Форматы аудио: объяснение и оценка

Формат MP3 существует почти 2 десятилетия.

Драматические улучшения в персональных вычислениях и технологиях, а также быстрые достижения в области аудиокомпрессии движутся к идеальной аудиокомпрессии с небольшим размером файла.

Неустанный поиск сжатого формата файла, который звучит почти так же хорошо, как оригинальный несжатый аудиофайл, продолжается. Несжатый CD-аудио занимает примерно 10 МБ пространства за каждую минуту, поэтому файлы необходимо сжимать для их хранения.

Чтобы достичь близкого к идеальному сжатию, используются математические методы (моделирование), представляющие работу и психоакустические реакции человеческого уха, окончательного судьи того, насколько “хорошо” звучит музыка.

Аудиокомпрессия бывает:

2. Без потерь (Lossless) делает идеальные копии оригинального несжатого аудиофайла (wave). Когда вы распаковываете файл, данные остаются нетронутыми, как при сжатии Zip.

3. С потерями (Lossy), с другой стороны, искажает некоторые данные, что приводит к потере информации.

В частотной области диапазон человеческого слуха составляет примерно от 20 до 20 000 Гц. Динамический диапазон человеческого слуха составляет примерно 120 децибел. Сигналы выше 90 дБ могут вызвать постоянное повреждение слуха. Аудиокомпрессия достигается путем удаления неслышимых участков чистого несжатого аудиофайла, которые находятся выше и ниже порога человеческого слуха.

Обычно каждый кодек использует сложные и уникальные математические алгоритмы для уменьшения размера чистого звукового файла с минимальной потерей качества. Таким образом, формируется идеальный баланс между приемлемым снижением качества и небольшим размером файла.

Многие форматы пытались улучшить обещание MP3 о высококачественном аудио с меньшими размерами файлов. Многие из них вымерли, их разработчики покинули стандарт, но несколько привередливых и закаленных форматов выжили, каждый из которых использует свой собственный алгоритм для хранения большего в меньшем.

Две основные причины, по которым MP3 достиг культа, это легкая доступность MP3-файлов до того, как музыкальная индустрия загнала подпольную индустрию MP3 в подполье, и легкая и бесплатная доступность программного обеспечения для воспроизведения MP3.

Чтобы любой формат смог заменить MP3, ему понадобятся эти два фактора в избытке и еще несколько. Ему нужно привлечь внимание сообщества разработчиков, которое демократизировало революцию MP3, создавая shareware и бесплатные MP3-плееры, целые архивы MP3 в Интернете и услуги обмена файлами peer-to-peer.

Четыре формата готовы принять эстафету от MP3. Признаем, что они пока не находятся на волне популярности, но они могут стать доминирующими форматами.

MP3PRO

Проприетарный стандарт MP3PRO был разработан Thomson Multimedia в 2001 году, и они делят патентные права с Институтом Фраунгофера.

Хотя он выглядит аналогично стандарту MP3, он улучшает его, используя технологию под названием SBR (Spectral Band Replication). По сути, SBR воспроизводит эти высокочастотные компоненты, называемые PRO-компонентами, которые теряются во время обычного кодирования MP3.

Сочетая файл MP3 с низкой битовой скоростью с данными SBR, вы получаете аудиофайл с полной полосой пропускания с полным басом и точными высокими частотами. С помощью SBR MP3PRO способен воспроизводить качество 128 Кбит/с закодированного MP3-файла при качестве кодирования 64 Кбит/с, что приводит к файлам вдвое меньшего размера, чем обычный MP3.

Дополнительная информация, которая записывается в файл MP3 как отдельный поток помимо нормального (читайте MP3) потока, и есть SBR. Дополнительные данные, когда они считываются через совместимый декодер MP3PRO, позволяют декодеру угадать, как звучат высокие частоты, чтобы их можно было добавить в файл MP3 на лету. Это эффективная форма улучшения качества, потому что высокие частоты принимают на себя основную часть потерь при сжатии MP3, позволяя кодировщику выделять биты для более важных областей песни.

Этот формат обратно совместим, поэтому портативные плееры без декодера MP3PRO могут просто воспроизводить файлы MP3PRO, игнорируя PRO-компонент, тем самым также снижая качество MP3PRO до его оригинальной скорости кодирования, которая будет прямо пропорциональна MP3 на этом этапе. Поддержка программного обеспечения на стороне декодера доступна бесплатно — Winamp представил плагин, а недавние версии других плееров также включили поддержку.

К сожалению, на фронте кодирования у Thomson есть демонстрационная версия под названием MP3PRO audio player, которая позволяет кодировать только до 64 Кбит/с. Следовательно, вам потребуется купить программное обеспечение, которое поставляется с кодеком MP3PRO, чтобы кодировать файлы на 80 или 96 Кбит/с, например, демонстрационный плагин, поставляемый с Nero Burning ROM, который позволяет 30 операций, начиная с 24 Кбит/с для моно до 96 Кбит/с для стерео.

MP3PRO ориентирован на приложения, связанные со стримингом аудио, веб-трансляциями и интернет-радио. Для настольного пользователя этот формат подходит только в том случае, если размер файла так же важен, как и качество звука — если вам нравится качество MP3 на 128 Кбит/с, то подумайте о переходе на MP3PRO, чтобы сэкономить место на настольном/портативном устройстве.

