WAV ve FLAC nedir?
WAV ve FLAC, sesi tek bir örneği bile kaybetmeden saklayan iki biçimdir — ikisi de kayıpsızdır. Bunu çok farklı yollarla yaparlar. WAV, mikrofonun veya sentezleyicinin ürettiği sıkıştırılmamış PCM örneklerini olduğu gibi saklayan ham kapsayıcıdır: her genlik anlık görüntüsü dosyaya kelimesi kelimesine yazılır; bu yüzden WAV büyüktür ama tamamen düzenlenebilirdir ve stüdyoların evrensel ara biçimidir. FLAC aynı PCM'i bir kayıpsız sıkıştırıcıya sarar; bu tipik olarak dosyayı %50–60 küçültürken orijinal baytlara bit bit geri çözmeye izin verir — decode(encode(x)) her seferinde x'e eşittir. Her iki biçim de her örneği korur; MP3, AAC ve Ogg Vorbis gibi kayıplı biçimlerden farklı olarak (kendi sayfalarında ele alınır); bedeli dosya boyutudur.
Sayfanın geri kalanını sabitleyecek beş bilgi:
• WAV = ham, sıkıştırılmamış PCM içeren RIFF kapsayıcısı (hiç sıkıştırma yok)
• FLAC = PCM'in kayıpsız sıkıştırması, tipik olarak %50–60 daha küçük, bayt bayt çözülebilir
• bit hızı (bps) = örnekleme hızı (Hz) × bit derinliği × kanal — PCM boyutu için yalnızca üç düğme
• WAV boyutu (bayt) = bit hızı × süre_saniye / 8 — tamamen öngörülebilir hesap
• Nyquist: üretilebilecek en yüksek frekans = örnekleme hızı / 2; 44,1 kHz 22,05 kHz'e kadar yakalar, insan işitmesinin (20 kHz) üstünde
PCM ve dijital sesin işleyişi
PCM (Pulse Code Modulation), dijital ses için evrensel ham biçimdir: analog dalga biçimi eşit zaman aralıklarına (örnekleme hızı) bölünür ve her aralıkta genlik sabit sayıda ayrık seviyeden (bit derinliği) en yakın olana yuvarlanır. 44,1 kHz / 16 bit / stereo bir kayıt, kanal başına saniyede 44.100 genlik ölçümü saklar; her biri 216 = 65.536 seviyeden birine yuvarlanır (24 bit: 224 = 16.777.216 seviyeden biri). Nyquist–Shannon örnekleme teoremi, örneklenmiş bir sinyalin en yüksek frekansı sampleRate / 2'nin altında olduğu sürece mükemmel biçimde yeniden oluşturulabileceğini söyler. İnsan işitmesi yaklaşık 20 kHz'de biter; bu yüzden 44,1 kHz (22,05 kHz'e kadar yakalar) mükemmel üreme için matematiksel olarak yeterlidir — CD standardının tam bu hızı benimsemesinin nedeni budur.
Bit derinliği frekans tepkisini değil, dinamik aralığı (en yüksek ve en sessiz sinyal arasındaki oran) kontrol eder. Her ek bit yaklaşık 6,02 dB teorik sinyal-gürültü oranı ekler: 16 bit 98,1 dB, 24 bit 146,2 dB, 32 bit kayan nokta (DAW'larda dahili olarak kullanılan) 194,4 dB verir. Gerçek donanım teorik değere hiçbir zaman ulaşmaz — iyi tasarlanmış bir 24 bit ADC yaklaşık 120 dB kullanılabilir aralık sağlar (vinil: ~70 dB, kaset: ~60 dB).
WAV, PCM kapsayıcısıdır
WAV (veya WAVE, resmi adıyla WAVEform Audio File Format), 1991'de tanımlanan Microsoft/IBM RIFF kapsayıcısıdır. Diskteki düzeni arka arkaya üç parçadır: dosyayı WAVE olarak adlandıran 12 baytlık bir RIFF başlığı, PCM biçimini (örnekleme hızı, kanal, bit derinliği) tanımlayan bir fmt parçası ve ham örnekleri içeren bir data parçası. Bayt sırası küçük-endiandır; biçim 35 yıldır değişmedi; her işletim sistemi ve DAW onu yerel olarak okur.
