Formati audio

Si chiama CODED ( acronimo di Compressione / Decompressione ) l’algoritmo utilizzato per la compressione e decompressione dei file . Il “codec” è un software che dice al computer con quali operazioni matematiche deve manipolare le immagini per comprimerle e quali eseguire per visualizzare quelle compresse.
Il "formato" invece è una sorta di file che contiene il codec e lo integra con il sistema.

I suoni sono registrati digitalmente mediante una tecnica chiamata "campionamento": l'onda sonora è scomposta in tanti pezzetti chiamati campioni.
La qualità di un brano audio digitale dipende :
- dalla frequenza di campionamento ,misurata Hertz (Hz , numero di campioni in un secondo). Una frequenza a 11.025 Hz è adatta alla registrazione della voce, una a 22.050 Hz ( qualità media) è adatta alla registrazione di un nastro e una a 44.100 Hz per una registrazione a qualità cd. Ridurre la frequenza di campionamento comporta una perdita di qualità.
- dalla risoluzione cioè dal numero dei bit impiegati (8,16, 24 fino a 32 ) per ciascun ciampione (con 8 bit=1 byte per 256 possibilità , 16 bit=2 byte per 256*256=65.536 valori sui livelli e così via). Convertendo campioni da 16 bit a 8 bit si dimezza il file originario ma si riduce anche la qualità della musica.
- dal numero di canali: mono (1) o stereo (2).

bit-rate: Il prodotto di questi tre elementi: frequenza, risoluzione e numero canali è definito bit-rate, cioè bit per secondo, ovvero bps. Da ciò si evince che ogni secondo si hanno 44.100 valori registrati che vanno poi moltiplicati per i 2 canali del suono stereo che vanno a loro volta moltiplicati per 16 poiché la registrazione avviene a 16 bit (pari a 2 byte). Quindi avremo:
Il bit-rate dei brani sui CD audio = 44.100 *16bit* 2 = 1.411,2 kbps(~ 10,6 MByte al minuto 44.100*2byte*2*60)
Il bit-rate di una registrazione audio= 22.050* 8 * 1 = 176,4 Kbps (~ 1,3 MByte al minuto = 22.050 *1byte*1*60)

La compressione, diminuendo la lunghezza globale del file, diminuirà di conseguenza la lunghezza media delle sottosequenze ossia diminuirà il bitrate medio. Il bitrate medio diventa dunque in questi casi l'indice dell'entità della compressione. Ad esempio se il file di origine possedesse un bitrate di 1.411 Kbit/s e il file compresso possedesse un bitrate medio di 320 Kbit/s, allora avremmo ridotto di un fattore pari a circa 4.5.
Una compressione lossy effettua un compromesso fra la perdita d'informazione e la dimensione del file finale, mentre una lossless deve bilanciare la dimensione del file finale con i tempi di esecuzione dell'algoritmo.

I formati audio no lossy più diffusi sono:

