We współczesnym świecie cyfrowym dźwięk jest przechowywany i przesyłany w postaci cyfrowej. Chociaż cyfrowy dźwięk może być przesyłany bez kompresji, nieskompresowane pliki są bardzo duże, wymagają znacznej ilości miejsca na dysku i są trudniejsze do przesyłania.
Aby ułatwić strumieniowanie, nadawanie i przechowywanie dźwięku, opracowano kodeki audio, które znacznie zmniejszają rozmiar plików przy zachowaniu możliwie najwyższej jakości dźwięku.
Kodek audio wykorzystuje specjalny algorytm kompresji do przekształcenia oryginalnego dźwięku w mniejszy plik cyfrowy. Podczas odtwarzania urządzenie odbierające dekoduje skompresowane dane, odtwarzając sygnał audio, który następnie jest odtwarzany przez głośniki lub słuchawki.
Na przestrzeni lat wiele firm opracowało własne kodeki audio, z których każdy oferuje inny kompromis pomiędzy wydajnością kompresji, jakością dźwięku, wymaganiami sprzętowymi i modelem licencjonowania. W rezultacie kilka technologii stało się najczęściej wykorzystywanymi.
Do najbardziej znanych kodeków audio należą Dolby, DTS, AAC, MP3 i WMA. Popularność kodeka zależy przede wszystkim od tego, jak szeroko jest on wspierany przez producentów urządzeń i dostawców treści. Im większa zgodność z telewizorami, smartfonami, komputerami, odtwarzaczami multimedialnymi, serwisami streamingowymi i innymi urządzeniami cyfrowymi, tym częściej jest on wykorzystywany.
MP3 (MPEG Audio Layer III)
MP3 (MPEG Audio Layer III) to jeden z najbardziej znanych cyfrowych formatów dźwięku z kompresją stratną. Jego rozwój rozpoczął się pod koniec lat 80. w niemieckim instytucie badawczym Fraunhofer IIS we współpracy z innymi uczestnikami projektu MPEG. Oficjalny standard został opublikowany w 1993 roku jako część specyfikacji MPEG-1, a później rozszerzony o MPEG-2.
Najważniejszą cechą MP3 jest wykorzystanie modelu psychoakustycznego, który usuwa dźwięki mniej słyszalne dla ludzkiego ucha. Takie podejście znacznie zmniejsza rozmiar plików audio przy zachowaniu akceptowalnej jakości dźwięku.
Pod koniec lat 90. i na początku XXI wieku MP3 stał się światowym standardem przechowywania muzyki cyfrowej. Obecnie jest obsługiwany przez praktycznie wszystkie telewizory, smartfony, samochodowe systemy audio, odtwarzacze multimedialne i komputery.
WMA (Windows Media Audio)
WMA (Windows Media Audio) to rodzina kodeków audio opracowana przez firmę Microsoft. Format został wprowadzony w 1999 roku jako część platformy multimedialnej Windows Media i miał konkurować z MP3.
Microsoft udostępnił kilka wersji kodeka:
WMA Standard — podstawowy format kompresji stratnej.
WMA Pro — ulepszona wersja obsługująca dźwięk wielokanałowy i wyższe częstotliwości próbkowania.
WMA Lossless — bezstratny format audio.
WMA Voice — wersja zoptymalizowana do nagrywania mowy i komunikacji głosowej.
Na początku XXI wieku WMA był szeroko wykorzystywany w systemie Windows, przenośnych odtwarzaczach multimedialnych oraz kilku internetowych sklepach muzycznych. Jednak wraz z rosnącą popularnością AAC i rozwojem serwisów streamingowych format WMA stopniowo tracił na znaczeniu.
Mimo to wiele telewizorów, odtwarzaczy multimedialnych i urządzeń audio nadal obsługuje odtwarzanie plików WMA, aby zapewnić zgodność ze starszymi kolekcjami muzycznymi.
AAC (Advanced Audio Coding)
AAC (Advanced Audio Coding) to cyfrowy kodek audio z kompresją stratną opracowany w 1997 roku jako następca MP3. Został stworzony przez międzynarodową grupę firm i organizacji, w skład której wchodziły Fraunhofer IIS, Dolby Laboratories, Sony, AT&T Bell Laboratories i Nokia. Standard stał się częścią rodziny MPEG-2, a później został włączony do MPEG-4.
AAC zapewnia wyższą jakość dźwięku niż MP3 przy tej samej przepływności dzięki bardziej wydajnym algorytmom kompresji. Kodek obsługuje częstotliwości próbkowania do 96 kHz, dźwięk wielokanałowy oraz kilka profili, w tym AAC-LC, HE-AAC i HE-AAC v2.
