Что такое lossless и где оно обитает: краткий гид по музыке без потерь для начинающих

Откуда в музыке потери и так ли они страшны

Музыка — это набор звуков, то есть колебаний, распространяющихся в воздухе (а еще в воде или твердых телах и прочих средах). Записать звуковую информацию можно либо в аналоговой, либо в цифровой форме. Чтобы не углубляться в физику, приведем аналогию для понимания разницы.

Представьте, что перед вами положили простой рисунок с лошадкой и вам нужно его перерисовать. Вы берете карандаш и в меру способностей повторяете рисунок, меняя нажим, наклон грифеля, где-то применяя штриховку — это аналоговая звукозапись.

А теперь представьте, что вместо карандаша у вас иголка, которой ничего не нарисуешь. Зато иглой можно делать отверстия в бумаге. Оставив несколько десятков отверстий, вы получите приблизительный контур лошадки с оригинального рисунка. Это цифровая звукозапись — цифровая техника может оперировать только нулями и единицами, то есть либо «проделывать отверстие в бумаге», либо «не проделывать».

Зачем вообще нужна цифровая звукозапись? Чтобы слушать музыку на компьютере и смартфоне? Это лишь следствие. Важнее, во-первых, то, что цифровую запись — по сути, набор символов, — гораздо удобнее хранить: сравните microSD-карту с сотнями гигабайт музыки с виниловой пластинкой на 45 минут. Во-вторых, аналоговые носители со временем деградируют: дорожки на грампластинках повреждаются иглой, магнитофонная лента покрывается царапинами и медленно размагничивается. А уж копия с копии, сделанная с другой копии, звучит и вовсе препогано. В цифре же музыка полностью сохраняет оригинальное неизменное качество сколь угодно долго, на любом носителе, при любом числе копий и проигрываний. Это и практично, и очень удобно для всех — и для слушателей, и для музыкантов. Наконец, цифровая аудиозапись выше качеством по ряду параметров, чем аналоговая.

Но слушаем-то мы не цифры, а звуки. Поэтому для прослушивания музыки цифровую запись надо преобразовать из цифры в аналоговое звучание с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), представляющего собой чип, генерирующий из цифрового потока данных электрический сигнал для наушников или колонок.

Подобно ЦАПу проведем линию карандашом через все отверстия в бумаге, которые наделали ранее, — получится видимый глазу нормальный рисунок. Нормальный, но не идеальный, а лишь приблизительный. Чем больше отверстий вы проделали, тем ближе конечный рисунок будет к оригиналу.

С середины XX века ученые шаг за шагом развивали технологию перевода аналогового звука в цифровое представление и его обратное превращение из цифры в аналог. Не будем вдаваться в головоломные подробности аналого-цифрового преобразования (но если хотите разобраться, начните с этой статьи в «Википедии»), только отметим, что первые робкие попытки распространения цифровой музыки на тогда еще магнитных лентах начались с 1970-х годов.

Оцифровка музыки стала крупнейшей революцией в звукозаписи с момента изобретения грампластинок. Если прежде на качество звучания влияли ограничения аналоговых носителей (вспомните «плоский» глухой звук с магнитных аудиокассет и треск заезженного винила), то «цифра» математически точно сохраняет абсолютно все детали, которые могут уловить микрофоны в студии или на концерте. Одна проблема — файл с оцифрованной музыкой занимает очень много места, а по меркам конца 70-х годов прошлого века невообразимо много — 50−60 мегабайт, то есть целый жесткий диск!

В начале 1980-х, когда объем компьютерных жестких дисков не дотягивал даже до 500 МБ, хранить и обрабатывать цифровую музыку вне компакт-дисков было проблематично. Нужно было придумать способ уменьшить размер файлов, чтобы на жесткий диск помещался не один, а хотя бы несколько альбомов. Программисты и ученые начали искать способы сжатия аудиофайлов. Результатом работы множества научных институтов в 1993 году стал аудиокодек (алгоритм сжатия цифрового звука) MPEG-1 Audio Layer III, или просто MP3.