• campionamento WAV ,file Wave (Waveform Extension) dove wave significa onda : formato standard dei file audio in ambiente Windows di campionamento del suono; ha grosse dimensioni poichè gestisce frequenze di campionamento che arrivano fino a 44.1 kHz, 48 kHz e ora anche 96 e perfino 192 kHz , risoluzione fino a 32 bit lineari e offre la possibilità di memorizzare su un solo file anche segnali stereo o surround con numero
  illimitato di altoparlanti (che corrispondono ad altrettanti canali).il formato Wave non è altro che la registrazione in digitale di suoni reali, suoni che hanno avuto
  origine da una fonte esterna al PC. In un brano musicale WAV, la batteria, il pianoforte, la chitarra, il basso o la
  voce si sentono allo stesso modo indipendentemente dal PC su cui il file viene ascoltato (a parità di qualità
  acustica dei componenti hardware, naturalmente).
• .aif (Audio Interchange File Format o AIFFdi apple) analogamente al formato WAV, si tratta di un formato che genera una buona qualità audio, è supportato da molti browser e non richiede plugin. per il formato AIFF di Apple. Il formato Au gestisce anche modalità più efficienti di quantizzazione che permettono una riduzione della mole di dati anche di 4 volte il valore originale, al costo di una modesta perdita di qualità.
• APE (Monkey Audio; .ape): Formato no lossy che permette di ridurre di circa il 50% lo spazio occupato dalla
  nostra musica (in certi casi anche di più) senza alcuna perdita in qualità. In questo modo, un album che in
  formato wav occupa circa 600 MB, viene ad occupare in media 300 MB (molto di più dei 100MB circa di un
  mpc a bitrate alti, e dei 60 di un mp3, tuttavia la qualità è identica all'originale); dico in media perché ci sono
  certi tipi di musica in cui il livello di compressione è ancora più elevato. Per ascoltare brani in questo formato,
  si possono usare dei plugin per WinAmp o -meglio ancora- player che lo incorporano in modo nativo come
  Foobar 2000. In questo momento è probabilmente il miglior codec lossless, considerando un equilibrio tra
  velocità e compressione (clicca qui per la tabella comparativa tra i formati lossless). (download).
  FLAC (.flac): Formato Open Source, di grande popolarità. Una volta era estremamente diffuso (tra puristi della
  musica), ma sta perdendo piano piano terreno con l'affermarsi del formato ape di MonkeyAudio, che a parità di
  qualità, permette una migliore compressione. Il nostro album da 600Mb andrà ad occupare in FLAC circa 330-
  340 MB. Nel confronto con gli altri, è arrivato ultimo in tutti i test. (download).
  LA (Lossless Audio: .la): Il formato no-lossy che comprime di più. La conversione in questo formato è
  lentissima, però ottiene la migliore compressione in assoluto (riprendendo l'esempio di MonkeyAudio,
  quell'album occuperebbe circa 290 MB, contro i 300 MB dell'APE). E' poco diffuso, dato che qualche MB
  guadagnato sull'ape non vale le lunghe attese in più (e un minor supporto da programmi terzi), tuttavia è il
  vincitore del mio confronto formati lossless. (download).
  OPTIM FROG (.ofr): ottimo codec lossless, il migliore dopo LA come comprimibilità. La compressione -se
  impostata a livelli alquanto elevati- è circa 3 volte più lenta rispetto a Monkey Audio, e il guadagno in MB è di
  circa il 2%. Il nostro album di riferimento andrà ad occupare 295 MB circa. Come tutti gli altri formati di questa
  pagina, può essere ascoltato senza plugin con Foobar 2000. (download)
  WAVPACK (.wv, wvc): E' un valido formato di compressione open source, che permette sia risultati lossless,
  lossy e ibridi. La velocità di compressione è altissima, e il grado di compressione buono (l'album di riferimento
  occuperà circa 320 MB). Interessante anche il formato ibrido, in cui al file lossy si affianca un altro file, che
  permetterà di ricostruire interamente il file originale in maniera lossless nel
  (download)

Formati audio Lossy (con perdita di qualità)

