کدک صوت (Audio Codec) چیست؟

آیا تابه‌حال شده بخواهید یک موسیقی را گوش بدهید؛ ولی دستگاه شما از کدک صوت و فرمت آن پشتیبانی نکند؟ معمولاً در این اوضاع ناراحت می‌شویم و با خود می‌گوییم: چرا فایل‌های صوتی اینقدر فرمت‌های مختلف دارند؟ اصلاً مگر فرقی می‌کند فرمت AAC باشد یا MP3؟ بله فرق می‌کند! در پشت‌پرده همین فرمت‌های ساده، داستانی وجود دارد که شاید نمی‌دانید. Audio Codec فناوری‌ای است که برای فشرده‌سازی و رمزگشایی فایل‌های صوتی به کار می‌رود. در ادامه می‌خواهیم به همین داستان بپردازیم؛ یعنی بگوییم کدک صوت چیست و چرا استفاده از کدک‌های مختلف باعث می‌شود فرمت‌های مختلفی از یک فایل صوتی با حجم‌های متفاوت ساخته شود.

کدک صوت چیست؟

پیش‌از اینکه کدک صوت را معرفی کنیم، ابتدا باید بدانید که کدک در دو حوزه نرم‌افزاری و سخت‌افزاری تعاریف متفاوتی دارد. بیشتر مردم با تعریف نرم‌افزاری آن آشنا هستند: نرم‌افزاری که فایل‌های صوتی را براساس فرمت مورد نظر، فشرده یا از حالت فشرده خارج می‌کند.

در تعریف سخت‌افزاری، کدک دستگاهی است که وظیفه دارد صدای آنالوگ را رمزنگاری و به صدای دیجیتال تبدیل کند. از طرفی، بعضی دستگاه‌ها می‌توانند برعکس این کار را هم انجام بدهند؛ یعنی صدای دیجیتال را از محیط گرفته و به‌صورت صدای آنالوگ درآورند. این دستگاه‌ها اصولاً هم گیرنده و هم فرستنده صدا دارند؛ مثل هدفون‌های گیمینگ.

کدک صوت چه کمکی به ما می‌کند؟

توضیحات Audio Codec آنقدر پیچیده نبود که متوجه مفهوم آن نشوید؛ ولی شاید در علت کدگذاری و تبدیل صدای آنالوگ به دیجیتال تردید داشته باشید. سوال اینجاست که چرا صدای آنالوگ باید به دیجیتال تبدیل شود. مگر شنیدن صدای آنالوگ چه مشکلی دارد؟ این سوال چند پاسخ دارد:

• سیگنال‌های آنالوگ حجم زیادی دارند و ذخیره و انتقال آن‌ها دشوار است؛
• سیگنال دیجیتال را می‌توان به آسانی فشرده و به فرمت‌های مختلف تبدیل کرد؛
• سیگنال‌های آنالوگ در مسیر انتقال به راحتی دچار افت کیفیت و نویز می‌شوند؛
• صدای آنالوگ با هر بار انتقال دچار افت کیفیت می‌شود، درحالی‌که صدای دیجیتال بدون هیچ محدودیتی در انتقال، کیفیت خود را حفظ می‌کند.

بنابراین کدک صوت و فرمت‌های متنوع آنقدر هم که تصور می‌کردید، بی‌ارزش نیستند؛ ولی باز هم یک سوال: چرا اینقدر فرمت‌های مختلف داریم؟ نمی‌شد یک فرمت ثابت ساخته شود که همه قابلیت‌های خوب را در خود داشته باشد؟ برای پاسخ به این سوال باید با یک‌سری اصطلاحات فنی آشنا شوید.

اصطلاحات فنی در شناخت کدک صوت

دستگاه‌ها و نرم‌افزارهای کدک از روش‌های مختلفی برای رمزگذاری یا فشرده‌سازی فایل استفاده می‌کنند. برای شناخت این روش‌ها ابتدا باید اصطلاحات زیر را بدانید.

نرخ نمونه‌گیری (Sample rate)

به تعداد دفعاتی که در ثانیه از فایل صوتی نمونه‌بردای می‌شود می‌گویند نرخ نمونه‌گیری. واحد آن هرتز است و هرچه بیشتر باشد، عمق صدا و جزئیات ضبط شده در فایل صوتی بیشتر خواهد بود.

عمق نمونه (Sample Depth)

این مفهوم که با نام دقت نمونه یا حجم نمونه هم شناخته می‌شود، معیاری برای بررسی کیفیت صدا  است. درحالی‌که نرخ نمونه‌گیری معیاری عددی است، عمق نمونه معیاری کیفی است.

