo posto.
In termini di compressione, la conversione del nostro file audio da 70,69 megabyte in FLAC comporta una dimensione del file di 37,5 megabyte. Si tratta di una riduzione di circa il 50 percento senza perdita di qualità del suono, precisione o dettaglio.
Compressione audio con perdita
Se stai cercando di ridurre un file audio o una fotografia, uno dei modi più semplici per ridurre le dimensioni del file è butta via alcuni dettagli nel file originale. Per i file audio, questo spesso significa limitare le informazioni ad alta frequenza e ridurre i dettagli o eliminare i segnali di basso livello.
Se convertiamo il nostro file audio originale in un file MP3 a 320 kbps, il file si riduce a 16,0 megabyte. Lo facciamo eliminando informazioni audio difficili da ascoltare. Ad esempio, se in un canale è presente un riff di chitarra ad alto volume, l'algoritmo di compressione può ridurre drasticamente il dettaglio delle informazioni audio di livello relativamente basso nell'altro canale senza modificare molto la qualità percepita della riproduzione. Questa è chiamata codifica audio percettiva perché l'algoritmo influisce in modo specifico sulle informazioni che sono più difficili da ascoltare (o percepire).
Con una velocità di compressione di 320 kbps, la maggior parte degli ascoltatori non è in grado di distinguere tra il file originale e la versione compressa. All'aumentare della compressione, le differenze diventano molto più evidenti. Iniziamo a perdere informazioni e dettagli ad alta frequenza.
Se vogliamo ridurre ulteriormente il file, possiamo convertirlo in un file MP3 da 128 kbps. Il vantaggio di un'estrema compressione dei dati è che il nostro file audio ora ha una dimensione di 6,59 megabyte. A queste dimensioni, il brano può essere allegato a un'e-mail senza preoccuparsi della larghezza di banda o del tempo di download su una moderna connessione Internet a banda larga.
I formati di compressione dei file con perdita di dati più popolari sono MP3 (precedentemente MPEG-1 Audio Layer III o MPEG-2 Audio Layer III), Adaptive Transform Acoustic Coding (ATRAC), Advanced Audio Coding (AAC) e Windows Media Audio (WMA).
La dimensione del file è importante?
Come accennato, sono stati creati algoritmi di compressione audio per consentirci di trasmettere l'audio su connessioni a larghezza di banda limitata. Oggi, l'archiviazione dei dati è incredibilmente economica. Puoi acquistare una memory stick USB da 128 GB per meno di $ 25. Puoi memorizzare circa 400 ore di audio FLAC di alta qualità su una memory stick da 128 GB. Allo stesso tempo, la velocità della larghezza di banda di Internet è ai massimi livelli. La maggior parte degli smartphone con LTE può scaricare dati a 150 mpbs. È più veloce di Internet ad alta velocità della maggior parte delle persone a casa. Il download di un file da 37 megabyte tramite una connessione del genere richiede circa cinque secondi.
A meno che tu non abbia una larghezza di banda limitata, puoi anche scaricare la tua musica almeno in formato FLAC di qualità CD o in un formato WAV non compresso. In questo modo otterrai la migliore qualità audio possibile dal tuo sistema audio. Se hai domande su quante tracce puoi memorizzare su una memory stick o su quali formati di file multimediali digitali sono compatibili con la tua autoradio, visita il tuo rivenditore locale di accessori per dispositivi mobili. Dovrebbero essere in grado di rispondere a qualsiasi tua domanda.