WAV, başlığın ötesinde sıkıştırma ve ek yük olmadan ham PCM sakladığı için dosya boyutu tam olarak öngörülebilirdir: bayt = örnekleme hızı × bit derinliği × kanal × süre_saniye / 8. CD kalitesinde bir parça (44,1 kHz / 16 bit / stereo, bit hızı = 1.411.200 bps = 1411,2 kb/sn) saniyede 176.400 bayt tüketir; bu da dakikada 10,584 MB veya 4 dakikalık bir şarkı için yaklaşık 42,336 MB eder. 48 kHz / 24 bit / stereo stüdyo biçimi (bit hızı 2304 kb/sn) dakikada 17,280 MB'a çıkar. Bu öngörülebilirlik WAV'ın hâlâ sektörün değişim biçimi olmasının nedenidir.
FLAC kayıpsız sıkıştırmadır
FLAC (Free Lossless Audio Codec), Josh Coalson tarafından 2001'de, o zamanki Apple'ın tescilli ALAC'ına açık ve telif ücretsiz bir yanıt olarak tasarlandı. Örnek bloklarında (düzey 5'te genellikle 4.096) üç adımda çalışır: kanallar arası ilişkisizleştirme (iki stereo kanalı daha benzer hale getirir), doğrusal öngörülü kodlama (önceki örneklerden sonrakini tahmin eder, yalnızca küçük artığı saklar) ve Rice entropi kodlaması (küçük tamsayıları bitlere paketlemenin neredeyse optimal bir yolu). Kritik özellik: çözme orijinal PCM'i bayt bayt geri verir. FLACdecode(FLACencode(x)) === x. Bu özdeşlik FLAC'ı kayıpsız yapar — "yüksek kalite" değil, bit bit aynı.
FLAC, kodlama hızı ile dosya boyutu arasında takas yapan 9 sıkıştırma düzeyi (0–8) sunar. Düzey 0 en hızlıdır ve yalnızca yaklaşık %30 küçültme sağlar; düzey 5 varsayılandır ve yaklaşık %55'e ulaşır; düzey 8 yaklaşık %62 sıkıştırır ama kodlaması 4–5 kat daha uzun sürer. Gerçek oranlar müziğe bağlıdır: solo piyano veya vokal parçalar sinyal seyrek olduğu için %45–50 küçülür; yoğun orkestra veya elektronik müzik gürültü tabanı daha öngörülebilir olduğu için %55–65 küçülür. Düzey 5'te tipik bir 4 dakikalık CD kalitesi parça yaklaşık 19,05 MB olur — 42,336 MB'lık WAV'ın neredeyse tam yarısı.
Bit hızı ve dosya boyutu hesabı
Herhangi bir PCM akışının bit hızı tek kısa bir formülle verilir: bps = örnekleme hızı × bit derinliği × kanal. Yaygın referans noktaları:
- 1411,2 kb/sn — CD sesi (44,1 kHz / 16 bit / stereo)
- 1536 kb/sn — 48 kHz / 16 bit / stereo (DAT, erken DVD)
- 2304 kb/sn — 48 kHz / 24 bit / stereo (stüdyo master)
- 4608 kb/sn — 96 kHz / 24 bit / stereo (Hi-Res)
- 9216 kb/sn — 192 kHz / 24 bit / stereo (ultra Hi-Res)
Bit hızını dosya boyutuna çevirmek için süreyle çarpın ve 8'e bölün (bit başına bayt). CD kalitesindeki 4 dakikalık örnek için: 1411200 × 240 / 8 = 42.336.000 bayt = 42,336 MB. FLAC için WAV boyutunu 1 - sıkıştırma_oranı ile çarpın: düzey 5 varsayılanındaki yaklaşık %55 ile aynı parça 42.336.000 × 0,45 ≈ 19.051.200 bayt ≈ 19,05 MB'tır. 48 kHz / 24 bit / stereo bir parça WAV'da dakikada 17,280 MB ve FLAC düzey 5'te dakikada yaklaşık 7,78 MB tutar. Kayıplı kodekler (MP3, AAC, Opus) aynı sesi 128–256 kb/sn'de yaklaşık on kat daha küçük yapar — ama bunu yaparken örnekleri atarlar. Bilinmesi gereken bir birim tuzağı: bit hızları saniyede kilobit (kb/sn) olarak verilirken dosya yöneticileri kilobayt sayar — dönüştürmek için 8'e bölün (1411,2 kb/sn ÷ 8 = 176,4 kB/sn).