Алгоритмами MP3 звук сжимается с небольшими потерями аудиоданных, то есть качества: сперва из музыки выбрасываются избыточные и «ненужные» частоты и детали, потерю которых подавляющее большинство слушателей не заметит — например, все звуки на частотах выше 16 кГц, услышать которые могут очень немногие люди с очень тренированным слухом. Затем файл сжимается словно архиватором — целый компакт-диск переводом в MP3 можно ужать до 60−70 МБ без ощутимой потери качества звука.

Объемы компьютерных жестких дисков с тех пор выросли в 20 000 раз, но музыку продолжают сжимать с потерями. Зачем? Опять же для экономии места, только теперь уже не на персональных компьютерах, а в дата-центрах стриминговых сервисов. Ну, и заодно для экономии трафика (который тоже стоит денег) и ускорения загрузки при медленном интернете.

Но так уж устроен человек, что всегда он стремится к лучшему. Пускай сжатие с потерями убирает из музыки неслышимые уху детали, все равно есть ценители, желающие потреблять музыку в изначальном виде — вдруг без тех самых неслышимых частот песня потеряет половину своего очарования? А кто-то действительно, без шуток, слышит разницу между музыкой без потерь и MP3, но таких чувствительных приверед очень и очень мало. Хотите стать одним из них, открыв у себя выдающийся слух или натренировав его до такого уровня? Тогда добро пожаловать в мир lossless-музыки.

Характеристики аудио: биты, килобиты и килогерцы

В описании музыкальных файлов в магазинах и стриминговых сервисах вы наверняка увидите упоминание каких-то бит, Кбит/с и кГц. Например, стандартные и при этом минимально допустимые для lossless-музыки характеристики: 16 бит, 44,1 кГц, 1411 Кбит/с. Но некоторые сервисы соблазняют слушателей более высокими цифрами. Чтобы понимать важность (или неважность) эффектных цифр и громких обещаний, следует в них разобраться.

• Битрейт. Измеряется в килобитах в секунду и показывает предельный объем данных, используемый для хранения секунды звука. Чем выше битрейт, тем больше объем файла и тем больше деталей музыки может быть сохранено. Например, MP3-файл с битрейтом 64 Кбит/с будет звучать как эфирное радио, а трек с битрейтом 256 Кбит/с не всякий эксперт отличит от lossless-записи. В свою очередь настоящий lossless начинается с битрейта 1411 Кбит/с — как у музыкальных компакт-дисков.

• Частота дискретизации. Помните пример с рисунком и игольными отверстиями из начала статьи? Частота дискретизации показывает, сколько сделано «отверстий» для записи одной секунды звука. Чем выше частота дискретизации, тем точнее можно преобразовать цифру в аналог, приблизив качество записи к оригиналу. Но это все в теории, а на практике есть важный нюанс: если разделить частоту дискретизации пополам, мы получим предельную частоту звука, который можно заложить в музыку. Например, запись с частотой дискретизации 44,1 кГц, стандартной для музыкальных компакт-дисков и треков, сжатых с потерями и без потерь, может содержать звуки на частотах до 22 кГц. Стриминговые сервисы предлагают lossless-контент с дискретизацией вплоть до 192 кГц. Круто? Давайте считать. При частоте дискретизации 48 кГц получаем предельную высоту звука в 24 кГц, а уж для 192 кГц — несусветные 96 кГц! Нюанс в том, что звуки с частотой выше 20 кГц человеческое ухо услышать не может в принципе, поэтому даже частота дискретизации 44,1 кГц избыточна, а записи с более высокими частотами за счет ультразвука могут вносить паразитные искажения в слышимый диапазон ниже 20 кГц. Исключение — формат DSD, в котором заоблачная частота дискретизации, выраженная в мегагерцах, является особенностью способа оцифровки сигнала и на качество звучания в худшую сторону не влияет.

• Динамический диапазон. Измеряется в битах и показывает разницу между самым тихим и самым громким звуком аудиозаписи. Чем выше разрядность, тем больше промежуточных значений может быть между этими двумя экстремумами. Cтандартные для компакт-дисков 16 бит обеспечивают диапазон в 96 дБ и 65 536 ступеней. Именно диапазон, подчеркнем, а не предельную громкость, которая может составлять 120 дБ, что, кстати, вредно и опасно для слуха. 16-битный диапазон — стандарт для потребительского аудио, даже для lossless. Диапазон 24 бита использует разве что музыканты для более удобной работы с сэмплами в аудиоредакторе. Слушателю 24 бита не дадут вообще никаких преимуществ перед 16 битами.

