کدینگ صوتی AAC چیست ؟ آشنایی، کاربرد و اهمیت آن

کدینگ صوتی Advanced Audio Coding (AAC) یا کدگذاری صوتی پیشرفته، یکی از پرکاربردترین استاندارد های فشرده‌ سازی برای فایل‌ های صوتی است که به عنوان بخشی از مشخصات MPEG ارائه شده است و کیفیت صدای بهتری نسبت به فرمت MP3 ارائه میدهد. اما پیش از اینکه وارد بخش‌های اصلی مقاله بشویم، بیایید نگاهی به تعاریف اصلی بیاندازیم:

کدینگ Coding (رمزگذاری) صوتی AAC، فرآیندی است که در آن فایل‌ های صوتی RAW و خام با استفاده از الگوریتم‌ های فشرده‌ سازی و با استفاده از کدک‌ AAC (نرم‌افزار یا سخت افزاری که با استفاده از الگوریتم‌ هایی خاص، داده‌ها را رمزنگاری و رمزگشایی میکند) حجم آنها برای انتقال و پخش در فضای وب، کاهش پیدا کرده و همینطور فرمت سازگاری برای آنها ساخته میشود تا در دستگاه‌ها و سرویس‌های مختلف، قابل پخش و ذخیره‌سازی شوند. این کدک حجم فایل صوتی را با اتلاف داده، فشرده سازی کرده و آن را انکود میکند.

این فرآیندها برای ذخیره‌ سازی بهینه، اشتراک‌ گذاری کارآمد و پخش مناسب محتوا های صوتی اجرا میشوند.

آشنایی با کدینگ AAC و ویژگی های آن

در سال 1990 AAC به عنوان جانشینی برای فرمت MP3 با کیفیت صدای بهتر ارائه شد. این کدک استاندارد امروزه کاربردهای گسترده‌ای پیدا کرده که در بخش بعد به آنها میپردازیم. کدینگ صوتی پیشرفته با حذف نویزها و سیگنال‌هایی که به گوش انسان شنیده نمیشوند (و با روش انکودینگ با اتلاف) داده‌های صوتی را بدون کاهش کیفیت، کم حجم‌تر میکند تا ذخیره‌سازی و پخش آنها در سرویس‌های استریم صوتی و تصویری به آسانی و درستی انجام شود.

گفتیم که این کدینگ، فرمت‌هایی بهتر و با کیفیت‌تر در مقایسه با فرمت رایج MP3 و در نرخ بیت‌ های یکسان عرضه میکند؛ خصوصاً در دستگاه‌ هایی که این تفاوت دقیق را تشخیص میدهند.

مزایای کدینگ AAC و مقایسه آن با MP3

1. پشتیبانی از ۴۸ کانال صوتی که به معنای پخش صداهای مختلف از منابع صوتی گوناگون است. این ویژگی برای سیستم‌های چندکاناله و صدای محیطی اهمیت دارد. در حالی که MP3 از دو تا پنج استریو پشتیبانی میکند.

2. مدیریت بسیار بهتر فرکانس‌های صوتی بالای ۱۶ کیلوهرتز که باعث حفظ کیفیت و وضوح صدای سازها و بازی‌ها بشود. MP3 برای حفظ کیفیت و وضوح این بازه از فرکانس‌ها ضعیف‌تر عمل میکند.

3. حفظ کیفیت در عین حجم کم که به دلیل استفاده از الگوریتم‌های کارآمدتر AAC برای فشرده‌سازی رخ میدهد و برای انتقال، پخش و استریم محتوای صوتی در فضای اینترنت مناسب است. اگرچه MP3 در کاهش کیفیت داده‌ها به خوبی عمل میکند، اما معمولاً در فشرده‌سازی فرکانس‌های خاص و حفظ کیفیت آنها، توانایی کمتری دارد.

4. سازگاری با اکثریت دستگاه‌ها، پلتفرم‌ها و سرویس‌ها : این کدک توسط دستگاه‌ها و مرورگرهای اصلی پشتیبانی میشود که لیستی از مهم‌ترین آنها را در ادامه آورده ایم. MP3 هم رایج‌ترین فرمت صوتی است، اما AAC در دستگاه‌های مدرن و با کیفیت مانند محصولات اپل و در حالت بلوتوث عملکرد بهتری دارد.

5. پشتیبانی از رنج وسیعی سمپل ریت ها از 8 تا 96 کیلوهرتز که در واقع به معنای تعداد بیشتری از پردازش و ثبت سیگنال‌های صوتی در هر ثانیه است و در نهایت به حفظ بیشتر کیفیت صدا و پخش عالی آن منجر میشود. برای MP3 این بازه بین 16 تا 48 کیلوهرتز است.