نرخ بیت (Bit Rate)

این اصطلاح نسبت به دو مورد قبلی رایج‌تر است و از حاصل ضرب آن‌ها بدست می‌آید. نرخ بیت معیار کاملی برای بررسی کیفیت و کمیت صداست و با واحد بایت بر ثانیه یا کیلوبایت بر ثانیه نمایش داده می‌شود. هرچه مقدار بیت ریت کمتر باشد، حجم ذخیره‌سازی فایل کمتر است. البته بهای این حجم کم، کیفیت پایین‌تر خواهد بود.

صوت با اتلاف (Lossy Audio)

شاید صدای با اتلاف معادل فارسی جذابی برای Lossy Audio نباشد، ولی با معنی آن هم‌خوانی دارد. اگر هنگام فشرده‌سازی فایل صوتی بخشی از صدا حذف شود، آنگاه وقتی صوت از حالت فشرده خارج می‌شود دارای اتلاف است. البته این حذف صدا لزوماً به‌معنای کاهش کیفیت نیست. معمولاً در صوت خام صداهایی وجود دارند که دامنه‌ آن‌ها از دامنه شنوایی انسان خارج است یا به‌سختی شنیده می‌شوند. کدک‌های صوت با اتلاف در بیشتر موارد همین صداهای کم‌اهمیت را حدف می‌کنند.

صوت بدون اتلاف (Lossless Audio)

در این روش فشرده‌سازی وقتی فایل از حالت فشرده خارج می‌شود، به همان صدای اورجینال و اصلی خود باز می‌گردد. البته در Lossless Audio حجم فایل و نرخ بیت آن چندان کاهش نمی‌یابد. معیار انتخاب نوع فشرده‌سازی به هدف افراد بستگی دارد. در بخش‌های بعدی بیشتر به این موضوع می‌پردازیم.

صوت فشرده نشده (Uncompressed Audio)

به فایل‌های صوتی گفته می‌شود که هیچ‌گونه فشرده‌سازی روی آن‌ها انجام نشده است و حجم آن‌ها با حجم صدای ضبط‌شده برابر است.

با شناخت این اصطلاحات در آشنایی با فرمت‌های فایل صوتی و قابلیت‌های هر کدام به مشکل نمی‌خورید؛ ولی اجازه دهید پیش‌از اینکه برویم سر اصل مطلب، کمی درباره تاریخچه کدک صوت صحبت کنیم. اگر می‌خواهید بدانید این مفهوم از کجا آمد و فایل‌های صوتی در ابتدا چگونه ذخیره می‌شدند، بخش بعدی را برای شما می‌نویسیم.

تاریخچه Audio Codec: داستان کدک صوت از کجا آغاز شد؟

ریشه فایل‎های صوتی دیجیتال به دهه 1960 میلادی و فرمت PCM باز می‌گردد. این فرمت علی‌رغم قدیمی بودن، کیفیت بسیار بالایی دارد. البته‌که نوع فشرده‌سازی این فرمت بدون اتلاف و با حجم بسیار بالایی همراه است. بنابراین نمی‌توان آن را چندان بهینه دانست. در نهایت، همین نقطه ضعف بزرگ باعث شد تا کارشناسان به‌دنبال فرمت‌هایی با حجم کمتر بیفتند.

تلاش متخصصان در اواخر دهه 1980 میلادی به ثمر نشت و انقلابی را رقم زد. حاصل این تلاش، فرمت بسیار محبوب و کاربردی MP3 بود که توسط گروه MPEG خلق شد. این بار نوع فشرده‌سازی از نوع با اتلاف بود. MP3 صداهایی را که خارج از دایره شنوایی انسان هستند، حذف می‌کند و این‌طور حجم صدا را به‌شکل قابل‌توجهی کاهش می‌دهد، درحالی‌که کیفیت آن حفظ شود.

زمان زیادی نگذشت که جانشین MP3 معرفی شد. این بار غول‌های تکنولوژی مانند دال‌بی، نوکیا و سونی دور هم جمع شدند و فرمتی را ساختند که AAC یا کدگذاری پیشرفته صوت نام داشت. این فرمت از الگوریتم‌های بیشتر و پیچیده‌تری استفاده می‌کرد تا صداهای کم‌اهمیت بیشتری از صوت اصلی حذف شوند. با این روش حجم فایل‌های فشرده کاهش می‌یافت، درحالی‌که کیفیت خروجی صدا با MP3 یکسان بود.

