مقدمة عن امتدادات الملفات الصوتية:
MP3, MP2, MPC, APE, FLAC, AIFF, WAV, OGG,……. جميعها امتدادات للملفات الخاصة بالصوت و الموسيقى, ولا تقتصر القائمة على هذه الامتدادات فقط بل هناك العديد من الامتدادات الأخرى.
ولابد أن معظمنا قد تعامل مع العديد من البرامج الصوتية التي تعمل على تشغيل و تسجيل الملفات الصوتية. ومع مرور الوقت ظهرت برامج تبادل الملفات P2P والتي يستخدم معظمها لتبادل ملفات MP3. كما أن هناك علاقة بين حجم الملف و درجة صفائه. وبالنسبة للمستخدمين الذين يعتمدون على الاتصال الهاتفي كوسيلة لدخول شبكة الانترنت والذين يشكلون النسبة الأكبر من المستخدمين, فإن الملف ذو الحجم الأصغر هو الأفضل لأنه يحتاج لوقت أقل لتحميله.
وبالنسبة لبعض المستخدمين فهم يجهلون ماهية تردد البتات المتغير Variable Bit Rate (VBR) , حيث أنك عند استماعك لأحد ملفات MP3 قد تشاهد أن تردد البتات قد تغير, فيتبادر إلى ذهنك أن هناك مشكلة ما في هذا الملف و بالتالي تقوم بحذفه.
ومع تقدم الوقت سادت الفكرة بأن أفضل تردد لملفات MP3 هو 128Kbps مع جهل معظم المستخدمين لسبب كون هذا التردد هو الأفضل, بالإضافة لجهلهم ما هو تردد البتات (bitrate) و ماهي التنسيقات الغير ضياعية (Lossless Encoding).
تقسم الملفات الصوتية إلى مجموعتين: ضياعية (Lossy) ,و غير ضياعية (Loosless).
التنسيقات الضياعية هي التي تقوم بعملية تقريب للصوت بدلا من تخزين البيانات الحقيقية للصوت.
أما التنسيقات الغير ضياعية تقوم بعملية ضغط للصوت دون فقدان نقاءه. ويمكنك مقارنة الملفات الغير ضياعية بملفات ZIP, حيث يتم تصغير حجم الملف دون أي ضياع في البيانات التي يحتويها.
وبالطبع فإن التنسيقات الضياعية تؤدي إلى إنتاج ملفات ذات حجم أصغر من الملفات الناتجة عن التنسيقات الغير ضياعية. ومع ازدياد حجم أقراص التخزين تصبح قيمة حجم الملف أقل أهمية بالنسبة للمستخدمين و بالتالي سوف يفضلون التنسيقات الغير ضياعية.
تردد البتات (Bitrate) يشير إلى حجم البيانات (مقدرا بالبتات Bits) المتدفقة خلال ثانية واحدة. فإذا قمت بإنشاء ملف بطول 3 دقائق بتردد 160 Kbps بتنسيق MP2, فإن حجم هذا الملف سوف يكون مساويا تماما لحجمه فيما لو تم إنشاءه بتنسيق MP3.
إن تردد البتات (Bitrate) ليس له إي علاقة مباشرة بنقاء الصوت, فهو يعبر فقط عن كمية البيانات التي تتم معالجتها خلال ثانية واحدة. وبيمنا أن هذا التردد يستخدم لتحديد نقاء الصوت كما هو شائع, فهو ليس مقياسا مناسبا لنقاء الصوت.
خلاصة القول هي أن الملف الذي يمتلك تردد أكبر هو الملف الذي تتم فيه معالجة كمية أكبر من البيانات خلال ثانية واحدة. ولا بد من فهم هذه العبارة قبل الانتقال إلى تنسيقات CBR, VBR و ABR . و كذلك فهم السبب في كون تنسيق VBR أصغر حجما و أفضل نقاءا من تنسيق CBR.
تنسيق MP3:
نبذة تاريخية عن تنسيق MP3:
إن تنسيق MP3 هو تقنية قديمة, ولابد أن أحدا لن يعتقد ذلك. فمنذ انطلاق الانترنت في التسعينيات أصبحت كلمة MP3 كلمة مألوفة لدى العديد من المستخدمين.وفي الواقع, فإن ملفات MP3 كانت موجودة منذ الثمانيات. و وضع معاييرها معهد فرانهوفر, ومنذ ذلك الحين قام المعهد بإغلاق المصدر الخاص بهذه الملفات و هو يقوم الآن ببيع رخص لهذه التنسيقات.
