Vladimir-NskОпыт работы с Audio CD
Работа с Audio CD
Я уже давно не работаю с аудиодисками (CD), но так как на Завалинке иногда выкладывают музыку с так называемых самостоятельно «оцифрованных» дисков. то постараюсь описать технологию как можно проще и не вдаваясь в технические «дебри».
Надеюсь, что кому-то эти знания пригодятся и поможет музыку с CD выкладывать на «Завалинке» более качественно.
Понятие «оцифровки» диска не совсем правильное, так как на CD звук уже записан в цифровом виде, а процесс «оцифровки» - это перевод какой-либо аналоговой величины в цифровую форму. Но многие привыкли к этому термину и процесс копирования музыки с CD на жёсткий диск компьютера или на другое устройство называют «оцифровка».
Следующие вопросы, которые могут возникнуть при работе с CD:
- как изначально записан CD - либо из исходных оригинальных WAV файлов или диск нарезан из ранее декодированных, например, MP3-файлов, которые сами не всегда соответствуют требованиям качества;
- насколько копия извлечённых файлов из CD соответствует файлам, закодированным в CD.
Информация на аудио CD хранится в цифровом виде, но не в файлах, а в специальном формате CDA (Compact Disk Audio). Файл формата CDA - это звуковая дорожка компакт-диска, в которой данные представлены в несжатом виде.
Чтобы иметь возможность использовать с CD эту информацию (записать треки на компьютер, копировать, редактировать, выкладывать музыку на сайтах и др.), а не только слушать музыку на соответствующих, предназначенных для этого оптических приводах (типа DVDRAM), потребуется специальная операция по извлечению и конвертации аудиоданных в форматы, доступные для чтения и сохранения на других устройствах.
Основные форматы, в которые можно сохранить извлечённые файлы
Группа форматов Lossless (без потерь)
WAVE, WAV (Waveform Audio File Format) - формат файла-контейнера для хранения записи оцифрованного аудиопотока. Отличительная черта файлов WAV - их технология сжатия звука без потерь. Файлы WAV идеальный вариант для хранения файлов в оригинальном (исходном) виде.
Формат хранения аудиоданных на CD соответствует файлу WAV со следующими параметрами - стерео, 44100 Гц и 16 бит, и именно в таком формате рекомендуется изначально сохранять извлечённые файлы для дальнейшей работы с ними.
FLAC (Free Lossless Audio Codec) - формат хранения звука без потерь. В отличие от WAV, он немного сжимает данные, поэтому занимает меньше места. Он считается форматом, который хранит звук без потерь, качество музыки остается таким же, как и у оригинального источника.
Группа форматов - Lossy (с потерями)
Файлы, которые извлечены и записаны в формате WAV, можно далее конвертировать в форматы MP3, AAC, OGG, WMA. Но при этом происходит сжатие звука с потерями и в результате данные сильно "упрощаются" - из них выбрасываются нюансы звучания, отфильтрованные частоты, а также используются другие методы «облегчения» данных. Такие файлы будут отличаться от оригинального с точки зрения записанной в нем информации.
MP3 (MPEG Audio Layer III) - наиболее распространённый формат. Этот формат хранения и передачи музыкальных (звуковых) файлов в цифровом виде и он использует технологию компрессии (сжатия) сигнала с определённой потерей качества. Одна из важных характеристик этого процесса – уровень степени сжатия звука.
КОДЕК (компрессор) - это определенный алгоритм кодирования и сжатия данных. Например, в формате MP3 используется кодек MPEG Layer-3, а в формате mp4 могут быть использованы разные кодеки. Формат является своего рода контейнером, в котором может быть записан аудио или видеосигнал с помощью определенного кодека.
Компрессоры, основанные на идее кодирования с потерями качества, преследуют две цели: закодировать аудио так, чтобы сжатые данные занимали как можно меньший объем памяти и звучали при этом как можно более близко к оригиналу.
Описание технологии работы с аудиодиском
Шаг 1. Если необходимо убедится в подлинности CD, то нужно проверить какие музыкальные файлы использовались для записи CD (оригинальные WAV файлы или MP3-файлы). При скачивании музыки в Интернете или при покупке CD в магазинах можно попасть на «палёные» диски, которые позиционируются как оригинальные записанные на основе исходных оригинальных WAV файлов, а на самом деле изначально нарезаны из MP3-файлов или из файлов других Lossy форматов, которые уже предварительно переконвертированы в форматы Lossless (например, в FLAC).