Популярные форматы lossless‑аудио

В поисках музыки в lossless-качестве вы можете наткнуться на файлы в разных форматах — например, FLAC, WAV и DSD. Есть и другие, менее популярные форматы (скажем, APE), но вы вряд ли встретите их в магазинах и стримингах. FLAC, WAV и DSD различаются методами кодирования и хранения звука, но все в равной степени содержат музыку без потерь. Не важно, контент в каком формате вам попадется, во всех случаях он будет звучать абсолютно одинаково. В этом месте опытные аудиофилы разразятся гневной тирадой, что измеряемая разница все же есть, но пока вы не собрали себе аудиосистему по цене неплохого автомобиля и не прокачали слух годами прослушивания lossless, можете об этом не думать.

• FLAC ­— Free Lossless Audio Codec, то есть «свободный, или бесплатный, аудиокодек без потерь», создавался как бесплатный алгоритм для сжатия музыки с открытым исходным кодом. Благодаря этому распространители музыки могут использовать FLAC без разрешения и лицензионных отчислений разработчикам. Поэтому подавляющее большинство онлайн-магазинов и стриминговых сервисов хранят lossless-контент именно во FLAC.

• DSD используется в довольно редких музыкальных компакт-дисках Super Audio CD (SACD). От обычных музыкальных дисков суперверсия отличается более высоким битрейтом и поддержкой многоканального звучания. Файлы DSD могут существовать и отдельно от диска — в этом формате часто выкладывают как раз копии Super Audio CD. В магазинах файлы DSD почти не встречаются, зато меломаны охотно делятся друг с другом контентом именно в этом формате.

• WAV хранит музыку не только без потерь, но и без сжатия. Отсутствие сжатия не делает звук различимо лучше, зато здорово увеличивает размер файла: 1 минута звука в WAV занимает от 10 МБ, а одна песня — 40−50 МБ. В эпоху быстрого интернета, облачных хранилищ и терабайтных накопителей такой размер уже не пугает, но все равно WAV практически не используют на стримингах, зато часто — в магазинах музыки.

Какое оборудование нужно докупить

Входить в мир lossless-музыки со смартфоном, ноутбуком и беспроводными наушниками-затычками нельзя. С таким набором не то что FLAC от MP3 — битрейт 128 Кбит/с от 320 Кбит/с не отличишь. Исторически так сложилось, что на аудиотракте производители телефонов и ноутбуков отчаянно экономят, применяя цифро-аналоговый преобразователь с сигналом максимум 16 бит/44,1 кГц, и ладно. А что вместо детализированного звука с широким динамическим диапазоном на выходе какая-то каша — так это никто и не заметит. А вы в свою очередь с таким смартфоном не заметите разницы между lossless и какой-нибудь до безобразия сжатой музыкой с YouTube.

Абсолютный минимум, так сказать, «Hi-Fi на минималках», должен включать добротные проводные наушники и портативный ЦАП, который подойдет к любому Android-фону или компьютеру.

Внешние ЦАПы с усилителями построены на более качественном «железе», которое выдает более детализированный и мощный звук. Даже крохотные ЦАПы без проблем воспроизводят музыку уровня Hi-Res (24 бита/192 кГц) и по отзывам профессионалов заставляют наушники звучать гораздо лучше, чем в случае со встроенным в телефон или компьютер аудиочипом. Компактные ЦАПы стоят денег — от нескольких тысяч рублей за простейшие модели до десяти тысяч и выше за продвинутые.

Более дорогим вариантом будет покупка Hi-Fi-плеера (да, их еще выпускают), в котором установлены компоненты еще более высокого уровня. Но со стриминговыми сервисами работают только модели с Wi-Fi. Без модуля беспроводной связи придется скачивать и записывать песни в память устройства.

