Что такое mp3?

Объем аудиозаписи в цифровом формате не мал. Такие файлы занимают слишком много места на носителях, а также не достаточно быстро передаются по каналам связи в сети Интернет. Для решения задачи уменьшения объёма файлов с музыкальными записями было создан ряд форматов которые позволяют значительно сжать данные. Один из таких форматов – mp3. Преобразование аудио-файла, например из wav в mp3 позволяет уменьшить размер файла в несколько раз. В результате преобразования музыки в mp3 происходит сжатие записи с потерей качества. При сжатие с качеством 256 k/s на слух потери не ощущаются. Также приемлемый вариант - сжатие 128 k/s. Mp3 размещаемые в Интернете часто кодируются именно с таким качеством.

Что такое mp3 Pro?

Mp3 Pro – это формат звукового файла, позволяющий при сохранении качества на том же уровне сжимать данные в 2 раза.

Как преобразовать CD в формат mp3?

Существует множество программ с простым и понятным интерфейсом позволяющих сделать такое преобразование, например, Cool Edit Pro.

Как записать mp3 на обычный Audio CD?

Если на компьютере установлена операционная система Windows XP, нужно выделением выбрать файлы для записи, нажать правую кнопку мыши и затем «Копировать на аудио компакт диск». Также можно воспользоваться программой, позволяющей записать CD, например, Nero. Для надёжности лучше делать запись, выбрав невысокую скорость.

Можно ли отменить сжатие mp3 и преобразовать звук в более качественный?

Файлы в формате mp3 кодируются с потерей качества, раскодировав файл, преобразовав его, например, в формат wav, не приведет к улучшению.

Какую программу использовать для кодирования файлов wav в mp3?

Например, Cool Edit Pro.

Как обмениваться mp3 с другими пользователями сети?

Можно сделать запрос на каком либо форуме музыкальной тематики, а сами файлы выкладывать на сайте-файлообменнике.

Существует ли система сжатия звуковых файлов в большей степени, чем mp3?

Существует формат звукового файла mp3 Pro, позволяющий при сохранении качества на том же уровне сжимать данные в 2 раза.

Чем отличаются mp3 и WAV?

Mp3 - формат сжатия, уменьшения размер аудиозаписи с потерей качества. WAV в большинстве случаев файл высокого качества. WAV-файл также может быть сжат, но не до такой степени и без таких потерь, как mp3.

В чём разница между mp3 и mp3pro?

Mp3 Pro - формат позволяющий уменьшить размер файла в 2 раза по сравнению с mp3 с сохранением аналогичного качества.

Сколько лет формату mp3?

Первый кодировщик аудио-файлов в формат MP3 появился в 1994г.

Есть ли конкуренты у mp3?

Существует формат AAC, превосходящий по характеристикам mp3. Но на данный момент больше распространён mp3.

Сегодня большинство аудиозаписей, которые человек слушает практически каждый день, представлено в виде универсальных MP3-файлов, поскольку именно они являются наиболее распространенными и востребованными в плане формата хранения звуковой информации. Сейчас будет рассмотрена природа такого типа данных, история возникновения самого кодека и принципы кодирования. Кроме того, будут приведены практически советы по поводу того, как переконвертировать MP3-файл в другой формат или создать MP3 из файлов другого типа, отличного от упомянутого. Делается это достаточно просто, правда, при условии использования специальных программ.

Что представляет собой MP3-формат?

На сегодняшний день мало кто задумывается над тем, что собой представляет звук в таком формате. В принципе, если не лезть в дебри принципов кодирования аудио, достаточно сказать, что это звуковая информация в сжатом виде.

Раньше базовым форматом, в котором хранились музыкальные файлы, был WAV. Такая информация занимала уж слишком много места на жестком диске, и со временем этот тип данных стал достаточно неудобным. В частности, это коснулось тех времен, когда музыка начала активно размещаться в сети Интернет. Именно тогда и назрела необходимость сжатия аудио с целью уменьшения объема исходного материала. Действительно, если перевести формат из WAV в MP3, экономия места становится заметной сразу же (трек занимает раз в 10 меньше места, к тому же структура нового формата была таковой, что в описании можно ввести даже определенную информацию о треке, скажем, название исполнителя, самого трека, альбома, года выпуска, а также разместить некоторые основные технические характеристики аудио).

За это в структуре файлов отвечают специальные текстовые поля, называемые ID3-тегами, после заполнения которых вся информация может быть отображена в окне проигрывателя.