Рекомендуемые программы для проверки:
- Tau Analyzer - бесплатная и относительно простая программа, которая может помочь отличить с разумной точностью подлинности происхождения треков на CD. Программа делает предположение о том, что является источником – исходная (например, студийная запись) или диск «нарезан» из уже ранее декодированных MP3-файлов;
- Более профессиональную проверку можно проводить путем оценки частотного и спектрального анализа в некоторых программах, например Adobe Audition 3.0. Но требуется опыт работы с этой программой;
- SPEK - анализатор частоты и спектра отдельных треков, уже извлечённых из CD.
Для иллюстрации работы этой и применённых далее программ взял диски из своей фонотеки:
Диск 1. Joe Dassin- Best Of (1993). Производство - Sony Music Enterlainmen (France) S.A.
Диск 2. Сборник инструментальной музыки (Disc IV,2017).
Tau Analyzer
Программой можно проверить подлинность купленных или заимствованных из сети компакт-дисков. Интерфейс программы очень прост. Достаточно вставить диск и нажать слева кнопку «Analyze CD». Через некоторое время (зависит от режима сканирования) мы получим сведения о каждом треке и о диске в целом. Скачать программу, её описание и рекомендации по применению можно найти в Интернете.
Результат сканирования Диска 1
Выбрал средний режим 4 (Mode) c медленным сканированием диска. Правда, при этом режиме сканирование идёт относительно долго, но получаем более точную оценку диска. Кстати, режимом сканирования можно управлять и при работе программы.
Получен результат сканирования CDDA (Compact Disc Digital Audio), говорящий о том, что этот диск в целом, и каждый из треков в отдельности, соответствуют заявленному качеству аудио CD.
По результату сканирования программа Tau Analyzer признала Диск 1 подлинным - CDDA
Оценить качество каждого отдельного файла в CD поможет его спектральный (Spectrum) и частотный (Frequency) анализы.
На примере одного трека покажу процесс определения его спектральных и частотных характеристик:
Спектр трека 12 cda (Spectrum)
-treka-12.jpg)
Спектрограмма трека 12 показывает практически во всем диапазоне частоты от 0 до 21 кГц, как и должно быть на оригинальном диске, что подтверждается и его частотным анализом (Frequency).
Частотный анализ (Frequency) трека 12 cda
-treka-12.jpg)
Полученный частотный анализ трека 12 cda подтверждается и программой Adobe Audition 3.0
.jpg)
Продолжение
Шаг 2. Извлечения звуковых дорожек с компакт-дисков и сохранения их в виде файлов на жестком диске компьютера.
Суть процесса (граббер) – захват специальными программами цифрового формата с CD и преобразование его в WAV, после которого можно конвертировать в другой формат, в том числе и во FLAC.
Программы, которые я использовал: Easy CD-DA Extractor и Adobe Audition 3
Easy CD-DA Extractor - один из самых универсальных пакетов для работы с Audio CD и конвертирования аудио-файлов. Программа поддерживает работу с абсолютным большинством известных музыкальных форматов, например, WAV, MP3 и др.
Состоит из четырех компонентов: модуль для создания Audio CD, конвертер аудио файлов, CD-«граббер» и средство для записи CD. Допускает преобразование аудиотреков непосредственно в WAV, MP3 и др. и конвертирование из одного аудиоформата в другой.
Adobe Audition 3 – профессиональный аудиоредактор производства фирмы Adobe. Поддерживает практически все звуковые форматы файлов. Для того, чтобы использовать все функциональные возможности этой программы необходим опыт работы.
Извлечение и конвертация трека 12 cda в wav (Диск 1)
Используем Easy CD-DA Extractor и получаем файл - 12. L'été Indien.wav (45,7 Мб). Анализируем спектр трека wav программой SPEK.
.jpg)
Частотный анализ файла L'été Indien.wav в программе Adobe Audition 3
.jpg)
Конвертируем файл 12. L'été Indien.wav в формат flac.
Получаем - 12. L'été Indien.flac (27,4 Мб).
Проверим его спектральную и частотную характеристику.
.jpg)
Частотный анализ файла L'été Indien.flac в программа Adobe Audition 3
.jpg)
Видим, что частотные характеристики практически не изменились, а файл flac по сравнению с wav стал меньше в 1, 67 раза.
