Отличаем CDDA от не CDDA

Заголовок топика содержит аббревиатуру CDDA, расшифровывается как Compact Disc Digital Audio — говорить будем о форматах хранения audio потоков на компьютере. Звуковой компакт диск, он же известен как Audio CD или Red Book — это международный стандарт хранения оцифрованного звука на всем нам хорошо известных компакт-дисках. В этом обзоре я расскажу о некоторых технических параметрах этого формата, по которым он отличается от других форматов хранения audio, и покажу общепринятые способы хранения записей этого формата в файлах на жестком диске компьютера.

Краткая историческая справка

Звук является аналоговым сигналом, его наш организм умеет различать и воспринимать посредством слуха — одного из пяти рецепторов нашего грубо материального тела. Все мы умеем издавать звуки с помощью собственного голоса или воздействием на окружающие нас материальные объекты. Некоторые из этих звуков имеют гармоничную природу, приятны для нашего слуха и благоприятно воздействуют на наше настроение и самочувствие. Именно так, я говорю сейчас о музыке. Музыка является неотъемлемым аспектом жизнедеятельности человека современной техногенной цивилизации на протяжении последних пары-тройки столетий, что было до того, разглядеть крайне сложно... И именно этот вид звукового потока представляет собой особый интерес. Записанный на тот или иной вид носителя музыкальный фрагмент в человеческом социуме имеет ценность и становится продуктом, до недавнего времени очень хорошо продаваемым продуктом.

Всем нам известны используемые в звукозаписи самые распространённые носители — это виниловая пластинка, магнитная лента и лазерный диск, именно в таком порядке они следуют в хронологии современной техногенной цивилизации. Все три носителя для воспроизведения записанного на них звукового потока предполагают необходимость использования достаточно сложных технических средств. Все три носителя требуют особых условий хранения и эксплуатации. Все три носителя можно завернуть в красивую упаковку и выгодно продать, чем умело пользовались различного рода дельцы, пройдохи и спекулянты. Так было...

Виниловая пластинка сделана из достаточно мягкого пластика, требует использования специального оборудования для тиражирования записей и имеет довольно большие размеры, в карман не положишь, по сути своей является продуктом очень хрупким, ранимым и не практичным, увы.

Магнитная лента для звукозаписи использовалась в двух форматах: на катушках и в компактных кассетах. В любом из этих случаев она требовала особых условий хранения, ибо со временем осыпалась от старости и накапливала в катушках избыточные магнитные напряжения, которые потом воспроизводились электроникой помехами разного рода. В отличие от виниловой пластинки, записи на магнитной ленте достаточно просто тиражировались с помощью самых обычных бытовых магнитофонов и именно по этой причине получили очень широкое распространение и народную любовь.

Компакт диск боялся только яркого солнечного света и механических повреждений — царапин, легко умещался в дорожную сумку и обеспечивал при этом всегда отменное качество воспроизведения записанного на нём музыкального фрагмента. Именно эти качества со временем сделали компакт диск основным продуктом индустрии популярной музыки, до сих пор на компакт дисках выпускается достаточно объёмный пласт творчества современных музыкальных коллективов и исполнителей. При этом коллекция компакт дисков всё ещё занимает достаточно много места, собирает на себя кучу пыли и требует соблюдения должных условий хранения.

Всё изменилось с появлением компьютера и цифровых накопителей информации, способных уместить массив данных сопоставимый с парой тысяч компакт дисков в одном самом обычном кармане брюк. Оцифрованный звук теперь хранится очень компактно, такая коллекция не собирает на себя пыль, не требует особых условий хранения, не ломается и очень просто тиражируется. С появлением компьютера музыкальные записи стало очень сложно продавать в массовых масштабах, их никто не купит, если всё это великолепие можно легко загрузить в готовом виде и без оплаты с какого-нибудь торрент-трекера сети Интернет. При этом и виниловая пластинка, и магнитофонная лента, и компакт диск всё ещё являются исходниками для оцифровки звука в бытовых условиях, ибо изданы в разное время в поистине гигантских объёмах.

Формат CDDA и его параметры

Как известно, современный компьютер хранит данные в цифровом виде, две цифры — 0 и 1 являются рабочими лошадками всей компьютерной науки. Звук, поскольку является аналоговым сигналом, необходимо оцифровать, перед тем как сохранить в файле на компьютерном накопителе, и процесс оцифровки, и процесс воспроизведения оцифрованного звука имеют некоторые тонкости.

Для оцифровки аналоговых сигналов современная компьютерная наука использует импульсно-кодовую модуляцию (английская аббревиатура PCM — Pulse Code Modulation). Звуковой PCM-поток характеризуется следующими основными параметрами:

• частота дискретизации;

• количество каналов записи;

• уровень квантования.

Формат CDDA является частным случаем PCM и имеет следующие параметры:

• 44100 Гц;

• два канала (стерео);

• 16 бит.