وكان الوقت المناسب لانطلاق الـ MP3 في نهاية التسعينات, عندما تضافرت العديد من العوامل التي أدت إلى ازدهار تنسيقات MP3 و نموها. وكانت مساحة الأقراص الصلبة بارتفاع في حين كانت كلفة هذه المساحة بانخفاض. كما أصبحت معدات تشغيل الصوت أكثر فعالية و أقل كلفة, وفي هذه الأجواء ظهرت تنسيقات MP3 التي كانت موجودة على الدوام لتملأ هذا الفراغ.
و منذ انطلاقة الانترنت, تطورت تقنيات ضغط الصوت و تنسيقه, بحيث ظهر تنسيق MPEG-1. وبالرغم من ذلك, بقيت تنسيقات MP3 هي المسيطرة و الشائعة حتى الآن.
تنسيق MP3:
هناك ثلاث أنواع لتنسيقات MP3 :
تردد البتات المتغير Variable Bitrate (VBR)
تردد البتات الثابت Constant Bitrate (CBR)
تردد البتات الوسطي Average Bitrate (ABR)
إن تنسيقات MP3 ذات التردد الثابت هي الأكثر انتشارا, ومعنى ذلك أن الملف يتم تنسيقه بنفس التردد في جميع أجزاءه, أي أن التردد ثابت من البداية إلى النهاية, على خلاف ABR و VBR.
ويمتلك تنسيق CBR بعض النقاط السلبية. ولنأخذ تردد 192Kbps كمثال. افترض انك تستمع إلى مقطوعة موسيقية, حيث تبدأ هذه الموسيقى بهدوء. وبالتالي نجد أن تردد 192Kbps جيد جدا هنا, ولكن.....في الحقيقة, ليست هناك حاجة أبدا لاستخدم حزمة بعرض 192Kbps لمثل هذا الصوت الهادئ الذي تسمعه. ومع استمرار هذه المقطوعة, يصبح الصوت أكثر تعقيدا و نحتاج تدريجيا إلى معالجة كميات أكبر من البيانات في الثانية, وفجأة, يصبح تردد 192Kbps غير كاف, وبالتالي فإن برنامج تشغيل الصوت الذي تستخدمه سوف يحاول القيام بتسوية للصوت ليتناسب مع عرض الحزمة المخصص له, الأمر الذي يؤدي إلى نتائج سلبية على نقاوة الصوت ويسبب تشوهات فيه.
ولا حاجة للقول بأن تنسيق CBR هنا فشل في تأدية الوظيفة المطلوبة.
في حالتنا هذه نحتاج لعرض حزمة كبير في بعض الأجزاء و عرض حزمة أقل في أجزاء أخرى. ما هو الحل؟
هل نستخدم تنسيق CBR بتردد 320Kbps؟
يمكن القول بأنه حل مقبول, لكن بالنسبة لبعض المستخدمين يعد تنسيق VBR في مثل هذه الحالات هو الحل الأفضل لأسباب سنأتي على ذكرها الآن.
في الماضي كان هناك جدال حول تنسيق VBR, وذلك لأنها لم تكن منتشرة بشكل كبير وغير مدعومة من برامج تشغيل الأصوات, كما أن هذه البرامج لم تكن قادرة على تنسيقها بشكل صحيح. لكن الأوضاع قد تغيرت منذ ذلك الوقت, فقد أصبحت تنسيقات VBR واسعة الانتشار و مدعومة بشكل كبير من برامج تشغيل الأصوات, وهي تعتبر من أفضل التنسيقات التي يختارها المستخدمون لملفات MP3.
إن تنسيق VBR كما يظهر من اسمه, هو تنسيق لملفات MP3 الذي يتغير التردد الخاص به على طول الملف. في هذا التنسيق يقوم البرنامج بتحليل ملف الصوت و يقوم بتغيير التردد تبعا لكمية البيانات المطلوب معالجتها لإنتاج الصوت المطلوب. مثلا, عندما تكون هناك كمية ضخمة من الصوت يقوم البرنامج برفع عرض الحزمة بحيث يمنع حدوث أي تشوهات في الصوت الناتج. وعلى العكس, فإن جزء آخر من الملف يكون أقل تعقيدا وبالتالي فإن البرنامج في هذا الجزء يقوم بتخفيض التردد وذلك لأن التردد الكبير لن يكون ضروريا و يستهلك مساحة أكبر.
وبالعودة إلى مثال الـ CBR, فإن تنسيق الملف بالتنسيق VBR سوف يحدد التردد المطلوب في كل جزء من الملف, وبالتالي من المحتمل أن يكون حجم الملف أصغر.