بخش جذاب داستان کدک‌های صوت را در همین حد خلاصه و کوتاه به پایان می‌بریم. در بخش بعد وارد مبحث تخصصی معرفی کدک‌ها خواهیم شد.

با انواع کدک صوت آشنا شوید

نوع کدگذاری صوت باعث ایجاد فرمت‌های مختلفی می‌شود که هر کدام ویژگی‌های متفاوتی دارند. در ادامه با هر یک آشنا می‌شوید:

• MP3 محبوب‌ترین فرمت فشرده‌سازی صوتی با اتلاف است که با حذف فرکانس‌های کم‌اهمیت، حجم فایل را تا ۹۰ درصد کاهش می‌دهد. این فرمت برای موسیقی‌های معمولی مناسب است، ولی برای شنیدن حرفه‌ای آهنگ توصیه نمی‌شود.
• AAC نسخه پیشرفته‌تری از MP3 است که با الگوریتم‌های کارآمدتر، کیفیت بهتری در همان حجم ارائه می‌دهد. جالب است بدانید استاندارد اصلی پلتفرم‌هایی مثل یوتیوب، اسپاتیفای و اپل موزیک همین فرمت است.
• FLAC فرمت فشرده‌سازی بدون اتلاف که کیفیت اصلی صدا را کاملاً حفظ می‌کند. حجم فایل حدود 50 تا 60 درصد کاهش می‌یابد، ولی همچنان از فرمت‌هایی مثل WAV کوچک‌تر است. فرمت فلک بهترین گزینه برای آرشیو کردن موسیقی با کیفیت بالاست.
• ALAC همان FLAC است که برای به‌طور تخصصی در محصولات اپل کاربرد دارد. فشرده‌سازی آن بدون اتلاف است و با آیفون، مک و آیپد سازگاری کامل دارد.
• Opus کدک صوت بهینه‌شده برای انتقال صدا در اینترنت است که تاخیر بسیار کم و کیفیت بی‌نظیری دارد، حتی اگر سرعت اینترنت پایین باشد. گزینه اصلی تماس‌های صوتی در برنامه‌هایی مثل واتساپ و دیسکورد همین فرمت است.
• WAV فرمتی غیرفشرده با بالاترین کیفیت ممکن است. حجم فایل خروجی بسیار زیاد است و معمولاً در استودیوهای ضبط حرفه‌ای استفاده می‌شود.
• AIFF استاندارد غیرفشرده برای سیستم‌های مک است. کیفیتی مشابه WAV دارد ولی از اطلاعات اضافه مثل نام آهنگ و هنرمند (متا دیتا) بهتر پشتیبانی می‌کند.
• OGG Vorbis کدک صوت رایگانی است که به عنوان جایگزین MP3 شناخته می‌شود. کیفیت آن در نرخ بیت‌های پایین بهتر از MP3 است و در برخی از بازی‌ها و پلتفرم‌های استریمینگ استفاده می‌شود.
• AC3 نام یک فرمت فشرده‌سازی چندکاناله‌ است که معمولاً در دی‌وی‌دی‌ها، سینماها و سیستم‌های سینمای خانگی استفاده می‌شود.
• DTS رقیب سرسخت AC3 با نرخ بیت بالاتر و کیفیت بهتر است که بیشتر در کیفیت بلوری و سیستم‌های صوتی پیشرفته کاربرد دارد.
• PCM ساده‌ترین فرمت ذخیره‌سازی صدا است که داده‌ها را به صورت خام و بدون فشرده‌سازی نگه می‌دارد. در واقع، این فرمت را می‎‌توان پدر فرمت‌هایی مثل WAV و AIFF دانست.
• AMR نام یک کدک صوت قدیمی است با فشرده‌سازی شدید برای پخش صدای مکالمه در تلفن‌های همراه طراحی شد. این فرمت کیفیت بسیار پایینی دارد؛ ولی حجم فایل را به حداقل می‌رساند.

در تصویر زیر می‌توانید انواع فایل فرمت را براساس نوع فشرده‌سازی مشاهده کنید.