История возникновения

В современном мире существует достаточно много разногласий по поводу того, кто именно создал этот тип данных. Хотя и принято считать, что MP3-формат является, так сказать, разновидностью более общего понятия MPEG, созданного корпорацией истинным разработчиком технологий кодирования в MP3 стала группа института Fraunhofer, которая первой предложила использование кодека Lame MP3 Encoder. Он-то и явился первым стандартом в этой области.

Случилось это в середине 90-х, правда, тогда такое аудио (файлы MP3) можно было воспроизвести исключительно при помощи программных проигрывателей, так что о повсеместном внедрении новой технологии речь пока не шла. Только после того, как были выпущены первые бытовые проигрыватели и портативные плееры, этот стандарт начал применяться в качестве единого. Однако и у него сегодня есть достаточно много конкурентов. Связано это только с основными принципами кодирования, за счет которых можно уменьшить объем исходного материала.

Принципы кодирования и сжатия звука

Самое главное в процессе, когда исходный материал требуется перевести в формат MP3, - это вырезание всего того, что на бытовом уровне человеческим ухом не воспринимается. Грубо говоря, что трек будет иметь битрейт 320 кбит/с, что 128 кбит/с при стандартной частоте дискретизации 44 100 Гц - заметить разницу в звучании достаточно трудно. Именно поэтому в процессе сжатия понижается определенная характеристика аудио.

Воспринять такую разницу может только человек с уж очень тонким слухом или же звукорежиссер, использующий в работе специализированные программы. Де-факто со сжатым форматом MP3 в студии практически никто не работает. Он задействован только на стадии финального мастеринга и пост-продакшна, когда все треки нужно выровнять по громкости, произвести нормализацию, поле чего выпустить полноценный альбом. На этом остановимся чуть позже.

Основные звуковые характеристики

Как известно, любой аудиоматериал имеет несколько основных параметров, по которым определяется качество его звучания. И MP3-формат здесь исключением не является. Самыми главными характеристиками считаются частота дискретизации (наиболее распространенный стандарт 44,1 кГц), битрейт (за основной стандарт принято значение 128 кбит/с) и режим звучания (моно, стерео, surround 5.1, 6.1 или 7.1). В общем-то, последний параметр учитывается не всегда, а основной упор при определении качества любого трека сводится исключительно к первым двум характеристикам.

Самые распространенные форматы музыки, других звуковых файлов и связь между ними

Что же касается прямых конкурентов универсального формата MP3, сегодня их можно насчитать достаточно много. Как уже понятно, в иду своей несостоятельности в плане бытового хранения формат WAV в качестве конечного уже давно не используется. Зато для профессиональных звуковых студий он остается, так сказать, базовым вариантом для работы. Особенно при записи вокала или живых инструментов. Переводится записанный материал из WAV в MP3 только на финальной стадии.

Однако музыка может быть представлена и в некоторых других популярных сегодня форматах. Так, например, очень часто (особенно в интернете) используются такие типы данных, как OGG, AIFF, AMR и многие другие. Но настоящим конкурентом для MP3 стал новейший и более качественный типа аудио FLAC. Конечно, и для MP3 можно довести все показатели до максимальных значений, однако FLAC по качеству воспроизведения стоит на порядок выше. Кроме того, он представляет собой единичный файл, а разделение на треки происходит непосредственно за счет программного или бытового плеера. Иными словами, каждую дорожку отдельно слушатель не видит, но может переключаться между треками в проигрывателе. Для MP3-формата, казалось бы, тоже можно создать один файл, объединив в нем несколько треков. Но вот быстрое переключение между дорожками в таком варианте станет невозможным (придется использовать обычную ускоренную перемотку, не более того).

Однако не все так плохо. Дело в том, что все известные сегодня форматы музыки или аудиокниг можно запросто конвертировать между собой, причем даже с сохранением начальных параметров звукового материала. На этом и основаны практически все программы для обработки и конвертации звука, называемые аудиоредакторами и конверторами. Любая программа такого типа (редактор MP3 или конвертер) распознает и исходный, и конечный тип звукового файла, а также, как уже понятно, может производить и прямое, и обратное преобразование. Поясним это на конкретном примере.

Волновое представление файлов MP3 в аудиоредакторах

Для обработки звука сегодня применяется несколько типов программного обеспечения. Для начала остановимся на узконаправленных приложениях, называемых аудиоредакторами. Среди них наиболее видными представителями можно назвать таких грандов, как Sony Sound Forge, Sintrillium Cool Edit Pro, впоследствии выкупленного корпорацией Adobe и сменившего название на Audition, Acoustica Mixcraft, ACID Pro и многих других.