أما تنسيق ABR أو تردد البتات الوسطي Average Bitrate, فهو يشبه كثيرا تنسيق VBR. إن تنسيق ABR ليس ثابت التردد, كم أنه ليس متغيرا تماما مثل VBR. إنه يشبه تنسيق CBR من حيث أن المستخدم يستطيع اختيار التردد الذي يريده, ولنقل 192Kbps. عندئذ يبدأ البرنامج بتنسيق الملف بطريقة مشابهة لـ VBR, لكنها تحاول البقاء قريبة من التردد الذي حدده المستخدم. وبمعنى آخر, تقوم بتغيير التردد بحيث يكون التردد الوسطي هو 192Kbps.
وبشكل عام, يمكن القول بأن تنسيقات VBR هي أفضل من ABR والتي بدورها هي أفضل من CBR.

التنسيقات الضياعية (Lossy Formats):
تعتبر ملفات MP3 هي الأكثر انتشارا,لكن هناك تنسيقات أخرى بدأت بالانتشار. أشهر هذه التنسيقات هي Ogg Vorbis و AAC و MPC. وكل منها له ايجابيات و سلبيات. لكن المشكلة الوحيدة لهذه التنسيقات هي أن دعمها في الأجهزة المحمولة محدود.
Ogg Vorbis:
يعتبر هذا التنسيق هو الأشهر بعد تنسيقات MP3. ويمتلك ميزتين أساسيتين: وهي أنه يسمح بضغط أكبر للملفات أكثر من MP3, كما أنه مفتوح المصدر. نقاء هذا التنسيق يتفوق في الترددات الصغيرة و المتوسطة. سلبياته تكمن في كونه غير مدعوم بشكل جيد من قبل الشركات, الأمر الذي يجعل مستقبله غير جيد بالمقارنة مع تنسيقات MPEG. أما بالنسبة للمشغلات التي تدعم تنسيق Ogg Vorbis فهي عديدة وقد قامت شركة iRiver بإنتاج حزمة تحديثات للعديد من مشغلاتها تمكنها من العمل مع تنسيق Ogg Vorbis.
ولقد حقق هذا التنسيق تقدما في كونه أصبح مدعوما أكثر من السابق, خاصة في مجال تنسيقات الفيديو. فقد اكتسب Ogg Media Container (OGM) شعبية في دوائر A\V بينما يستعمل Vorbis عادة في تنسيقات الصوت التي تعمل مع الفيديو الرقمي. كما أن تنسيق Ogg Vorbis الخاص بالصوت يستعمل بشكل واسع في الألعاب, حيث أن أشهر لعبة قامت باستخدام هذا التنسيق هي Unreal II. إن تنسيق Ogg Vorbis مازال يشق طريقه بسلاسة ليصبح أكثر انتشارا مع مرور الوقت.
AAC:
تم طرح هذا التنسيق من قبل شركة Apple. إن مخازن الموسيقى الخاصة بأجهزة iTunes تستخدم ملفات بتنسيق AAC CBR 128Kbps. إن كل من شركتي Apple و Ahead تفضلان تسمية هذا التنسيق بـ MP4 أو m4a بدلا من AAC و ذلك لجعل الناس تعتقد أنها أفضل من MP3 عند رؤية الرقم 4.
وتعد تنسيقات AAC مركبة نوعا ما وذلك لكونها تأتي بعدة أشكال: MPEG4 AAC, MPEG2 AAC, AAC, AAC HE, AAC LC,…. وغيرها المزيد.
بالنسبة لـ MPEG2 AAC فقد بطل استعمالها, وبالتالي عندما نذكر AAC فنحن نعني بها MPEG4 AAC. وتنسيقات AAC هي أحدث من MP3, كما أنها تحرز تقدما بشكل أسرع من MP3. إن ما ينقص AAC هو النضج و الدقة الذين تتمتع بهما MP3. يمكن للمرء أن يعتقد أن AAC هي الإصدار الثاني من MP3 أي MP3 v2 , فهي ببساطة تنسيقات MP3 خالية من بعض العيوب, لكنها في الوقت نفسه تفتقد للدقة التي تجعل تنسيقات MP3 هي الأفضل.
الغالبية العظمى من ملفات AAC تستخدم تنسيق(AAC Low Complexity) أو AAC LC, وهو أبسط شكل من تنسيقات AAC و الوحيد الذي يحظى بدعم واسع. و هناك تنسيق AAC آخر تم طرحه مؤخرا و هو AAC High Efficiency أو AAC+, وهو مشابه في مبدأه لتنسيق MP3Pro في كونه يتألف من تنسيق AAC قياسي مزود بمعلومات إضافية من أجل تقريب أفضل للصوت في الترددات المنخفضة.