6. پردازش و بهینه‌سازی بهتر صوت که با حذف نویزها و سیگنال‌های نامربوط که انسان کمتر آن را میشنود، انجام میشود. همانطور که گفته شد AAC در مقایسه با MP3، صداهای باکیفیت‌تر و مناسب‌تری را در نرخ بیت‌های یکسان ارائه میدهد.

کاربردهای کدینگ AAC

 این کدینگ بیشتر در دستگاه‌های اپل و به خصوص برای انتقال صدا از طریق بلوتوث آن استفاده شده و همینطور در سرویس‌های استریمینگ موزیک کاربرد زیادی دارد. اما چرا و چگونه؟

بلوتوث برای انتقال داده‌های صوتی پهنای باند محدودی دارد و با توجه به اینکه کدک AAC، حجم فایل‌های صوتی را فشرده و کیفیت مطلوب آن را حفظ میکنند، برای استفاده در تماس‌ های تلفنی بلوتوثی و استریم موزیک مناسب میباشد.

از طرفی در استریم آنلاین موسیقی، کیفیت موزیک و سازگاری با دیوایس‌های مختلف اهمیت زیادی دارد. با توجه به سازگاری گسترده کدک AAC و توانایی مناسب آن در حالت بلوتوث، استفاده از این کدک برای پخش آنلاین موسیقی و برای کارکرد بهتر در سرعت و پهنای کمتر اینترنت، رواج یافته است.

همچنین حجم کم و فشرده‌سازی بهینه کدینگ AAC باعث میشود تا محتواهای صوتی آسانتر و بهتر در فضای وب انتقال و پخش شود و از پهنای باند اینترنت کمتری استفاده کند.

به عنوان مثال، از مهم‌ ترین پلفترم‌ ها و سرویس‌ هایی که از کدینگ AAC ساپورت میکنند عبارت اند از:

• VLC Player و KMPlayer
• Windows Media Player
• ITunes و Apple Music
• Spotify و YouTube Music
• سیستم عامل‌های Apple & Android
• کنسول های PlayStation & Xbox 360
• مرورگرهای وب Google Chrome، Safari و Mozilla Firefox

کدینگ AAC چطور کار می‌کند ؟

در این قسمت میخواهیم نگاهی به کارکرد کدینگ AAC بیاندازیم. این روند دقیقاً چطور کار میکند؟

1. در اولین مرحله این روند کدینگ، سیگنال‌های صوتی پردازش و تجزیه و تحلیل میشوند. برای فشرده‌سازی و کدگذاری، ابتدا داده‌های صوتی خام به سیگنال‌های دیجیتالی تبدیل میشوند. این سیگنال‌های ورودی به فریم‌های کوتاه تقسیم شده و هر فریم به طور جداگانه پردازش میشود.
2. در این مرحله سیگنال‌های دامنه زمانی با استفاده از MDTC (تبدیل گسسته کسینوس اصلاح‌ شده) به سیگنال دامنه فرکانسی تبدیل میشود. این تبدیل باعث میشود تا فرآیند فشرده‌سازی به طور مؤثر و با کمترین آسیب به کیفیت انجام شود.
3. سپس با استفاده از تکنیک‌هایی مانند ماسک شنوایی و مدل‌سازی روان آکوستیک اطلاعات صوتی اضافه حذف میشوند و داده‌های ضروری که به گوش انسان قابل شنیدن هستند باقی می‌ماند؛ این تکنیک‌ها در واقع فرآیند و نحوه شنیداری انسان را بازسازی و تحلیل میکند و بر اساس آن کدک AAC نحوه فشرده‌سازی بخش‌ها را تعیین میکند.
4. در مرحله آخر، داده‌های پردازش شده و بهینه‌سازی شده، در قالب (فرمت) AAC قرار داده میشوند. در این مرحله از الگوریتم‌های پیشرفته برای فشرده‌سازی نهایی استفاده میشود که کیفیت را حفظ و حجم فایل را کاهش دهند. همچنین اطلاعات نهایی به فرمتی سازگار و قابل پخش در پلتفرم‌ها و مرورگرهای تبدیل میشوند.