• .wma Windows Media audio windows media audio, compresso e molto simile a un mp3. Formato di compressione audio della Microsoft. I file compressi in questo formato sono di circa il 20 % più piccoli degli Mp3
• MP3 (MPEG =Motion Picture Experts Group Audio = MPEG 1 Layer III) = Nasce all'inizio degli anni '90 e dal 1998 rappresenta lo standard per la diffusione del segnale audio digitale (oltre che quello video) di qualità paragonabile a quella del CD audio.
  E' uno standard che elimina i suoni non udibili dall'orecchio umano. In questo modo un brano mp3 a 128 kbps
  occupa uno spazio pari a 1/12 rispetto allo stesso in formato .wav o cd audio.
  MPEG ha tre sistemi di codifica differenti: layer1, layer2 e layer3 (quest'ultimo noto anche come MP3), di efficacia e complessità nell'ordine crescenti.
  acodec=mpga è il formato audio in cui si vuole codificare (mpga è audio MPEG layer 2, a52 è A52 ovvero suono AC3).
  Con MP3 è possibile comprimere i file audio (e video) senza alcuna rilevante perdita di qualità, arrivando a rapporti di compressione di 12:1 con qualità sonora paragonabile a quella di un CD. La tecnologia MP3 consente inoltre lo "streaming". Per la riproduzione dei file MP3 gli utenti devono avere nstallato un'applicazione plug-in quale QuickTime, Windows Media Player o RealPlayer.
  Fino a qualche anno fa la qualità dell'mp3 era considerata elevata, ma ora -con l'affermarsi di schede audio più avanzate, a 24 bit- si continua ad usare l'mp3 rispetto ad altri formati come ogg o mpc più per la sua diffusione e compatibilità che non per la qualità del risultato.
• AAC (di iTunes - .aac): Formato lossy che consente una qualità elevata (sempre parlando di formati lossy...),
  allmeno un gradino superiore a quella dell'mp3. Caratteristica di questo formato è la possibilità di essere
  protetto tramite DRM, in modo da non poter essere copiato liberamente da una piattaforma all'altra (a meno di
  utilizzare programmi che lo sproteggano).
• Nero MP4 AAC (.mp4, .aac): Il più recente, è in questo momento il miglior formato lossy, avendo superato
  anche la pur elevatissima qualità dell'mpc. La qualità è estremamente elevata, seppure i tempi di conversione
  sono un po' più lenti rispetto agli altri formati (download). Aac sta per "Advanced Audio Coding" e rappresenta la base dei file MPEG-2 e MPEG-4. Ogni file MPEG-4 contiene uno stream audio di tipo Aac. In poche parole i file .aac sono i mattoni per costruire i file M4a/Mp4. Si consiglia di salvare gli .acc come .m4a poichè molti lettori (come Nero, iTunes, iPod) si rifiutano di leggere i file .aac.
• M4a ( formato iPod ) è l'estensione dei file che usano lo standard audio MPEG-4 ed è usata per rappresentare file audio compressi ( come mp3 ma in modo migliore). Normalmente un file M4a (o Mp4 audio) ha una qualità migliore e una dimensione normalmente inferiore rispetto a un Mp3. Inoltre i file in formato m4a sono stati fatti per contenere tag sulla canzone (come le informazioni su nome canzone, artista, album).
• OGG VORBIS (.ogg): Ottimo codec open source. Riesce a dare risultati migliori dell'mp3 soprattutto a bitrate
  bassi (maggior qualità in minor spazio), cioè inferiori a 128 kbps (download). E' supportato praticamente da
  ogni player audio (sia software che audio).
• qt, .qtm, .mov o QuickTime è un formato sia audio che video sviluppato dalla Apple . QuickTime è incluso nei sistemi operativi Apple Macintosh e viene utilizzato nella maggior parte delle applicazioni Macintosh che includono audio, video o animazioni. Per riprodurre i file in formato QuickTime su windows è necessario un driver QuickTime speciale. QuickTime supporta la maggior parte dei formati di codifica, inclusi Cinepak, JPEG e MPEG.
• MusePack (.mpc): Formato di altissimi risultati, soprattutto a bitrate alti (oltre 192 kbps e oltre). I risultati sono
  decisamente migliori dell'mp3: basta ascoltare una traccia codificata in mp3 a 192 kbps e una in mpc allo stesso
  bitrate per sentire immediatamente la differenza (in certi casi si resta senza parole...). Erano in molti a
  considerarlo il miglior formato audio lossy, almeno fino all'uscita dell'mp4. E' supportato da WinAmp tramite
  plugin, e in modo nativo da player più evoluti come Foobar 2000. Un album di 600 MB in formato WAV andrà
  ad occupare circa 100 MB se codificato in mpc con bitrate intorno ai 192-256 kbps. Da notare che dà il meglio
  di sé ad alti bitrate, mentre a bassi bitrate sono probabilmente preferibili ogg e acc (download).
  

altri formati

• modulazione MIDI (Musical Instrument Digital Interface) midi o mid: E’ nato come standard per la comunicazione tra strumenti musicali e si è in seguito evolutonella denominazione del 1991: General MIDI. Utilizza le tecnica della modulazione del suono; in un file midi sono memorizzati comandi alla scheda audio per modulare la frequenza e riprodurre i suoni tipo sintetizzatore.In un file midi ci sono solo comandi, in un files wave ci sono suoni. I file MIDI occupano poco spazio ( 10 KB), sono supportati da molti browser e la loro riproduzione non richiede un plug-ins.
• Moduli musicali :sono i file MOD (Protracker), XM (Fasttracker), S3M (Screamtracker) IT (Impulse Tracker) ecc. Coniugano gli aspetti positivi del campionamento e quelli della modulazione. Nei moduli non viene campionata l'intera esecuzione di ogni strumento ma solo il suono dello strumento.
• Streaming audio: RAM, RM, ASF, ASX. Lo streaming è la trasmissione di dati in tempo reale; tutto questo senza tempi di attesa derivanti dal download completo del file :La riproduzione inizia per ogni blocco di due secondi di ascolto; nel frattempo viene scaricato il successivo. La riproduzione richiede l'installazione del plugin RealPlayer o Windows media player. La tecnologia dello streaming audio ha permesso alle principali emittenti radiofoniche di presentare sui propri siti web i loro programmi trasmessi via etere.
• DAB: Digital Audio Broadcasting è un sistema di trasmissione di segnali radio digitali via etere. Il DAB si bassa su un algoritmo di compressione audio simile a MP3 ma evoluto per la trasmissione di bouquet di pacchetti che permettono all’emittente di presentare più di una versione dei suoi programmi.