Принцип работы в них состоит в том, что для удобства любая программа MP3-аудио представляет в классическом волновом виде, как это изначально использовалось для WAV-файлов. Такой подход и предопределяет появление достаточно широких возможностей для редактирования звукового материала любого типа как обычного формата WAV. Кроме того, что здесь можно осуществлять простейшие операции копирования, вырезания, вставки и т. д., совершенно простым дело становится изменение частотных характеристик и битрейта, не говоря уже об использовании огромного количества дополнительных эффектов, которые подключают к студии через мост DirectX или универсальных хост VST.

В самом простом варианте перевести формат в MP3 можно с использованием стандартного файлового меню, в котором имеется строка «Сохранить как…» (Save As…) или же присутствует функция экспорта. Таким образом, весь процесс сводится только лишь к выбору конечного формата (у нас в качестве примера MP3) и активации режима сохранения. При будет произведено автоматически с сохранением текущих настроек параметров и частотных характеристик. Не нравится начальный вариант? Нет ничего проще изменить формат на MP3, предварительно указав более высокие параметры. Однако тут стоит учесть один момент: если качество исходного материала уж слишком плохое, добиться его особого улучшения даже профессиональными средствами не получится. Тут придется применять специальные инструменты для реставрации аудио, задействования разного рода фильтров и т. д. У человека непосвященного это вызовет достаточно много трудностей.

Как уже понятно, нет абсолютно никакой разницы, что перед нами - аудиокниги в формате MP3, музыка или просто записанная речь или шумы. Кстати сказать, негласно принято, что аудиокниги имеют намного более низкое качество звучания. Это и понятно, ведь файл должен занимать минимум места, а характеристики звука при восприятии речи, в общем-то, не так уж и важны. В конце концов, это же не профессиональная запись какого-то альбома известной группы?

Впрочем, если использовать некоторые стандартные операции даже без специфических знаний, добиться неплохого результата все-таки можно, тем более что в любом приложении такого типа есть встроенные шаблоны, на основе которых производится то или иное действие. Конечно, идеального звучания с первого раза добиться будет очень сложно, однако, если изучить программу и освоить принципы ее работы, дальше дело пойдет как по маслу, а результат не заставит себя ждать.

Конверторы аудио

С конверторами аудио ситуация и того проще. Программы этого типа были разработаны специально для того, чтобы преобразовывать звуковые форматы между собой быстро и без явного участия пользователя. В отличие от аудиоредакторов, конверторы, можно сказать, используют некий пакетный режим, то есть позволяют в одной операции, например, переконвертировать MP3-файл не в единичном экземпляре, а сделать несколько штук сразу. В зависимости от возможностей самого приложения, их может быть от нескольких десятков до нескольких сотен.

Опять же, принцип работы с такими программными пакетами достаточно прост. Необходимо всего лишь выбрать начальный материал (причем, зачастую это могут быть файлы совершенно разных типов), а затем установить конечный формат. Далее нажимается специальная кнопка начала процесса, а на выходе пользователь получает все файлы одного заданного типа. Их сохранение, как правило, происходит в папке, установленной в настройках приложения по умолчанию, но место сохранения, естественно, можно поменять по своему усмотрению. Кстати, то же самое касается и основных характеристик, которые будут применяться в процессе преобразования. Но любая программа изначально предлагает пользователю определенный набор стандартов, которые используются для звуковых файлов того или иного типа. Их тоже можно изменять.

Преимущество таких приложений состоит в том, что они весь процесс конвертирования максимально автоматизируют, а на выполнение всех процессов требуется не так уж много времени. Правда, если сравнить их с музыкальными или аудиоредакторами, в плане повышения того же качества звучания здесь особо не разгонишься.

Музыкальные секвенсоры

Перед нами еще один тип программных продуктов, которые в большинстве своем имеют встроенный редактор MP3, WAV и т. д. В этом смысле работают они по схожим с аудиорекаторами принципам, однако их возможности несколько шире.