Эти параметры простым человеческим языком можно описать следующим образом. Каждая секунда звуковой записи делится на малые фрагменты, в одной секунде умещается 44100 таких фрагментов. Каждый фрагмент представляется двумя 16-битными числами, по одному числу на каждый канал. Последовательный поток таких фрагментов записывается в файл формата WAV и сопровождается заголовком, в котором хранятся значения параметров этого PCM-потока, необходимые для правильной интерпретации потока при чтении и воспроизведении.

Перенести записанный на CDDA накопителях PCM-поток в файл на диск персонального компьютера довольно просто. Для этого потребуется обычный бытовой компьютер с CD-приводом и специальная программа. Самое широкое распространение в узких кругах аудиофилов получила программа EAC (Exact Audio Copy) — это обычное оконное приложение для операционных систем MS Windows, которым может воспользоваться любой пользователь персонального компьютера, даже не имея опыта и специальной теоретической подготовки. Полученные с помощью этой программы файлы принято называть CDDA-рипами, от английского слова rip.

Следует иметь ввиду, что записи на виниловых пластинках и магнитофонных лентах тоже можно оцифровывать, но в результате такой оцифровки обычно получаются PCM-потоки с отличными от CDDA частотой дискретизации и уровнем квантования. Их обычно обозначают как LP-рипы и MB-рипы.

Сжатие CDDA-рипов

PCM поток является достаточно объёмным массивом данных, и хранить его в исходном состоянии в файлах формата WAV расточительно и необоснованно, его можно сжать с помощью специальной программы — компрессора. Программы компрессоры известны двух видов:

• сжимающие PCM-поток без потери данных;

• сжимающие PCM-поток с потерей данных.

В первом случае извлечённый из сжатого файла PCM-поток будет аналогичен и совпадать до знака с исходным PCM-потоком. Во втором случае имеет место деградация данных, и извлечённый PCM-поток не будет совпадать с исходным.

Подавляющее большинство CDDA-рипов, которые сегодня раздаются в сети на различных файлообменных ресурсах, сжаты без потерь в следующие наиболее распространённые форматы: FLAC, Monkey's Audio, WavPack.

Виды CDDA-рипов

CDDA-рипы делятся на два вида: цельные CDDA-рипы и потрековые CDDA-рипы. В рипах первого вида, цельных, данные всего рипа, все составляющие его треки хранятся в одном файле любого из перечисленных выше lossless форматов. Потрековые CDDA-рипы хранят треки в отдельных, индивидуальных для каждого трека файлах. Цельные рипы удобней хранить. Из потрековых рипов удобней делать плейлисты в популярных аудио-проигрывателях. По всем остальным качествам они почти абсолютно идентичны, причин для священной войны нет.

В файловом менеджере любой операционной системы цельный рип будет выглядеть следующим образом, внимание на снимок экрана.

Здесь мы видим три файла:

1. Файл с расширением .flac хранит сжатый в формат FLAC исходный PCM-поток рипа (аудио данные);

2. Файл с расширением .cue хранит в виде простого текста метаданные и индексную разметку рипа;

3. Файл с расширением .log хранит в виде простого текста лог извлечения PCM потока с AudioCD в программе EAC, этот файл не нужен для воспроизведения рипа или записи на CD-диск.

Как видно на снимке экрана, все три файла имеют совпадающие до знака имена и отличаются только расширением.

Потрековый рип в файловом менеджере будет иметь следующий вид, внимание на снимок экрана.

Здесь мы видим, что каждый трек выделен в отдельный файл с расширением .flac, при этом файлы с расширениями .cue и .log тоже присутствуют.

Отличаем CDDA от рипов других форматов

CDDA-рипы в окне файлового менеджера любой операционной системы выглядят точно так же, как и рипы других форматов (LP, MB). Отличить один формат от другого можно только по техническим параметрам хранящего PCM-поток файла. Для определения параметров таких файлов необходима специализированная программа, например, mediainfo или ffprobe из пакета ffmpeg. Я в своей повседневной практике предпочитаю использовать ffprobe, так как у неё более понятный и лаконичный выхлоп. Пользоваться программой довольно просто, хоть она и является утилитой командной строки.

Вызов ffprobe можно осуществить следующей командой.

$ ffprobe -hide_banner image.flac

В этой команде image.flac — это имя хранящего PCM-поток файла, а ключ -hide_banner позволяет скрыть в выхлопе стандартный баннер ffmpeg. Вот как может выглядеть выхлоп от этой команды в самом обычном терминале, внимание на снимок экрана.

Интересующие меня параметры в выхлопе на этом снимке экрана я подчеркнул красным фломастером. Длительность записанного в этот файл PCM-потока показана в строчке Duration и составляет 64 с половиной минуты, CDDA вмещает до 80 минут записи. В строчке Stream указаны параметры записанного в этот файл PCM-потока: 44100Hz, stereo, s16. Полученные сведения позволяют сделать уверенный вывод, в файле хранится PCM-поток CDDA формата.