Однако обычные mp3 файлы, закодированные на 192 кГц и выше, имеют превосходное качество звука по сравнению с MP3PRO на 96 кГц — максимальное качество кодирования, возможное с MP3PRO.

Избегайте конвертации (транскодирования) ваших существующих mp3 в любой формат (включая MP3PRO) — вместо ожидаемого превосходного качества звука будет дальнейшая потеря качества. Вместо этого повторно извлеките с ваших аудио CD и закодируйте в формате по вашему выбору, чтобы получить чистое, высококачественное аудио. Попробуйте поэкспериментировать с VBR для лучшего качества сжатия.

Веб-сайт: www.MP3PROzone.com
Рейтинги: Размер файла: Качество звука:

Windows Media Audio

Можно сказать, что это самый патентованный и проприетарный формат после MP3, Windows Media Audio (WMA) является близким соперником стандарта MP3. Сделанный только для пользователей Windows, этот формат стал лучше с недавним выпуском кодека WMA 9. WMA 9 может захватывать аудиопоток с впечатляющей частотой дискретизации 24 бит/96 кГц в стерео, 5.1 или 7.1 канальном объемном звуке — так что вы можете записывать свою музыку в дискретном цифровом объемном звуке (при условии, что у вас есть оборудование). В отличие от предыдущих версий, WMA 9 также имеет кодек без потерь и звучит так же хорошо с обычной стереосистемой. Широко считается, что WMA 9, закодированный с битовой скоростью всего 48 Кбит/с, звучит так же хорошо, как MP3, закодированный на 128 Кбит/с. С WMA, закодированными на 96 Кбит/с, вы получаете звуковую четкость и ясность, достижимую только в MP3, закодированных на 192 кГц и выше.

WMA поддерживает VBR-кодирование, что идеально для максимального качества при минимальном размере файла. Конечно, есть оговорка — продолжающаяся поддержка Microsoft для DRM (управление цифровыми правами) означает, что распространение защищенных авторским правом WMA строго ограничено. Лицензионный файл зашифрован с его лицензионным ключом, который ограничивает вас в хранении или воспроизведении нескольких копий файла.

Microsoft также отслеживает передачу лицензии между компьютерами.

Поддержка аппаратного и программного обеспечения для WMA 9 так же хороша, как и для стандарта MP3. Формат обратно совместим, а поддержка декодеров представлена в виде старого кодека WMA Winamp. Что касается кодирования, вам потребуется новый системный кодек WMA 9 вместе с программным обеспечением для кодирования или установленный Windows Media Player 9.

С поддержкой Microsoft (читайте акустические исследования иногда) WMA 9, он на пути к тому, чтобы стать доминирующим форматом в цифровой музыкальной сфере. Формат хорошо подходит для разнообразных пользователей, от артистов, желающих безопасно распространять свою музыку в Интернете, до домашних пользователей, которым нужно закодировать множество CD.

Веб-сайт: www.microsoft.com/windows/windowsmedia
Рейтинги: Размер файла: Качество звука:

Ogg Vorbis

Это полностью открытый, бесплатный аудиоформат, который стремится заменить все проприетарные, патентованные форматы. Он достиг огромной популярности почти сразу после того, как Институт Фраунгофера решил ужесточить патенты на стандарт MP3 и пользуется широкой поддержкой разработчиков. На самом деле, ребята из Ogg Vorbis опубликовали открытое письмо в Институт Фраунгофера, выражая свою радость по поводу решения взимать лицензионные сборы за MP3 и сообщая о росте посещаемости сайта после этого.

Ogg Vorbis — это кодек с потерями, который сжимает музыку с помощью техники, аналогичной, но значительно лучшей, чем MP3. Он поддерживает VBR, что позволяет вам настраивать песню для достижения высокой четкости при меньшем размере. Ограничения по качеству кодирования не указаны, кодировщики могут поддерживать удивительные 16 до 500 Кбит/с в стерео и 32 до 256 Кбит/с в моно. Здесь качество не измеряется в килобитах в секунду, вместо этого используется произвольная 10-балльная шкала — уровень качества 0 эквивалентен 64 Кбит/с, уровень 5 примерно 160 Кбит/с, а уровень 10 — около 400 Кбит/с. Качество, близкое к качеству аудио CD, достигается на уровнях 3 и 4, которые также отлично регулируют качество звука и размер файла.

Многие плееры поддерживают Ogg Vorbis через плагины уже некоторое время. Например, Winamp нативно поддерживает Ogg Vorbis. На фронте кодирования программное обеспечение, такое как dBpowerAMP, позволяет конвертировать ваши существующие аудиофайлы в Ogg Vorbis всего за несколько кликов мыши. Ожидается, что поддержка программного обеспечения значительно увеличится со временем, поскольку все больше пользователей видят в Ogg Vorbis формат, предлагающий правильное сочетание качества звука и размера файла.

Музыкальная индустрия резко отклоняется от этого — Ogg Vorbis, как и MP3, и в отличие от WMA, не имеет защит от пиратства. Поддержка аппаратного обеспечения также недостаточна, всего несколько плееров поддерживают формат. Iomega и Rio — две компании, готовые сделать Ogg Vorbis совместимым со своими плеерами, если потребительский спрос будет достаточно сильным, чтобы потребовать изменения.

Ogg Vorbis является потенциальным соперником формата MP3, и он продолжит улучшаться благодаря гибкости, позволяющей значительную настройку и корректировку алгоритма, даже после того, как формат будет заморожен — и все это бесплатно, без авторских прав или патентов.