مقایسه انواع کدک صوت

برای اینکه کرد آسان‌تری از مزایا و معایب کدک‌های صوت داشته باشید، نگاهی به جدول زیر بیندازید:

کدام کودک صوت برای شما مناسب است؟

آنچه تاکنون گفتیم تئوری بود و با هدف آشنایی شما با کدک صوت و فرمت‌های مختلف مطرح شد. حال وقت آن است که وارد عمل شویم و به سوالی پاسخ دهیم که شاید مهم‌ترین بخش مطلب باشد: کدام کودک صوت را انتخاب کنیم؟

همان‌طور که دیدید علت استفاده از کدک‌ها و فرمت‌های مختلف، قابلیت‌های متفاوتی است که هر فرمت دارد؛ قابلیت‌هایی که ممکن نیست همه آن‌ها را در یک فرمت واحد جای داد. بنابراین انتخاب کدک نیز به نیاز شما بستگی دارد.

اگر به‌دنبال شنیدن موسیقی با صدای معمولی هستید و چندان تخصصی در این حوزه ندارید، فرمت‌هایی مانند MP3 و AAC بهترین گزینه برای شما هستند. این‌طور نه حجم زیادی از دستگاه شما اشغال می‌شود و نه کیفیت خاص و پیچیده‌ای را از دست می‌دهید. سایر فرمت‌های Lossy Audio نیز همین ویژگی را دارند.

افرادی که به‌طور حرفه‌ای در زمینه ساخت و ویرایش صدا فعالیت می‌کنند نباید از فرمت‌های فشرده استفاده کنند. آن‌ها باید فایل خام را دریافت کنند تا دست‌شان در ویرایش باز باشد و به همه جزئیات دسترسی داشته باشند. پس از اتمام کار بر روی فایل می‌توانید با استفاده از یک یا چند کدک صوت مختلف، فایل را برای مخاطبان خود فشرده کنید.

اگر عاشق شنیدن موسیقی هستید و کیفیت فایل خیلی برایتان مهم است، از فرمت‌های Lossless Audio استفاده کنید. البته در صورتی که فضای ذخیره‌سازی کافی داشته باشید.

راهکارهای ساده برای تغییر کدک صوت

مشکلی که در مقدمه مقاله به آن اشاره کردیم یادتان است؟ کدک‌های صوت متفاوت، فرمت‌های متفاوتی را ایجاد می‌کنند که ممکن است با همه دستگاه‌ها سازگار نباشند. ولی نگران نباشید. امروزه سایت‌ها و نرم‌افزارهای مختلفی برای تغییر کدک صوت وجود دارد که در چند ثانیه مشکل شما را حل می‌کنند.

اولین روش تغییر فرمت استفاده از نرم‌افزارهای پلیر است. برخی از نرم‌افزارها مثل Jet Audio دارای این قابلیت هستند. کافیست روی دکمه Convert که در فهرست بالای پلیر قرار دارد، کلیک کرده و فایل خود را به فرمت موردنظر تبدیل کنید.

اگر نمی‌خواهید برنامه‌ای برای تغییر فرمت نصب کنید، می‌توانید از سایت‌هایی که به این منظور طراحی شده‌اند استفاده کنید. کافی است عبارت «Audio Formant Converter» را در گوگل سرچ کنید تا با گزینه‌های متنوعی روبه‌رو شوید. سایت‌هایی مثل File Converter Online یا Online Convert Free انتخاب‌های مناسبی هستند. توجه داشته باشید که این فایل‌ها برای تغییر فرمت انواع فایل استفاده می‌شوند، بنابراین وقتی وارد آن‌ها شدید، ابتدا به بخش Audio بروید و سپس فایل‌های خود را وارد کنید.

در آخر اگر ویرایشگر هستید و از نرم‌افزارهایی مثل Adobe Audition برای انجام کارهای خود استفاده می‌کنید، می‌توانید از امکانات همین نرم‌افزارها برای تغییر فرمت فایل استفاده کنید. این امکانات در زمانی که می‌خواهید فایل ویرایش‌شده و نهایی را بارگذاری کنید، ظاهر می‌شوند. 

سخن پایانی

امیدواریم با مطالعه این مقاله نظرتان درباره کدک صوت و فرمت‌های مختلف فایل‌های صوتی تغییر کرده باشد و آن‌ها را بی‌فایده ندانید. پشت هر فرمتی که می‌بینید داستانی وجود دارد و در دل هر کدام از این فرمت‌ها قابلیت‌های منحصربه‌فردی است که باعث می‌شود افراد مختلف، با توجه به نیاز خود از فرمت‌های متفاوتی استفاده کنند. نظر شما چیست؟ چه نیازهایی دارید و کدام کدک صوت را ترجیح می‌دهید؟ پاسخ خود را در بخش نظرات با ما و سایر خوانندگان این مقاله به اشتراک بگذارید.

منابع:

Wikipedia

Medium

Audioholics

Sayma digital