Плееры хоть и выглядят неказисто, зато стоят порой дороже смартфона — под брендами FiiO, Lotoo и Astell&Kern продаются плееры с ценой выше 300 тысяч! Но это высшая лига, а плееры попроще можно купить дешевле 10 тысяч рублей.

Наконец, наушники. Их выбору стоит посвятить больше времени, чем поиску ЦАПа или плеера, ведь разница в звучании между разными моделями колоссальная, а цена не всегда коррелирует с качеством. Трудно посоветовать что-то конкретное, но старайтесь ориентироваться на минимальную цену 15−20 тысяч рублей (а лучше вдвое выше) и уважаемые в среде меломанов бренды с большой историей: Sennheiser, AKG, Audio-Technica, Beyerdynamic, Sony. И уж точно никаких легкодоступных беспроводных «затычек» и геймерских гарнитур — наушники такого уровня слишком сильно меняют звук, что полностью перечеркивает преимущества lossless. Попробуйте спросить поисковые системы, какие наушники можно купить в рамках вашего бюджета — авторитетные сайты вроде doctorhead.ru и audiomania.ru ежегодно составляют рейтинги лучших наушников в разных ценовых категориях.

Bluetooth — враг lossless

Если вы хотите слушать музыку в беспроводных наушниках, то о lossless лучше забыть. Стандарт беспроводной связи Bluetooth, с которым работают практически все современные беспроводные наушники, при передаче сжимает музыку с неизбежными потерями, лишая lossless-оригинал всякой ценности.

Bluetooth разрабатывался для максимально энергоэффективной, но медленной беспроводной связи. По Bluetooth невозможно в реальном времени передавать объем данных, соответствующий битрейту музыки без потерь, то есть, например, FLAC c битрейтом 1411 Кбит/с. Поэтому перед трансляцией на наушники для уменьшения битрейта музыка проходит сжатие, приводящее к потере данных.

Базовый Bluetooth-аудиокодек SBC в целом схож с MP3, но зато он присутствует во всех без исключения смартфонах и наушниках. Владельцам техники Apple повезло больше — их гаджеты также работают с кодеком AAC, после которого музыка звучит лучше, чем после SBC. На Android-фонах с процессорами Qualcomm и многих беспроводных наушниках встречаются кодеки семейства AptX. В зависимости от версии они обеспечивают хорошее (обычный AptX) и очень хорошее (AptX HD) качество звучания.

Самым лучшим кодеком для сжатия музыки с потерями считается Sony LDAC — нечастый гость в смартфонах, еще более редкий в беспроводных наушниках. LDAC поддерживает битрейт до 990 Кбит/с, но все же полноценную передачу без потерь не вытягивает. В прошлом году Qualcomm представила первый Bluetooth-кодек для передачи музыки без потерь под названием AptX Lossless — он поддерживает сигнал 16 бит/44,1 кГц с битрейтом до 1200 Кбит/с (что ниже, чем битрейт компакт-дисков). На весну 2023 года смартфонов с AptX Lossless — чуть больше 20 штук, а наушники так и вовсе по пальцам одной руки пересчитать: пока выпущены только вставные NuraTrue Pro и Bose QuietComfort Earbuds II (именно второй версии; оригинальные QuietComfort Buds не поддерживают AptX Lossless).

Где слушать lossless-музыку

Начать знакомство с миром lossless-контента можно с подписки на стриминговый сервис, где такой контент предлагается, — так за очень небольшие деньги вы получите доступ к огромной библиотеке треков и определитесь, нужна ли вам музыка без потерь или нет. Вот несколько наиболее крупных и популярных сервисов.

• «Звук», ранее «СберЗвук». Первый российский Hi-Fi-стриминг и по совместительству единственный в подборке сервис, подписку на который можно без проблем оплатить российской картой. В 2021 году «СберЗвук» перевел свою библиотеку в качество Hi-Fi, а конкретно FLAC 16 бит/44,1 кГц с битрейтом 1440 Кбит/с, что идентично музыкальным компакт-дискам.