Obecnie AAC jest jednym z najczęściej używanych formatów audio na świecie. Jest wykorzystywany przez serwisy streamingowe, telewizję cyfrową, YouTube, Apple Music i iTunes oraz jest obsługiwany przez urządzenia Apple i Android.
Kodek audio DTS
DTS (Digital Theater Systems) to rodzina kodeków audio opracowana przez amerykańską firmę Digital Theater Systems, Inc. (obecnie część Xperi). Format został wprowadzony w 1993 roku i pierwotnie był przeznaczony do cyfrowego dźwięku wielokanałowego w kinach. Jednym z pierwszych filmów wykorzystujących DTS był Jurassic Park (1993).
W przeciwieństwie do Dolby Digital, DTS wykorzystywał wyższą przepływność, co pozwalało zachować więcej szczegółów dźwięku. Z biegiem lat wprowadzono wiele wersji kodeka, w tym DTS Digital Surround (5.1), DTS-ES, DTS 96/24, DTS-HD High Resolution Audio, DTS-HD Master Audio (format bezstratny) oraz oparty na obiektach format DTS:X.
DTS jest obsługiwany przez wiele telewizorów, amplitunerów AV, soundbarów, odtwarzaczy Blu-ray i odtwarzaczy multimedialnych. Jednak w ostatnich latach niektórzy producenci telewizorów zrezygnowali z licencjonowania DTS ze względu na koszty licencyjne, dlatego obsługa tego kodeka nie jest już dostępna we wszystkich modelach telewizorów.
Kodek audio Dolby
Dolby Audio to rodzina kodeków audio i technologii przetwarzania dźwięku opracowana przez amerykańską firmę Dolby Laboratories. Firma została założona w 1965 roku przez inżyniera Raya Dolby’ego.
Kodeki te stały się najbardziej rozpowszechnione i są obsługiwane przez praktycznie wszystkie urządzenia zdolne do odtwarzania dźwięku wysokiej jakości.
Aby usprawnić przetwarzanie dźwięku i zmniejszyć obciążenie procesorów, często stosuje się dedykowane karty dźwiękowe wyposażone w procesory audio i kodeki odpowiedzialne za dekodowanie dźwięku.
Dolby Digital (AC-3) został wprowadzony w 1992 roku jako pierwszy powszechnie stosowany cyfrowy kodek dźwięku wielokanałowego firmy Dolby. Wykorzystuje kompresję stratną i obsługuje do 5.1 kanałów audio. Dolby Digital stał się standardowym formatem dźwięku dla płyt DVD, telewizji cyfrowej i systemów kina domowego i do dziś pozostaje jednym z najpopularniejszych formatów dźwięku przestrzennego.
Dolby Digital Plus został wprowadzony w 2005 roku jako ulepszona wersja Dolby Digital. Oferuje bardziej wydajną kompresję, lepszą jakość dźwięku i obsługuje do 15.1 kanałów audio. Obecnie jest podstawowym formatem dźwięku przestrzennego wykorzystywanym przez serwisy streamingowe i jest powszechnie stosowany do przesyłania dźwięku Dolby Atmos.
Dolby TrueHD, wprowadzony w 2005 roku, to bezstratny kodek audio oparty na technologii Meridian Lossless Packing (MLP). Obsługuje do 8 kanałów (7.1) i zapewnia studyjną jakość dźwięku identyczną z oryginalnym nagraniem. Dolby TrueHD jest wykorzystywany głównie na płytach Blu-ray Disc i Ultra HD Blu-ray.
Dolby Atmos został wprowadzony w 2012 roku jako nowoczesna technologia dźwięku przestrzennego oparta na obiektach. Zamiast przypisywać dźwięki wyłącznie do określonych kanałów, Atmos traktuje je jako niezależne obiekty dźwiękowe, które można umieszczać i przemieszczać w trójwymiarowej przestrzeni. Technologia ta jest szeroko wykorzystywana w kinach, systemach kina domowego, telewizorach, soundbarach i serwisach streamingowych.
Dolby AC-4 został wprowadzony w 2014 roku z myślą o nowej generacji telewizji cyfrowej i transmisji internetowej. Oferuje bardziej wydajną kompresję niż Dolby Digital Plus, jednocześnie obsługując dźwięk wielokanałowy oraz dźwięk oparty na obiektach. Dolby AC-4 jest stosowany w nowoczesnych standardach nadawania, takich jak ATSC 3.0 i DVB, i został zaprojektowany z myślą o obecnych i przyszłych usługach telewizyjnych.
