Nykypäivän digitaalisessa maailmassa ääni tallennetaan ja siirretään digitaalisessa muodossa. Vaikka digitaalista ääntä voidaan siirtää pakkaamattomana, pakkaamattomat tiedostot ovat erittäin suuria, vievät paljon tallennustilaa ja niiden siirtäminen on hankalaa.
Jotta ääni soveltuisi paremmin suoratoistoon, lähetyksiin ja tallennukseen, kehittäjät ovat luoneet äänikoodekkeja, jotka pienentävät tiedostokokoa merkittävästi säilyttäen samalla mahdollisimman hyvän äänenlaadun.
Äänikoodekki käyttää erityistä pakkausalgoritmia muuntaakseen alkuperäisen äänen pienemmäksi digitaaliseksi tiedostoksi. Toiston aikana vastaanottava laite purkaa pakatun datan ja rekonstruoi äänisignaalin, jotta se voidaan toistaa kaiuttimien tai kuulokkeiden kautta.
Vuosien varrella monet yritykset ovat kehittäneet omia äänikoodekkejaan, joista jokainen tarjoaa erilaisen tasapainon pakkaustehokkuuden, äänenlaadun, laitteistovaatimusten ja lisensointimallin välillä. Tämän seurauksena useista teknologioista on tullut laajimmin käytettyjä.
Tunnetuimpia äänikoodekkeja ovat Dolby, DTS, AAC, MP3 ja WMA. Koodekin suosio riippuu suurelta osin siitä, kuinka laajasti laitevalmistajat ja sisällöntarjoajat tukevat sitä. Mitä useammat televisiot, älypuhelimet, tietokoneet, mediasoittimet, suoratoistopalvelut ja muut digitaaliset laitteet tukevat koodekkia, sitä yleisemmin sitä käytetään.
MP3 (MPEG Audio Layer III)
MP3 (MPEG Audio Layer III) on yksi maailman tunnetuimmista häviöllisistä digitaalisista ääniformaateista. Sen kehitys alkoi 1980-luvun lopulla saksalaisessa Fraunhofer IIS -tutkimuslaitoksessa yhteistyössä muiden MPEG-projektiin osallistuneiden kanssa. Virallinen standardi julkaistiin vuonna 1993 osana MPEG-1-määritystä, ja myöhemmin sitä laajennettiin MPEG-2:een.
MP3:n tärkein ominaisuus on psykoakustisen mallin käyttö, joka poistaa ihmiskorvalle vähemmän havaittavat äänet. Tämän ansiosta tiedostokoko pienenee merkittävästi samalla, kun äänenlaatu säilyy hyväksyttävänä.
1990-luvun lopulla ja 2000-luvun alussa MP3:sta tuli digitaalisen musiikin tallennuksen maailmanlaajuinen standardi. Nykyään sitä tukevat käytännössä kaikki televisiot, älypuhelimet, autojen äänijärjestelmät, mediasoittimet ja tietokoneet.
WMA (Windows Media Audio)
WMA (Windows Media Audio) on Microsoftin kehittämä äänikoodekkiperhe. Muoto julkaistiin vuonna 1999 osana Windows Media -multimedia-alustaa, ja sen tarkoituksena oli kilpailla MP3:n kanssa.
Microsoft julkaisi useita koodekin versioita:
WMA Standard – tärkein häviöllinen pakkausmuoto.
WMA Pro – parannettu versio, joka tukee monikanavaääntä ja korkeampia näytteenottotaajuuksia.
WMA Lossless – häviötön äänimuoto.
WMA Voice – puheen tallennukseen ja puheviestintään optimoitu versio.
2000-luvun alussa WMA:ta käytettiin laajalti Windowsissa, kannettavissa mediasoittimissa ja useissa verkkomusiikkikaupoissa. AAC:n yleistymisen ja musiikin suoratoistopalvelujen kasvun myötä WMA kuitenkin menetti vähitellen suosiotaan.
Tästä huolimatta monet televisiot, mediasoittimet ja äänilaitteet tukevat edelleen WMA-tiedostojen toistoa, jotta yhteensopivuus vanhempien musiikkikokoelmien kanssa säilyy.
AAC (Advanced Audio Coding)
AAC (Advanced Audio Coding) on häviöllinen digitaalinen äänikoodekki, joka kehitettiin vuonna 1997 MP3:n seuraajaksi. Sen kehitti kansainvälinen yritysten ja organisaatioiden ryhmä, johon kuuluivat Fraunhofer IIS, Dolby Laboratories, Sony, AT&T Bell Laboratories ja Nokia. Standardista tuli osa MPEG-2-perhettä, ja myöhemmin se sisällytettiin MPEG-4:ään.
AAC tarjoaa paremman äänenlaadun kuin MP3 samalla bittinopeudella tehokkaampien pakkausalgoritmien ansiosta. Koodekki tukee jopa 96 kHz:n näytteenottotaajuuksia, monikanavaääntä sekä useita profiileja, kuten AAC-LC, HE-AAC ja HE-AAC v2.