WAV ne zaman, FLAC ne zaman
İki biçim de kayıpsız olduğundan soru kalite değil, iş akışı ve bant genişliğidir. Bir düzenleyicinin veya DAW'ın ham PCM girdisine ihtiyaç duyduğunda, daha fazla işlenecek bir ara bounce'u işlediğinizde veya dünyadaki her programın kütüphane olmadan okuyabildiği bir master dosya istediğinizde WAV'ı kullanın. Arşiv, müzik kütüphaneleri, ağ akışı (bir kayıpsız CD yaklaşık 42 MB yerine yaklaşık 19 MB'a sığar) ve fiziksel medyanın yedekleri için yarı boyutta kayıpsız ses istediğinizde FLAC'ı kullanın. FLAC ayrıca WAV'ın RIFF LIST INFO'sundan daha yetenekli olan Vorbis Comment ile zengin meta veri destekler (bu, albüm sanatçısı alanına sahip değildir — bu yüzden WAV seçildiğinde yukarıdaki etiket düzenleyici albüm sanatçısı girişini gizler).
Bir boyut ipucu: konuşma kayıtları doğası gereği monodur — bir ağız, bir mikrofon. Konuşmayı stereo kaydetmek bit hızını bilgi kazancı olmadan iki katına çıkarır (1 saatlik 44,1 kHz / 16 bit bir konuşma kaydı monoda 317,5 MB, stereoda 635,0 MB'dır), bu yüzden konuşma için yukarıdaki Kanallar seçeneğini Mono'ya çevirin.
Yaygın yanlış anlamalar
- FLAC, WAV'dan "daha iyi kalitelidir". Hayır — ikisi de bit bit kayıpsızdır. FLAC aynı sesi daha az yerde saklar. FLAC'ı PCM'e geri çözmek, WAV'ın saklayacağı bayt dizisinin aynısını verir.
- Daha yüksek bit derinliği her zaman daha iyi duyulur. 24 bit, düzenleme için daha fazla boşluk verir (düşük seviyeli sinyaller gürültü tabanının epey üstünde durur), ama son tüketici teslimi genellikle 16 bittir. Fazladan 8 bit DAW'da çalışma hassasiyetidir, hoparlörlerde duyulan kalite değildir.
- Hi-Res (96 kHz / 192 kHz), CD'den (44,1 kHz) daha iyi duyulur. Mükemmel şekilde dither edilmiş müzikte insanlar yaklaşık 20 kHz'in üstündeki frekansları ayırt edemez. 96 kHz, hiçbir insanın duymadığı ve hiçbir kulaklığın üretmediği ultrasonik içeriği yakalar. Hi-Res'in tartışmalı faydası oynatma kalitesi değil, kayıt zincirinde daha az aliasing artefaktıdır.
- MP3'ü WAV'a dönüştürmek orijinal kaliteyi geri getirir. Hayır. Kayıplı sıkıştırma örnekleri attıktan sonra o örnekler sonsuza dek gider. Ortaya çıkan WAV dosyası MP3 artefaktlarını içerir — dosya uzantısı ne olursa olsun, MP3 öncesi masterla bit bit aynı değildir.
İlgili araçlar: kayıplı sıkıştırma için Sesi MP3 / ID3 Etiketlerine, açık kayıplı kodekler için Sesi OGG / Opus'a, diğer kayıpsız biçimler için Sesi AIFF / ALAC / WavPack'e, sesinizde hangi frekansların bulunduğunu görselleştirmek için Ses Spektrumu ve MIDI'den WAV'a (MIDI ses değil talimatlardır — farklı bir dönüştürme hattı).