Какие аудиокодеки лучше? Проводим эксперименты

Вступление

Все мы слушаем музыку и разговариваем по телефону. Нам в этом помогают аудиокодеки: без них звуковая информация бы занимала слишком много места. Выясним, какие аудиокодеки лучше для каких целей.

Аудиокодеки для рассмотрения

Сравним следующие аудиокодеки:

• MP3
• HE-AAC
• Opus
• AMR-NB (только для речи)
• AMR-WB (только для речи)

Эксперименты

1. MP3

Была отобрана группа респондентов. Респондентам было предложено прослушать 7 аудиообразцов, закодированных кодеком MP3 на различных битрейтах из одного и того же оригинала. Эксперимент проводился следующим методом: каждый респондент в наушниках по очереди прослушивал образцы в порядке возрастания битрейта. После каждого образца респонденту задавались следующие вопросы:

1. По-вашему, это приемлемое качество для музыки?
2. Слышите ли вы разницу с предыдущим образцом?

Вопрос №1 переставал задаваться, когда респондент называл тот или иной образец приемлемым. Битрейт этого образца затем записывался как битрейт приемлемого качества.

Вопрос №2 задавался, начиная со второго образца. Когда респондент отвечал на этот вопрос «нет», эксперимент останавливался и битрейт предыдущего образца записывался как битрейт прозрачности (битрейт, после которого разница в качестве звука неразличима). В случае, если респондент слышал разницу между 256 кбит/с и 320 кбит/с, давался на прослушивание оригинал (FLAC). В случае, если респондент слышал разницу между 320 кбит/с и оригиналом, в графе «Битрейт прозрачности» для данного респондента ставился прочерк.

Результаты эксперимента по MP3

2. HE-AAC и Opus

Среди респондентов, наилучшим образом слышавших разницу между аудиообразцами в эксперименте №1, была отобрана подгруппа. Было проведено 2 эксперимента по методу, описанному выше. Один из экспериментов включал в себя образцы, закодированные кодеком HE-AAC, а другой - образцы, закодированные кодеком Opus. После проведения экспериментов было подсчитано, насколько кодеки HE-AAC и Opus эффективнее MP3.

Таблица сравнения кодеков HE-AAC и Opus с MP3

3. Речь

Была отобрана группа из 6 респондентов. Респондентам было предложено прослушать 7 аудиообразцов, закодированных из одного и того же оригинала различными кодеками, предназначенными для речи, на различных битрейтах. В эксперимент были включены следующие кодеки:

• AMR-NB (наиболее используемый в телефонных разговорах речевой кодек)
• AMR-WB (разработан как современная альтернатива AMR-NB)
• Opus (кодек, используемый некоторыми VoIP сервисами, например Discord)

Эксперимент проводился следующим методом: каждый респондент по очереди прослушивал образцы через речевой динамик смартфона (расположенный на передней стороне). Это сделано для имитации сценария телефонного разговора. После прослушивания каждого образца респондентам было предложено оценить понятность и качество речи по шкале от 1 до 10.

После записи результатов опроса для каждого образца был подсчитан коэффициент: средняя разность между оценкой данного образца и наивысшей оценкой, данной респондентами.

Таблица коэффициентов аудиообразцов (чем коэффициент меньше, тем лучше)

Выводы

Если Вы просто слушатель музыки, используйте HE-AAC с битрейтом 64 кбит/с. Этот кодек поддерживается большинством современных устройств и позволяет сэкономить место по сравнению с устаревшим кодеком MP3.

Если Вы обладаете тонким слухом и слышите огрехи в качестве, можно повысить битрейт вдвое: использовать HE-AAC с битрейтом 128 кбит/с.

Разработчикам следует использовать кодек Opus, так как он является бесплатным, демонстрирует высокую эффективность по сравнению с альтернативами и поддерживается большинством современных устройств. Для голосового общения достаточно битрейта 12 кбит/с, а для музыки и звука в видео можно использовать битрейт 160 кбит/с.

Не используйте MP3 - он устарел и является крайне неэффективным по сравнению с более современными альтернативами.