Прежде всего это касается того, что вся музыкальная композиция может состоять из фрагментов разных типов (MP3, MIDI, WAV, OGG, библиотеки VST- или DX-инструментов и т. д.). После или прописывания партий всех дорожек, например, с виртуальными синтезаторами, произведя результирующий файл можно сохранить в нужном формате. Чаще всего это либо MP3, либо WAV, либо файл проекта самой программы. В некоторых приложениях имеется еще и функция записи на диск. Хотите сделать аудио CD? Нет проблем! Равно как и в аудиоредакторах, можно за несколько минут произвести нужные операции и получить на выходе диск с дорожками в

Если говорить о преимуществах этого типа приложений, очевидно, что как раз таки объединение нескольких форматов с последующим сохранение или экспортом в какой-то из самых распространенных и является их самой сильной стороной. Кроме того, следует обратить внимание и на то, что то же наложение эффектов или изменение любого параметра звуковой дорожки происходит в режиме реального времени, то есть результата ждать не нужно - его можно услышать моментально, допустим, при повороте какой-то ручки, регулирующей тот или иной параметр. Естественно, это только малая часть из того, на что способны такие программные пакеты.

Что лучше использовать?

Наконец, мы подходим к вопросу выбора программного обеспечения для работы с MP3-форматом или любым другим, в котором записан звук. Как уже понятно, для обычного прослушивания музыки или аудиокниги хватит и простенького плеера (программного или «железного») или же самого обычного DVD-проигрывателя.

Для преобразования файлов в другие форматы, так сказать, по-быстрому, прекрасно подойдут конверторы аудио. Но вот если на выходе необходимо получить кристально чистый звук, даже путем преобразования одного типа файла в другой, без мощного специализированного ПО не обойтись. Конечно, времени это займет на порядок больше, да и без специальных знаний получить тот же MP3-файл высшего качества с первого раза может и не получиться. Впрочем, если основательно изучить хотя бы аудиоредакторы, не говоря уже о профессиональных музыкальных студиях, результат превзойдет все ожидания.

Вместо послесловия

Остается добавить, что формат MP3 здесь был рассмотрен достаточно кратко, ведь если копнуть глубже, особенно залезть в технологии реставрации и восстановления звука с использованием средств повышения качества материала, тут можно целую монографию написать.

Но что касается понимания структуры самого MP3-формата, думается, большинству пользователей будет понятно, что это такое и какие принципы заложены в его формирование и преобразование. Однако же, если заглянуть в будущее, пока можно прогнозировать только то, что и этот тип аудио, считающийся сегодня стандартом, в ближайшее время претерпит кардинальные изменения. Причем, судя по всему, основной упор будет сделан именно на повышение качества звука без существенного увеличения размера самих файлов. Впрочем, для таких предпосылок есть все основания, ведь те же компьютерные технологии сегодня развиваются бешеными темпами.

Сегодня трудно найти человека, незнакомого с трехбуквенной аббревиатурой – mp3. Вот только, когда начинаешь спрашивать, что же это такое и как расшифровывается, то некоторые люди недоуменно разводят руками, а другие говорят так: ”Ты что? Это же музыка этот MP3!”. Кроме того, MP3 поддерживают многие мобильники. Об этом то мы знаем, а дальше, а больше? :)Понятно, что мало кому понятно, что это за формат. В этой статье я как раз и объясню, что же все - таки это такое, этот MP3.

MP3 – это наиболее популярный формат хранения и передачи информации в цифровой форме, использующий компрессию сигнала. Формат MP3, или MPEG Audio Layer-3, был разработан компаниями Fraunhofer IIS и Thomson. По сравнению с WAV-файлами, являющимися копиями треков Audio CD (PCM, 16 bit, Stereo, 44,1 kHz), MP3-композиции занимают намного меньше места на диске. На обыкновенном CD-R/RW-бланке можно сохранить свыше 11 часов музыки вполне пристойного качества.
Для MP3 написано множество отличных программ (кодировщиков, проигрывателей и т. д.), налажено производство аппаратных (стационарных, карманных и автомобильных) плееров, каждый современный телефон поддерживает MP3-мелодии (и даже имеет встроенный плеер для их удобного воспроизведения). По сравнению со многими другими форматами сжатия аудио MP3 обеспечивает лучшее качество звучания и сегодня по своей популярности занимает, пожалуй, второе место после Audio CD.

Описание формата MP3

Формат сжатия аудиоданных MP3 (сокращение от MPEG Layer3) - один из первых популярных способов сжатия звука. Разработан немецкой компанией Fraunhofer IIS и позднее, при поддержке фирмы THOMSON, внедрён как часть видеоформатов MPEG1 и MPEG2. Обеспечивает высокое качество звука при сравнительно небольших размерах файла.