Nykyään AAC on yksi maailman yleisimmin käytetyistä ääniformaateista. Sitä käyttävät suoratoistopalvelut, digitaalinen televisio, YouTube, Apple Music ja iTunes, ja sitä tukevat Apple- ja Android-laitteet.
DTS-äänikoodekki
DTS (Digital Theater Systems) on yhdysvaltalaisen Digital Theater Systems, Inc. -yhtiön (nykyisin osa Xperiä) kehittämä äänikoodekkiperhe. Muoto julkaistiin vuonna 1993, ja se suunniteltiin alun perin digitaalista monikanavaääntä varten elokuvateattereihin. Yksi ensimmäisistä DTS:ää käyttäneistä elokuvista oli Jurassic Park (1993).
Toisin kuin Dolby Digital, DTS käytti korkeampaa bittinopeutta, mikä mahdollisti useampien äänen yksityiskohtien säilyttämisen. Vuosien varrella koodekista julkaistiin useita versioita, kuten DTS Digital Surround (5.1), DTS-ES, DTS 96/24, DTS-HD High Resolution Audio, DTS-HD Master Audio (häviötön muoto) sekä objektipohjainen DTS:X.
DTS:ää tukevat monet televisiot, AV-vastaanottimet, soundbarit, Blu-ray-soittimet ja mediasoittimet. Viime vuosina jotkin televisiovalmistajat ovat kuitenkin lopettaneet DTS-lisenssien hankkimisen lisensointikustannusten vuoksi, minkä seurauksena kaikkia televisiomalleja ei enää tueta tällä koodekilla.
Dolby-äänikoodekki
Dolby Audio on yhdysvaltalaisen Dolby Laboratories -yhtiön kehittämä äänikoodekkien ja äänenkäsittelytekniikoiden perhe. Yrityksen perusti vuonna 1965 insinööri Ray Dolby.
Näistä koodekeista on tullut kaikkein laajimmin käytettyjä, ja niitä tukevat yleensä lähes kaikki korkealaatuista ääntä toistavat laitteet.
Äänenkäsittelyn parantamiseksi ja prosessorien kuormituksen vähentämiseksi käytetään usein erillisiä äänikortteja, joissa on omat ääniprosessorit ja äänen purkamisesta vastaavat koodekit.
Dolby Digital (AC-3) julkaistiin vuonna 1992 Dolbyn ensimmäisenä laajasti käyttöönotettuna digitaalisena monikanavaisena äänikoodekkina. Se käyttää häviöllistä pakkausta ja tukee enintään 5.1 äänikanavaa. Dolby Digitalista tuli DVD-levyjen, digitaalisen television ja kotiteatterijärjestelmien vakioäänimuoto, ja se on edelleen yksi yleisimmin käytetyistä surround-ääniformaateista.
Dolby Digital Plus julkaistiin vuonna 2005 Dolby Digitalin parannettuna versiona. Se tarjoaa tehokkaamman pakkauksen, paremman äänenlaadun ja tukee jopa 15.1 äänikanavaa. Nykyään se on suoratoistopalvelujen tärkein surround-äänimuoto, ja sitä käytetään yleisesti Dolby Atmos -äänen välittämiseen.
Vuonna 2005 esitelty Dolby TrueHD on Meridian Lossless Packing (MLP) -tekniikkaan perustuva häviötön äänikoodekki. Se tukee enintään 8 kanavaa (7.1) ja tarjoaa studiotasoiset äänenlaadun, joka vastaa alkuperäistä master-äänitystä. Dolby TrueHD:tä käytetään pääasiassa Blu-ray Disc- ja Ultra HD Blu-ray -levyillä.
Dolby Atmos julkaistiin vuonna 2012 uuden sukupolven objektipohjaisena surround-äänitekniikkana. Sen sijaan, että äänet sidottaisiin pelkästään tiettyihin kanaviin, Atmos käsittelee ne yksittäisinä ääniobjekteina, jotka voidaan sijoittaa ja siirtää vapaasti kolmiulotteisessa tilassa. Tekniikkaa käytetään laajasti elokuvateattereissa, kotiteatterijärjestelmissä, televisioissa, soundbareissa ja suoratoistopalveluissa.
Dolby AC-4 julkaistiin vuonna 2014 seuraavan sukupolven digitaalista televisiota ja internetin suoratoistoa varten. Se tarjoaa tehokkaamman pakkauksen kuin Dolby Digital Plus ja tukee samalla monikanavaista sekä objektipohjaista ääntä. Dolby AC-4:ää käytetään nykyaikaisissa lähetysstandardeissa, kuten ATSC 3.0:ssa ja DVB:ssä, ja se on suunniteltu vastaamaan nykyisten ja tulevien televisiopalvelujen vaatimuksia.