DatotПродолжение
Диск 2
Извлечение и конвертация трека 14 cda в wav
Получили файл 14-Fred Forster - Londonderry Air.wav (25,6 Mб).
Анализируем спектр трека wav программой SPEK.
.jpg)
Конвертируем файл 14-Fred Forster - Londonderry Air.wav в формат flac.
Получаем - 14-Fred Forster - Londonderry Air.flac (14,3 Мб).
Проверим его спектральную и частотную характеристику
.jpg)
Частотный анализ трека 14-Fred Forster (flac) (Adobe Audition 3)
-(adobe-audition-3).jpg)
Видим, что частотные характеристики практически не изменились, а файл flac по сравнению с wav стал меньше в 1,73 раза.
Приведённый спектральный и частотный анализ показывает срез частот в районе 16 кГц в формате wav и flac.
Вывод:
Диск 2 произведён на основе файлов формата Lossy, в частности mp3 с невысоким битрейтом.
P.S
МР3 файлы с максимальным битрейтом 320 кбит/с можно создать двумя способами:
1. Путем прямого конвертирования файла WAV из CD (CDDA) в МР3 файлы с помощью специальных программ. Правда, приходится учитывать, насколько качественным был исходный аналоговый сигнал и был ли он профессионально "оцифрован" в WAV.
2. Путем конвертирования других Lossless форматов в МР3.
К сожалению, существует и такое понятие, как апконверт. Апконвертом является любое преобразование файла с повышением битрейта. Например, перекодирование MP3 128 кбит/с в 320 кбит/с.
При этом, как правило, почти все плееры показывают нам битрейт файла 320 кбит/с, хотя это не так. Выявляется апконверт при прослушивании музыки на высоклассных системах или с помощью вышеописанных в посте программ.
А все дело в том, что если мы переконвертируем, например, файл МР3 128 кбит/с в МР3 320 кбит/с, то получим файл, напоминающий МР3 320 кбит/с только внешне, а реально это будет тот же МР3 128 кбит/с, но "раздутый" по объему в 2,5 раза. При этом качество звука не улучшится. Так как потерянные при предыдущем кодировании в 128 кбит/с данные уже не вернуть и звуковой волне с уже "обрезанной" верхушкой просто неоткуда взять недостающие фрагменты.
Треки иллюстрирующие программы
12-Joe Dassen - L'été Indien
14-Fred Forster - Londonderry Air
.jpg)
vitek31rusКак раз то, с чем мы столкнулись не так давно у одного товарища: или левые исходники, или неправильное конвертирование, то бишь неправильный граббинг.
Специалисты упомянули, что если грабить диск сразу в мр3,минуя промежуточный граббинг в WAV или другие Lossless форматы, то можно тоже получить такой урезанный спектр. Даже указав битрейт 320.
На создание этого поста продвинула та история. "Грабить" сначала в WAV, а потом в MP3 или Flac надёжнее. Правда, давно не занимался CD.
Light
BosphorСпасибо Владимир за пост. Очень далека от меня тема конвертирования CD COMPACT-AUDIO в.... В жилище лишь один таковой. Но поизучаю, может когда и пригодится.
Единственное, что могу добавить (ляпнуть): СD-COMPACTы вроде не такие уж и "безпотерьные". Слышал я, что в них , априори, теряется (и терялось) от 10% до15% низких частот при переформатировании винила (любого)...
Михаил, пост не только про CD, а про программы, позволяющие определить качество и других файлов скачиваемых из интернета. Иногда захожу на другой довольно авторитетный музыкальный сайт и там заливают альбомы ставя качество 320 кб/с. Если что-то понравилось, то скачиваю и ради интереса делаю анализ и иногда бывает что там этим битрейтом и не пахнет.
Не знаю что теряется на CD. Многое зависит от качества оцифровки исходного аналогового сигнала или качества его первичной записи (уровень студии, микрофон, профессионализма звукорежиссёра и т.д.
Valera49Так думали и 30 лет назад!
Поэтому почти все оцифровали в 90-е в мр3 128. На СД влазит до 200 песен, качество для рядового слушателя терпимо, похоже на двухкасетную импортную балалайку или отечественный маг на скорости 9.5. Кому надо получше, пусть покупает wav.
Когда хватились, было поздно: многие источники выбросили или стало просто лень цифровать по новой. Потому и придумали апконверт.