• Apple Music. Hi-Fi-стриминг, оплата которого требует некоторых особых усилий, но все же доступна жителям России через счета некоторых мобильных операторов. С 2021 года 90 млн треков доступны в Apple Music в качестве ALAC (фирменный аналог FLAC) с характеристиками 24 бит/48 кГц и в качестве Hi-Res Lossless с невероятными характеристиками до 24 бит/192 кГц. Apple отдельно подчеркивает, что для полноценного прослушивания Hi-Res Lossless требуется дополнительное оборудование, например, ЦАП, подключаемый к смартфону или компьютеру. Apple Music по умолчанию доступна на iPhone, iPad и Mac, а также имеет клиенты под Android и Windows.

• Tidal, Qobuz, Amazon Music HD. Эти сервисы, готовые предложить более 100 млн треков в наивысшем качестве, похожи между собой, но в силу известных событий одинаково недоступны для россиян с российскими банковскими картами — для их использования придется либо искать посредника с зарубежной картой, либо приобретать в интернете аккаунты с рук, чего делать точно не стоит: потеряете доступ через месяц-два. Базовый тариф HiFi у Tidal предполагает стриминг FLAC 16 бит/44,1 кГц с битрейтом 1440 Кбит/с. В тарифе HiFi Plus музыка транслируется с битрейтом до 9216 Кбит/с с характеристиками 24 бит/96 кГц. Подписка Qobuz Studio открывает доступ к FLAC 24 бита/192 кГц. С подпиской Amazon Unlimited вы получите FLAC с характеристиками от 16 бит/44,1 кГц до 24 бит/192 кГц. Все три сервиса имеют свои мобильные приложения и работают на Android, iOS, Windows и macOS.

• Торренты. Грустно это констатировать, но в среде меломанов очень распространено старое доброе пиратство. И причина тому не экономия, а банальная недоступность многих композиций в нужном качестве и формате. Меломаны сами делают нужные копии и выкладывают их в интернет. Например, на крупнейшем русскоязычном торрент-трекере открыто 118 раздач альбома Wish You Were Here группы Pink Floyd, и все они различаются характеристиками аудиофайлов и оригинальными источниками (пластинки и CD разных годов, разных изданий, из разных стран). С точки зрения закона это, конечно, нелегально, но и меломанов можно понять: если хочешь, чтобы что-то было хорошо, сделай это сам.

А нужен ли вам lossless вообще?

Если вы вдохновились и уже готовы оплатить подписку на Hi-Fi-стриминг, то спешим немного охладить ваш пыл. Очень вероятно, что вы просто не заметите разницы между музыкой с потерями и без. И дело тут даже не в ваших наушниках или усилителе, а в индивидуальном восприятии звука.

Учеными установлено и доказано, что человек только в теории может слышать звуки с частотами от 20 Гц до 20 кГц, тогда как в реальности этот диапазон гораздо меньше. Практически все за редким исключением взрослые люди слышат звуки на частотах только до 16 кГц (помните, что MP3 сжимает музыку, отбрасывая все, что выше 16 кГц?), и с возрастом эта планка продолжает снижаться. Если же слушать в метро музыку на всю катушку через наушники, с восприятием высокочастотных звуков можно попрощаться задолго до появления первой седины.

Многие неискушенные слушатели в слепом сравнении не смогут отличить сжатый с высоким битрейтом MP3 от FLAC 16 бит/44,1 кГц, не говоря уже про FLAC 24 бита/192 кГц. Некоторые аудиофилы на всякий случай избегают участвовать в подобных опытах, чтобы не растерять авторитет. При желании вы можете проверить свой слух, пройдя тест от американского National Public Radio (в конце страницы) — вам нужно определить, какой из трех семплов сжат без потерь. Рекомендуем надеть самые лучшие проводные наушники, какие только сможете найти.

Аудиофилия и прослушивание lossless — это не столько про реальное восприятие, сколько про самоощущение: любимое блюдо приятнее отведать из дорогой посуды в уютном ресторане и в хорошей компании, чем лопать его одноразовой вилкой из пластикового контейнера. То же самое и с lossless: даже если в реальности вы не замечаете преимущества записей без потерь, чувство причастности к эстетике Hi-Fi однозначно добавит удовольствия от прослушивания музыки.