Технические сведения о формате MP3

Высокая степень сжатия в MP3 достигается за счёт достаточно сложного алгоритма кодирования. Используются как математические методы компрессии, так и особенности человеческого слуха (психоакустическая модель): эффект маскировки слабого звука одной частоты более громким звуком такой же или соседней частоты, понижение чувствительности уха к тихому звуку сразу после громкого, невосприимчивость к звукам ниже определённого уровня громкости.

Поток звука при кодировании разбивается на равные по участки (фреймы). Каждый из фреймов кодируется отдельно со своими параметрами и содержит заголовок, в котором эти параметры указаны. Сжатие может быть выполнено с разным качеством и соответственно размером конечного файла.
Степень сжатия характеризуется битрейтом (bitrate) - количество передаваемой за единицу времени информации. Файлы MP3 обычно закодированы с битрейтом от 64 до 320 килобит в секунду (kbps или kb/s), а также с переменным битрейтом (VBR) - когда для каждого фрейма используется свой, оптимальный для данного участка, битрейт.
Исходный сигнал с помощью фильтров разделяется на несколько частотных диапазонов, для каждого диапазона определяется величина маскирующего эффекта от соседних диапазонов и предыдущего фрейма, несущественные сигналы игнорируется. Для оставшихся данных для каждого диапазона определяется, сколькими битами можно пожертвовать, чтобы потери были ниже величины маскирующего эффекта. На этом работа психоакустической модели завершается, а итоговый поток дополнительно сжимается по алгоритму Хаффмана (аналогично RAR архиватору).

При битрейте 320 kbps применяется только итоговое сжатие, без психоакустического моделирования. Следует иметь в виду, что различные кодеки могут кодировать аудиосигнал по-разному, различия особенно проявляются на высоких частотах и низких битрейтах. В формате MP3 кодируется стереосигнал, при этом возможны несколько вариантов преобразования:

Dual Channel - каждый канал получает половину потока и кодируется отдельно - возможна запись двух абсолютно разных сигналов.
Stereo - каждый канал кодируется отдельно, но программа-кодер может использовать свободное место одного канала для размещения информации другого. Режим stereo выставлен по умолчанию в большинстве кодеров.
Joint Stereo (MS Stereo) - стереосигнал раскладывается на общий для обоих каналов и разностный. Имеет вариант - MS/IS Stereo с упрощённым разностным сигналом.

Сильные стороны формата MP3:

Высокая степень сжатия при приемлемом качестве звука.
Степень сжатия и качество может регулироваться пользователем.
Фреймовая структура удобна для передаче по сети, позволяет переход к любому месту файла.
Широкое распространение аппаратуры и программ. (Описание популярного формата аудиосжатия MP3)

Вступление

Этот самый популярный на сегодняшний день цифровой формат аудиосжатия, был разработан несколько лет назад небольшой немецкой фирмой Fraunhofer IIS. Европейская корпорация THOMSON активно поддержала новоявленный формат и приложила все усилия к его быстрейшему распространению. В частности при ее поддержке новичок стал одним из стандартов аудиосжатия семейства MPEG1, MPEG2 и получил название MPEG Layer3 или более привычное нам MP3.

Революция звука

Появление этого формата на свет уместнее всего назвать тихой революцией. Революцией – потому что до MP3 ни один формат звуковых файлов не мог обеспечить такое качество при таком относительно небольшом размере. Единственный на тот момент сетевой формат.RA (real audio) иначе чем издевательством над слухом не назовешь. MPEG Layer3 задумывался именно как "убийца" этого убогого монополиста, великана на глиняных ногах. MP3 – это формат, разработанный специально для сети Internet, для быстрой пересылки качественного звука куда угодно. Именно поэтому MP3 является потоковым форматом, что это значит будет рассмотрено в дальнейшем. Способность этого алгоритма сжатия уменьшать размер звуковых файлов практически без потери качества, выглядела по тем временам совершенно фантастически. Ведь даже при кодировании с максимальной шириной потока (bitrate) равной 320 kbs (килобит в секунду), а это качество звука практически неотличимое от оригинального, размер исходного WAV файла уменьшается в четыре раза!

