Zvukový súborový formát

Zvukový súborový formát je formát súboru určený na uloženie digitálnych zvukových údajov v počítačovom systéme.
Digitalizácia analógového zvukového signálu.
Digitalizácia analógového zvukového signálu sa robí prevodom signálu v pravidelných intervaloch. Čím kratšie budú intervaly, tým viac meraní (vzoriek) urobíme za určitý časový úsek a tým presnejšie priebeh zvuku zachytíme. Získame tak kvalitnejší záznam. Počet meraní za určitú časovú jednotku sa nazýva vzorkovacia frekvencia (sampling rate) a udáva sa v kHz (napr. frekvencii 11 kHz zodpovedá 11 000 meraní za sekundu)
Najnižšie hodnoty vzorkovacej frekvencie sa používajú pri digitalizácii telefónneho hovoru (bežne je to 8 kHz). Jednou z najnižších používaných hodnôt vzorkovacej frekvencie je 11,025 kHz. Ďalej sa používa 22,05 kHz a pre digitalizáciu veľmi kvalitnej nahrávky, zodpovedajúcej kvalite CD audio nahrávky, sa používa frekvencia 44,1 kHz a 48 kHz, čo predstavuje 44 100 a 48 000 vzoriek za sekundu.
Ďalším parametrom kvality nahrávky je veľkosť vzorky (sample size) alebo bitová hĺbka. Udáva sa v počte bitov. Čím väčší počet bitov, tým presnejší údaj získame a môžeme zachytiť väčšie rozdiely v hlasitosti. Pre uloženie nameranej hodnoty sa používa najmenej 1 byte, t. j. 8 bitov, pri kvalitných nahrávkach sa využíva 16 bitov, pri stereo hudbe potom máme dvakrát 16 bitov. Audacity pracuje s bítovou hĺbkou 32 bitov.
Vzorkovanie a prevod analógového signálu sa robí pomocou prevodníka A/D (analog-to-digital) zvyčajne uloženého na zvukovej karte. Pri prehrávaní záznamu treba spätne digitálny signál previesť na analógový pomocou prevodníka D/A. Na kvalite analógovo-digitálneho prevodníka (zvukovej karty) závisí kvalita výsledného digitalizovaného zvuku. Najčastejšou metódou prevodu analógového signálu na digitálny je Pulzná kódová modulácia (PCM).
Kvalita stratovo komprimovaného audio sa najčastejšie vyjadruje v kbit/s. 
Digitálny signál v základnom PCM formáte.
Digitálny signál s dĺžkou 10 minút vytvorený pomocou PCM v základnom formáte môže mať nasledovnú veľkosť:
Typy zvukových formátov.
Zvukové súbory obsahujú zvuk v rôznych formátoch. Formáty digitalizovaného zvuku môžeme rozdeliť na nekomprimované (zaberajú na disku viac miesta) a komprimované, ktoré sú pri porovnateľnej kvalite menšie a sú vhodné aj na prenos po internete. Formáty bez kompresie ukladajú zvukové dáta v takej podobe ako boli získané digitalizáciou. Formáty s kompresiou tieto dáta ďalej upravujú. Pod pojmom kompresia sa rozumie znížiť množstvo výstupných dát, takže súbor zaberá menej miesta na disku.
Kompresné formáty sa rozdeľujú na stratové a bezstratové. Bezstratové kompresie odstraňujú len redundantnú časť dát tak, aby bolo možné vrátiť súbor do originálneho stavu. Stratové kompresie odstraňujú väčšie množstvo dát, takže sa nemôžeme vrátiť k pôvodnej kvalite. Štruktúra zvukového súboru pozostáva z hlavičky a samotných dát. V hlavičke sú uložené dôležité informácie ako dĺžka záznamu, počet kanálov, typ formátu, vzorkovacia frekvencia a pod.
Pre hudobné účely bol vyvinutý formát MIDI. MIDI predstavuje čisto digitálny zvuk, teda zvuk ktorý bol vytvorený priamo v počítači. MIDI súbory zaberajú na disku omnoho menej miesta ako zvukové vzorky a pritom ponúkajú vynikajúcu kvalitu zvuku.
Kodek.
Pre efektívnejšiu prácu so zvukovými súbormi sa používajú kodeky. Slovo kodek pochádza z angličtiny (codec) a je to skratka z dvoch slov COder a DECoder. Kodek slúži na zakódovanie a dekódovanie, inak povedané na kompresiu a dekompresiu zvuku. Je to ovládač, ktorý pridáva podporu pre nejaký konkrétny audio/video formát pre operačný systém. Vďaka kodeku operačný systém tento formát rozozná a dovolí ho prehrať (decode = dekóduje ho) alebo dovolí zmeniť ho na iný formát (encode = zakóduje).
Metódy kompresie sú kvôli vzájomnej kompatibilite aplikácií a technického vybavenia definované štandardami ISO (International Organization for Standardization), ITU (International Telecommunications Union) a IEC (International Electronical Commission). V súčasnosti existuje veľké množstvo kodekov, pričom mnohé z nich boli vytvorené pre špeciálne účely.
Príklady kodekov.
S kompresiou.
Kedysi bolo problémom nájsť vhodný pomer medzi kvalitou zvuku a veľkosťou súboru s digitalizovaným zvukom (napr. stupňom jeho kompresie). V súčasnosti sú však kapacitné možnosti omnoho lepšie a preto sa volia radšej väčšie súbory, čo zabezpečuje kvalitu ktorú netrénované ucho nevie rozpoznať od originálu. Vo všeobecnosti aj naďalej platí, že treba vhodne zvoliť nielen parametre digitalizácie (vzorkovaciu frekvenciu, bitovú hĺbku a počet kanálov), ale aj správny formát súboru, prípadne kompresiu. Počet rôznych formátov zvukových súborov je veľmi veľký a preto v ďalšom spomenieme len niektoré.
Formáty bez kompresie.
Bez kompresie v dátovom kontajneri.
Okrem RAW (surových) súborov môžu byť zvukové dáta v dátovom kontajneri alebo všeobecnejšie (zvuk, obraz a ďalšie) v multimediálnym kontajnerom. Audio dátové kontajnery (container formats) sú:
So stratovou kompresiou.
Vznik súborov so stratovou kompresiou bol podmienený hlavne potrebou podstatne znížiť objem dát zvukových súborov. Mnohé z týchto formátov našli svoje uplatnenie najmä na sieti internet.