Теперь теория на пальцах.
Когда цифровой файл проигрывают (независимо от формата) он всегда сначала программно преобразуется в wav с параметрами 44.1 кгц и 16 бит (Джо Дассен имеется ввиду). Это цифровой файл из ступенек, он подается на схему ЦАП в звуковой карте, на выходе чистенький аналоговой сигнал, состоящий из суммы синусоид, меняющейся во времени. Его можно слушать или записать на маг.
Теперь сравним этот сигнал с исходным до оцифровки. Теоретики это сделали давно и придумали теорему Котельникова и т.п. Два осцилографа и визуальное сравнение с растягиванием синусоид и т.д.
Вывод сделали давно. До 11 кгц синусоиды совпадают, далее идет искажение, после 16 кгц сплошной высокочастотный шум и это уже не инструменты и не музыка. Значит ЧД=44.1 кгц надо делить на 4.
Впрочем радио, ТВ, любительская аппаратура и миньоны ориентировались на 12.5 кгц и до 14 кгц, но это перестраховка. Все старело и скатывалось к 10 кгц.
А как же быть с качественными гигантами, студийными записями на скорости 38 см, где спектр был от 18 до 25 кгц. Их уже народ частично слышал и имел дома. Ну и что, что такой музыки мало, но она уже доставила удовольствие своим качеством.
Некоторые вернулись к аналоговой аппаратуре, а другие к оцифровке на ЧД 96 кгц и даже 192 кгц. 96 кгц дает возможность слушать записи с правильными частотами до 24 кгц, а это предел для качественного винила.
Можно возразить, что обычному человеку это не надо, да и где взять такие записи? Мало их!
Но многие бросили мр3 и перешли на FLAC 96 кгц. Для 192 кгц нужна спецаппаратура, а это ой как дорого. Слушать можно и через карту 96 и даже 48. Если только для хранения на будущее или самостоятельное редактирование.
Вывод: 44.1 кгц в wav дает 11 кгц, а мр3 не более 8 кгц. А спектр у Дассена показывает 21 кгц и в wav и в мр3 и уши уже в среднем возрасте не отличат.
Но что претит? Скупость на размер файла! Поэтому и вопрос, как уменьшить битрейт до минимума и что бы качество не портилось? Ответ - не надо уменьшать, качество испортится всегда, хоть и не очень заметно!
matadorsХочу вставить и свои "3 копейки" в эту тему 
Первое, многие "пиратские" CD , которые массово нами скупались в 90-ые гг, при анализе частотного спектра, соответствовали , в лучшем случае, потоку 160 kbs . А это озночает, что были сделаны из соответствующих mp3 файлов 
Второе, сейчас уже мало пользуются CD дисками, а скачивают музыку из сети. Так, вот там под видом мр3 файлов 320 kbs, а также файлов лослес, часто встречаются , по спектру частот, некачественные 128 kbs. Поэтому, будьте осторожны и берегите свои уши от такой "музыки" 
Советую , все проверять маленькой утилиткой Spek, которую легко скачать . После ее проверки, я здорово "почистил" от mp3 мусора свой компьютер, а ткже выкинул половину своей коллекции CD. (оставил только обложки 
)
KotofeyДа, ладно, Вам!
Миньон, который в аналоге 12.5 -14 кгц, звучит лучше, чем любая оцифровка в мр3, хоть, 320, где якобы 20 кгц. Лучше, чем wav на 48 кгц. Вот на 96 кгц - можно засомневаться.
Это проверено многочисленными профи.
Другое дело, что контент такой никому не нужен. Поэтому уцепились за мр3 25 лет назад.
Я по себе сужу, но 5% контента мне почему-то хочется иметь в другом качестве и разницу я чую!
h4de5
___keepration_220x220.jpg "foto-1-(convert.io)")
Продолжение
Результат сканирования Диска 2
В качестве примера посмотрим характеристики трека 14 cda.
Спектр трека (Spectrum)
Частотный анализ (Frequency)
Частотный анализ трека 14 cda (Adobe Audition 3.0)
Выводы:
Результат сканирования CD2 показывает, что этот диск записан из Lossy форматов, например, использованы файлы МР3. Так спектральный и частотный анализ показывает срез частот для трека 14 cda в районе частоты 16 Khz (Кгц). Такие же характеристики и у остальных треков диска 2.
Там где показано UNKN - программа затруднилась ответить.