وتنسيق AAC HE الحالي لا يمكن استخدامه بشكل فعال في الترددات التي تزيد عن 96Kbps و إنما في الترددات الأقل من ذلك. كما أن هذا التنسيق يستطيع أن يعمل على تردد 64Kbps مع المحافظة على نقاء جيد متفوقا على غيره من التنسيقات وذلك بالعمل على ترددات منخفضة.
MPC:
ظهر مؤخرا على الساحة تنسيق MPC أو MPEG+ أو Musepack - جميعها تسميات لهذا التنسيق – حيث يعتبر أفضل من MP3, لكن الناحية السلبية الوحيدة تكمن في كونه غير واسع الانتشار.
يستخدم هذا التنسيق طريقة مختلفة كليا للتنسيق عن جميع التنسيقات الأخرى محافظا على تنسيق MP2 الذي ينحدر منه, حيث يمكننا اعتباره تنسيق VBR MP2 مزودا بالعديد من التحسينات و التطويرات. فهو يسعى لتحقيق نقاء الصوت بشكل أفضل من جميع التنسيقات الأخرى, فبتردد 160-170 Kbps يستطيع تحقيق نقاء أفضل من جميع التنسيقات الضياعية التي تأخذ أي تردد. وهذا التنسيق يتمتع بسرعة لا تصدق عند التشفير و عند فك التشفير, فهو يعمل تقريبا بسرعة 6x على معالج PIII-900 و يعمل أسرع بعدة مرات من التنسيقات الاخرى الصغيرة الحجم مثل MP3.
إن الجانب السيئ لـ MPC هو أن نقائها يتراجع تحت تردد 128Kbps, يمكن اعتبارها مشابهة لتنسيقات MP3 لكن مع جودة أفضل في الترددات المنخفضة. أما فوق 128Kbps فلا شيء يضاهي نقاءها . المستخدمون المثاليون يستخدمون تنسيقات OGG و AAC في الترددات ما تحت 128Kbps, و MPC لما فوق ذلك.
التنسيقات الغير ضياعية (Lossless Formats):
تختلف التنسيقات الغير ضياعية عن الضياعية في كونها تحافظ تماما على نسخة طبق الأصل عن الصوت, بينما مع MP3 يتم حذف بعض المعلومات. وفي التنسيقات الغير ضياعية يكون تردد البتات (bitrate) حوالي 200Kbps إلى 800Kbps, الأمر الذي يؤدي حتما إلى ارتفاع حجم الملف.
يتم استخدام التنسيقات الغير ضياعية كوسيلة لتخزين نسخة طبق الأصل عن الـ CD, ومن ثم استخدام هذه النسخة لإنتاج التنسيقات الضياعية الأخرى مثل MP3.
يعتبر تنسيق APE أو Monkey's Audio هو الأشهر في هذه الفترة بين جميع التنسيقات الغير الضياعية. وقد ظهر تنسيق آخر منافس له هو FLAC. إن تنسيق FLAC هو تنسيق غير متماثل, بيمنا APE هو متماثل. بكلمات أخرى, APE يستغرق نفس الزمن عند تشفير الملف وعند فك تشفيره, أما FLAC فهو يقوم بعملية فك التشفير بسرعة لكنه يحتاج لزمن أطول للتشفير, وذلك يعتمد على حجم الضغط المطلوب القيام به, وفي الاعدادات الافتراضية تحتاج عملية التشفير ضعف الوقت الذي تحتاجه عملية فك التشفير.
Apple Lossless Encoding (ALE) هذا التنسيق سوف يصبح أكثر انتشارا مع مرور الوقت وذلك لسببين. الأول هو في كونه مدعومة في أجهزة iTunes. والثاني هو أن أجهزة iPod تقوم بدعمه وذلك من أجل المستخدمين الذي يكرهون فقدان نقاء الصوت في أجهزتهم المحمولة. كما أن ALE أفضل من AIFF وذلك لأنها أصغر حجما بحوالي النصف و بدون فرق في النقاء. كما أن كل من ALE و APE و FLAC جميعها تدعم إضافة معلومات كاسم المقطوعة و المغني و تاريخ الاصدار.
كما أن تنسيقات WMA هي تنسيقات غير ضياعية تماما مثل APE و FLAC و بقية التنسيقات.
تنسيق WAV هو غير ضياعي, لكن المشكلة في هذه التنسيقات أنها لا تدعم أي معلومات إضافية فيما يتعلق بالأغنية. كما أنها غير مضغوطة مما يجعل حجم الملف بهذا التنسيق أكبر من حجم نفس الملف بتنسيق APE أو FLAC.