Diferencias entre los formatos de audio digital (MP3, AAC, FLAC, WAV, etc.).

Para ir a descubrir todo tipo de formatos de audio digital primero debes entender, breve y sintéticamente, lo que significa el audio digital y cómo nació.
Todo comienza con Modulación de código de pulso, PCMcreado en 1937, la fundación del audio digital, caracterizado por dos propiedades: la frecuencia de muestreo para medir la amplitud de la forma de onda y la profundidad de los bits para medir los posibles valores digitales.
Si el sonido es continuo en el mundo real, no lo es en el mundo digital.
Para entender la diferencia se puede pensar en los videos digitales, que están hechos de imágenes fijas que cambian rápidamente dando la impresión de movimiento continuo.
Para el audio es lo mismo y la amplitud de las ondas sonoras en un formato digital no es fluida, sino que cambia según ciertos criterios a intervalos predefinidos.

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Asumiendo que no soy un técnico de audio o incluso un físico, para hacer las cosas simples y entender lo que es el audio digital Encontré una analogía muy explicativa que estoy tratando de explicar aquí.
Puedes pensar en la fuente de audio analógica como el agua que fluye de un grifo abierto y la amplitud de la onda de audio como la temperatura del agua.
La toma de muestras se puede considerar como el número de veces por segundo que se sumerge el dedo en el agua que fluye.
Cuanto más a menudo metas el dedo en ella, más continuos serán los cambios de temperatura.
Si metieras el dedo en el agua que fluye 44.100 veces por segundo, sería casi como si mantuvieras el dedo quieto bajo el agua todo el tiempo.
Esta es la idea detrás de la tasa de muestreo.
En lo que respecta a la profundidad del bit, debemos pensar que en lugar de usar el dedo, usamos un termómetro.
Si la temperatura del agua es superior a la temperatura ambiente, entonces diremos que está caliente, de lo contrario, si está por debajo de ésta, está fría.
En lugar de sólo 2 opciones, podríamos marcar 16 posibles valores para usar para medir la temperatura del agua.
La profundidad de bits puede pensarse como el número de valores con los que se puede utilizar el termómetro para medir la temperatura, cuantos más sean, más información precisa tendrá.
Sin perdernos en la tecnología, veamos ahora los principales formatos de archivos de audio digital y sus diferencias.

1) WAV y AIFF son formatos de contenedores de audio sin pérdidas (es decir, no están comprimidos) basados en PCM, con algunos cambios menores de almacenamiento de datos.
WAV o Wave es el formato por defecto cuando se extrae un CD a su ordenador (CD Ripping).
Un WAV y un AIFF pueden ser convertidos entre sí sin alteraciones de calidad.
Estos formatos de audio son adecuados para un sistema estéreo (2 canales), se muestrean a 44,1 kHz (o 44100 veces por segundo) a 16 bits (“calidad de CD”) y los archivos son de unos 10 MB por minuto.
Este es el formato a utilizar para la manipulación, grabación y mezcla de audio de la más alta calidad, pero ciertamente no para escuchar música en su computadora o dispositivos móviles.

2) Formatos sin pérdidas: FLAC (Códec de audio sin pérdidas gratuito), ALAC (Apple Lossless Audio Codec) y APE

Estos formatos comprimen el audio usando algoritmos.
La diferencia entre los archivos comprimidos y los archivos FLAC es que el FLAC está diseñado específicamente para el audio, y por lo tanto tiene mejores tasas de compresión sin ninguna pérdida de datos.
Típicamente, un .FLAC ocupa la mitad del espacio de un WAV en términos de Megabytes y mantiene la “calidad de CD”.
Un FLAC puede ser convertido a WAV, sin pérdida de calidad y es el formato preferido para aquellos que quieren escuchar música de la más alta calidad con excelentes altavoces.

3) Formatos de pérdida: MP3, AAC, WMA, Vorbis

Los archivos MP3 y .AAC son los formatos más utilizados cuando se necesita almacenar música en una computadora o teléfono e intercambiar o descargar música en la red y en Internet.
El MP3 es un formato “con pérdida” muy comprimido que sacrifica un cierto grado de calidad de audio a cambio de una ganancia significativa en el tamaño del archivo.
Un MP3 es de aproximadamente 1 MB por minuto.
La diferencia con los formatos sin pérdida es que la calidad sacrificada durante la compresión no se recupera si se va a convertir el archivo a un formato menos comprimido como WAV.
Los diversos formatos de pérdida utilizan diferentes algoritmos para almacenar los datos, por lo que varían el tamaño del archivo para la misma calidad. En los formatos con pérdidas, como el MP3, la calidad del audio se mide con el valor de la tasa de bits que suele indicarse en “192kbit/s” o “192 kbps”.
Cuanto más alta es la tasa de bits, más detallado es el sonido.
Los formatos de pérdida más comunes son:
MP3: MPEG 1 Audio Layer 3El códec de audio con pérdida más común hoy en día, aunque sigue siendo objeto de litigio de patentes.
Ogg VorbisUn formato libre y de código abierto que se utiliza a menudo en los juegos de PC.
AAC: Codificación Avanzada de AudioEste formato de audio se utiliza con los vídeos MPEG4.
La CAA es un estándar mejor que el MP3, que no requiere licencia para transmitir y distribuir contenido.
En los dispositivos de Apple, debido a esta compatibilidad con la protección DRM, se utilizan mucho los formatos de audio AAC.
AMMAudio de Windows Media: Este es el formato de audio con pérdida de calidad de Microsoft, que fue inicialmente desarrollado y utilizado para evitar problemas de licencia con el formato MP3.
La elección entre un formato u otro depende mucho del aparato que se quiera usar para escuchar música.
Hoy en día los ordenadores son capaces de reproducir cualquier formato de pérdida, como la mayoría de los reproductores de audio.

¿La calidad del sonido es subjetiva?

No en teoría, pero en la práctica es muy subjetivo.
Para escuchar las diferencias reales entre la calidad de un CD de audio y un archivo MP3, es necesario utilizar un juego de auriculares o altavoces de alta gama.
También depende de lo que se escucha y del tipo de música, que en diferentes formatos puede tener diferencias de escucha considerables o casi nulas.
Aquellos que buscan el mejor compromiso entre calidad y tamaño de archivo deben experimentar con los distintos formatos y probar si tienen una mejor experiencia usando MP3 de mayor velocidad de bits o incluso reproduciendo archivos FLAC.