تفاوت AAC با سایر فرمت‌های صوتی (MP3، WAV، FLAC)

AAC یک فرمت کدینگ صوتی پیشرفته است که نسبت به MP3 کیفیت صدای بالاتری با حجم کمتر ارائه می‌دهد. در مقایسه با WAV که یک فرمت صوتی بدون فشرده‌سازی است، AAC به دلیل فشرده‌سازی باکیفیت، فضای ذخیره‌سازی کمتری اشغال می‌کند. از سوی دیگر، FLAC که یک فرمت فشرده‌سازی بی‌اتلاف است، کیفیت صوتی بالاتری از AAC دارد اما به فضای بیشتری نیاز دارد. در نتیجه، AAC تعادلی مناسب بین کیفیت و حجم فایل ارائه می‌دهد و به همین دلیل برای استفاده عمومی و روزمره بسیار مناسب است.

چه دستگاه‌ ها و پلتفرم‌ هایی از AAC پشتیبانی می‌کنندذ؟

AAC در بسیاری از دستگاه‌ها و پلتفرم‌های محبوب پشتیبانی می‌شود. این فرمت به‌طور گسترده در گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، لپ‌تاپ‌ها و تلویزیون‌های هوشمند قابل استفاده است. سرویس‌های استریم موسیقی مانند Spotify، Apple Music و YouTube از فرمت AAC برای ارائه موسیقی با کیفیت بالا استفاده می‌کنند. همچنین، AAC به‌عنوان فرمت پیش‌فرض در محصولات اپل مانند آیفون و آیپد شناخته می‌شود و در پلتفرم‌هایی همچون اندروید نیز پشتیبانی گسترده‌ای دارد.

فرمت AAC در استریم ویدیو و پادکست‌ها: چرا پرکاربرد است ؟

فرمت AAC به دلیل فشرده‌سازی کارآمد و کیفیت بالای صوت، در سرویس‌های استریم ویدیو و پادکست بسیار پرکاربرد است. این فرمت به کاربران اجازه می‌دهد تا با کمترین مصرف پهنای باند، صدایی شفاف و باکیفیت را تجربه کنند. همچنین، تطبیق‌پذیری AAC با انواع سرعت‌های اینترنت، آن را برای سرویس‌هایی که به کیفیت پخش زنده و آنلاین اهمیت می‌دهند، ایده‌آل کرده است. به همین دلیل، اکثر سرویس‌های استریم مانند Netflix و Spotify از این فرمت استفاده می‌کنند.

معایب فرمت AAC: آیا محدودیتی هم وجود دارد ؟

با وجود مزایای متعدد، AAC بی‌نقص نیست. یکی از محدودیت‌های این فرمت، کاهش کیفیت در فشرده‌سازی بسیار شدید است که ممکن است برای کاربران حرفه‌ای موسیقی ناخوشایند باشد. همچنین، در برخی از دستگاه‌های قدیمی‌تر، پشتیبانی از AAC به‌طور کامل وجود ندارد که می‌تواند کاربران را به استفاده از فرمت‌های دیگر مجبور کند. علاوه بر این، AAC به دلیل فشرده‌سازی با اتلاف، برای کسانی که به دنبال کیفیت صدای بی‌نقص هستند، بهترین انتخاب نیست.

چرا اپل از فرمت AAC استفاده می‌کند ؟

اپل از AAC به‌عنوان فرمت پیش‌فرض خود استفاده می‌کند زیرا این فرمت بهینه‌سازی شده برای کیفیت صوتی بالا با حجم کم است. این ویژگی به اپل کمک می‌کند تا تجربه‌ای عالی از موسیقی و پخش صوتی را برای کاربرانش فراهم کند. علاوه بر این، AAC در محصولات اپل با اکوسیستم این شرکت، مانند iTunes و Apple Music، به‌خوبی هماهنگ است. اپل با انتخاب این فرمت، توانسته است توازن خوبی بین کیفیت، عملکرد و کارایی ایجاد کند که برای کاربرانش جذاب باشد.

نتیجه گیری

در این مقاله از نگاوید به بررسی کدینگ AAC یا همان کدگذاری صوتی پیشرفته پرداختیم. گفتیم که این کدینگ به معنی فشرده‌سازی و بهینه‌سازی داده‌های صوتی با استفاده از کدک AAC و الگوریتم‌های پیچیده است که باعث میشود فایل‌های صوتی با فرمت AAC، برای ذخیره‌سازی، ارسال و استریم در محیط اینترنت و همینطور حالت بلوتوث دستگاه‌ها، عالی عمل کند. همچنین به مزایای کدینگ AAC در مقایسه با فرمت رایج MP3 پرداختیم و کاربردهای گسترده آن را بررسی کردیم. امیدواریم که این مقاله برایتان مفید بوده باشد.