Con la scomparsa dell'MP3, quali codec audio sono pronti a diventare il nuovo standard? Parliamo della compressione, dei moderni codec audio e del futuro dell'audio.
Nel 2017 sono scaduti i brevetti per MP3, detenuti dal Fraunhofer Institute. Con l'evolversi del 2018, sempre più produttori stanno tirando il supporto per il codec. Il formato MP3 è uno dei codec audio più conosciuti ed è stato in gran parte responsabile dell'esplosione del mondo dell'audio digitale.
Con l'MP3 andato, quali codec sono nella posizione migliore per diventare il nuovo standard del settore?
In questo articolo, esamineremo le basi dei codec, daremo un'occhiata ai grandi formati audio in circolazione oggi e infine daremo uno sguardo speculativo ai prossimi decenni di codec audio.
Cosa sono i codec audio?
Codec è l'abbreviazione di codifica/decodifica. Possono essere hardware o software:entrambi prendono l'ingresso del segnale analogico e lo convertono in un formato digitale. La funzione di decodifica è la stessa identica procedura ma invertita per consentire la conversione del flusso di dati digitali in onde sonore analogiche per l'output.
Esistono tre categorie di codec:non compresso, con perdita e senza perdita.
- Non compresso: I file audio non compressi codificano l'intero segnale di ingresso audio in un formato digitale in grado di memorizzare l'intero carico dei dati in ingresso. Offrono la massima qualità e capacità di archiviazione a scapito di file di grandi dimensioni e alta latenza (riproduzione non in tempo reale), vietandone l'uso diffuso in molti casi.
- Perdita: I file con perdita di dati sono codificati in modo diverso rispetto a quelli non compressi. La funzione essenziale della conversione da analogico a digitale rimane la stessa nelle tecniche di codifica con perdita. La perdita diverge da quella non compressa, poiché la frequenza delle onde sonore in ingresso viene campionata fino a un valore digitale approssimativamente simile. La somma totale di tutti questi possibili valori digitali dà al codec ciò che è noto come la sua profondità di bit. La profondità di bit del codec, 16 bit o 24 bit più comunemente, determina la precisione con cui il suono viene "quantizzato", il processo di campionamento utilizzato per arrotondare le onde sonore in ingresso ai valori più vicini. I codec con perdita di dati eliminano una notevole quantità di informazioni contenute nelle onde sonore originali. Per questo motivo, i file audio con perdita di dati sono notevolmente più piccoli di quelli non compressi e offrono una riproduzione a latenza molto inferiore, consentendo l'utilizzo in scenari audio dal vivo.
- Senza perdite: La codifica senza perdita rappresenta la via di mezzo tra non compresso e con perdita. Garantisce una qualità audio simile a quella non compressa con dimensioni notevolmente ridotte. I codec lossless ottengono questo risultato comprimendo l'audio in ingresso in modo non distruttivo durante la codifica prima di ripristinare le informazioni non compresse durante la decodifica.
Cronologia dei codec audio
Dalla prima registrazione audio conosciuta nel 1860 su un fonoautografo, la tecnologia di registrazione e riproduzione audio è stata in uno stato di cambiamento costante. Il 20° secolo ha introdotto l'era dei registratori e ingegneri del suono professionisti, l'era della trasmissione dell'audio attraverso le onde radio, i massicci progressi nella qualità e nella tecnologia audio e la crescita continua nell'industria audio e nel commercio in generale.
Nel 1982, il mondo dell'audio ha mosso i primi passi nel nuovo millennio con il primo formato audio digitale in assoluto:il compact disc. Basato sull'innovativa tecnologia Pulse Code Modulation (PCM), il CD è stato in grado di memorizzare le onde sonore analogiche come valori digitali "quantizzandole" al valore digitale supportato più vicino.
Pulse Code Modulation ha dato il via a una nuova era di innovazione per i formati audio digitali. Nel giro di un decennio, codec moderni riconoscibili come MP3 e WAV stavano guadagnando terreno. I primi anni 2000 hanno visto la prima ondata di codec audio lossless che hanno portato la qualità digitale ancora più elevata senza il compromesso di file di grandi dimensioni.
Ma questi formati superiori non erano preparati per la mania dei lettori MP3 dei primi anni 2000. L'iPod di Apple ha portato le masse nel mondo dell'audio digitale e l'MP3 è diventato lo standard per la riproduzione audio in tutto il mondo.
Con la morte dell'MP3, quale codec è più pronto a prendere il suo posto? Quali possibilità offre la tecnologia moderna al potenziale dei futuri codec audio?
I codec di oggi
Oggigiorno ci sono molti codec audio ampiamente utilizzati in una miriade di settori. Molte delle voci di questo elenco sono state introdotte decenni fa, ma ci sono alcuni nuovi codec che fanno luce sul potenziale che riserva il futuro dei codec audio.
- AMR — Tasso multiplo adattivo: La famiglia AMR Codec è uno dei formati audio più utilizzati al mondo. Ciò è in gran parte dovuto al fatto che è lo standard audio de facto sui telefoni cellulari. AMR è ottimizzato per la voce, il che significa che è un codec di bassa qualità, larghezza di banda ridotta e latenza ridotta. AMR non è stato sviluppato per la registrazione o la riproduzione di musica o audio di alta qualità.
- FLAC — Codec audio completamente lossless: FLAC è considerato da molti la versione migliore di MP3. Comprime i file in dimensioni notevolmente ridotte e lo fa senza alcuna perdita percepita della qualità audio. I file FLAC sono molto leggeri e versatili e possono essere riprodotti su qualsiasi dispositivo in grado di riprodurre MP3. Ed è open-source, che nel mio libro vince tutti i tipi di premi, in particolare le implementazioni di terze parti del codec e le sue funzionalità.
- WAV — Formato file audio forma d'onda: Waveform Audio File Format, comunemente abbreviato in WAV, è stato un cavallo di battaglia del settore per quasi tre decenni. Il segreto del suo potere di adesione è la semplicità e la durata del codec. I WAV generalmente offrono audio non compresso di altissima qualità senza bisogno di transcodifica. La sua stabilità significa che spesso i file WAV che sono stati danneggiati o corrotti continueranno a essere riprodotti.
- ALAC — Codec Apple Lossless: Rilasciato nel 2004, Apple Lossless Codec, o Apple Lossless, supporta otto canali audio fino a una profondità di 32 bit e una frequenza di campionamento massima di 384 kHz. Nel 2011, Apple ha reso ALAC open source e royalty-free.
- AAC — Codifica audio avanzata: AAC è stato creato dal Fraunhofer Institute, gli stessi ingegneri dietro la compressione MP3. Con la scadenza di MP3 all'inizio di quest'anno, il Fraunhofer Institute raccomanda AAC come codec sostitutivo. AAC è un formato con perdita di dati il cui principale punto di forza è la qualità del suono significativamente superiore rispetto all'MP3 a parità di bit rate.
- DSD — Streaming diretto digitale: DSD è un codec audio unico di alta qualità. La tecnologia alla base del DSD è leggermente diversa dalla modulazione del codice a impulsi standard che si trova nella maggior parte degli altri codec. DSD utilizza la codifica Pulse-Density Modulation, riducendo la risoluzione del flusso di bit e aumentando la frequenza di campionamento a 2,8 milioni di volte al secondo, per generare il segnale audio. DSD ha un uso limitato nel mondo dell'audio, fungendo principalmente da codec audiofilo da riprodurre su hardware speciale.
- Opus: Opus è il codec più moderno per fare questo elenco. Rilasciato nel 2012, è stato sviluppato per fungere da standard unico per diverse applicazioni dove prima ce n'erano molte. Opus è stato creato pensando alle esigenze del mondo moderno:il fulcro della sua filosofia è l'audio di alta qualità e bassa latenza adatto per le comunicazioni di rete e le esibizioni di musica dal vivo. La sua latenza può essere ridotta fino a 5 ms:la maggior parte degli altri codec può offrire a malapena 100 ms di latenza, in confronto.
Ogni anno porta nuove varianti e varianti della nuova tecnologia dei codec, ma cosa dovremmo cercare in un nuovo standard per la distribuzione di massa dell'audio?
Il futuro
Mentre la miriade di formati tra cui scegliere oggi potrebbe essere travolgente, i tempi sono maturi per iniziare a stabilire le aspettative per i codec a venire. C'è molto da imparare dai codec del passato recente e più lontano. L'affidabile semplicità e la funzionalità universale di WAV, il modello open source completamente lossless di FLAC, l'ottimizzazione di Opus per la voce e l'audio generale:la tecnologia è cambiata radicalmente, quindi perché i nostri codec non dovrebbero?
Un codec da sogno
Ecco cosa cerco in un futuro codec audio ideale:
- Sicure: Utilizza tutte le moderne tecnologie di sicurezza e crittografia.
- Aperto: Open-source e completamente documentato.
- Supporto universale: Può essere registrato e riprodotto senza bisogno di nuovo hardware o software.
- Completamente senza perdite: Leggero e di alta qualità.
- Multiuso: Ottimizzato per uso vocale e audio generale.
- Alta risoluzione: Supporto per le più alte risoluzioni di registrazione possibili.
Sebbene la maggior parte di questi parametri ideali esistano oggi nei codec, nessun singolo codec ha unito tutte queste specifiche in modo significativo. Speriamo che il futuro sia più aperto, più utilizzabile, più funzionale e abbia un suono fantastico da avviare.
Nel prossimo decennio, i codec audio che superano i limiti diventeranno più comuni. La tecnologia alla base della codifica e della decodifica avanza e si evolve, fondendosi con altre scienze e discipline man mano che procede.
Dubito che il mondo dell'audio vedrà mai più un singolo codec "standard di settore":prevedo che i formati audio continueranno a svilupparsi in nicchie più o meno allo stesso modo dei codec video. Ciò consentirà una maggiore usabilità e una maggiore specializzazione delle attività, che faranno progressi significativi nello snellimento della pipeline audio.
Qualunque cosa accada, la spina dorsale tecnologica della produzione e della riproduzione audio è scaduta per l'allineamento. Se le tendenze attuali reggono, ci sono buone probabilità che il mondo dell'audio sia irriconoscibile tra 10 anni.