Да, это была революция, но очень странная революция. Ведь этот уникальный алгоритм в начале своего существования висел буквально на волоске. Полное отсутствие рекламы, никаких проигрывателей музыки данного формата, кроме фирменного от Fraunhofer IIS, который отличался крайней убогостью дизайна, жутким управлением и непомерными системными требованиями. Прибавьте еще и колоссальные аппетиты самих разработчиков, которые хотели за свои кодеки (CODEC – COder/DECoder) довольно немалые суммы (схожая ситуация сейчас с некоторыми форматами семейства AAC) и отсутствие музыки как таковой, в отличие от солидных залежей музыки в формате RA. Эти факторы вполне могли загубить новорожденного сразу же после родов. И все любители хорошей музыки должны сказать огромное спасибо тем известным и безымянным разработчикам freeware MP3 CODEC, которые не дали создателю этого формата фирме Fraunhofer IIS из-за своей маркетинговой глупости и жадности погубить гениальное творение.

Так же следует отметить ту важную роль которую сыграл популярный проигрыватель WinAMP в распространении формата MP3. Этот плеер первым предоставил то удобство, которого так не хватало фирменным проигрывателям. Потом, как я уже говорил, этот формат заметила компания THOMSON, и с этого начался победный марш MP3 по всему миру.

МР3 изнутри: психофизиология звука

Данный формат использует крайне сложный алгоритм кодирования. В отличие от обычных архиваторов, которым нужно ухитрится сжать информацию таким образом, чтобы после извлечения из архива в ней не изменилось ни одного бита, MP3 преследует несколько иные цели. Помимо математических алгоритмов сжатия, в этом формате присутствует так же сложнейший алгоритм удаления ненужной звуковой информации, основанный на психолого-физиологических особенностях организма человека. Попытаюсь остановится на данном моменте несколько подробнее.

Как уже говорилось, MP3 является потоковым форматом. Это означает, что звуковая информация при кодировании разбивается на равные по продолжительности участки, которые называются фреймами. Все фреймы взаимно независимы. Каждый из этих фреймов кодируется отдельно со своими параметрами и имеет заголовок, в котором эти параметры описаны. При воспроизведении последовательность декодированных фреймов и порождает непрерывное звучание записанного звука.
Какие преимущества дает данный подход? Во-первых, возможность перемотки, так как возможен легкий переход к произвольному фрейму, и воспроизведение звука именно с этого места. Во-вторых, именно эта структурная особенность и делает MP3 по настоящему сетевым форматом. Загрузив первые несколько фреймов в оперативную память или дисковый кэш, проигрыватель начинает их воспроизводить, при этом одновременно подгружая новые фреймы, чем достигается непрерывность воспроизведения. И наконец, если вы не смогли целиком скачать MP3 файл из сети Internet, то ничего страшного, музыку все равно можно будет слушать, просто проигрыватель дойдет до того места, на котором оборвалась связь и остановится.

Так вот вернемся к нашим фреймам. При высоком качестве MP3, а это bitrate ~ 320 кbs, для кодирования фреймов применяются только математические алгоритмы сжатия. Качество при этом совершенно не страдает, но и размер уменьшается всего в четыре раза, то есть коэффициент сжатия такой, какой бы дал обычный архиватор; именно поэтому файлы формата МР3 практически не ужимаются обычными архиваторами. При уменьшении полосы пропускания (bitrate) до 256 kbs и ниже, в дело вступают те самые алгоритмы удаления "ненужных" звуков, которые основаны на особенностях восприятия звука человеческим ухом, так называемая "психоакустическая модель". Процессы удаления "ненужных" звуков называются квантованием . Чем меньше bitrate, тем жестче идет квантование.

По каким же критериям оценивается "нужность" и "ненужность" звуков? Подавляющее число кодеков выбрасывает звуки, которые считаются выходящими за порог слышимости человека. При этом за значение порога, так сказать de fakto, принимается величина равная 16kHz. Несмотря на то, что этот порог признан азбучной величиной и вписан во все учебники по физике, этот подход неверен. Люди весьма разнообразны по своим физиологическим особенностям. Кроме того, нужно учитывать, что у молодежи слуховой порог гораздо выше, чем у пожилых людей, и запросто может превышать эту среднестатистическую величину. Так же многое зависит от интенсивности сигнала. Следовательно, удаление частот выше 16kHz абсолютно неприемлемо для высоких битрейтов претендующих на CD качество, но вполне уместно для низких битрейтов, где качество приносится в жертву размеру.

Другим критерием, по которому оценивается "ненужность" звука, является условие основанное на такой особенности человеческого слуха, как неспособность большинства людей различать сигналы, по мощности лежащие ниже определенного уровня, причем этот уровень различен для разных частотных диапазонов. При использовании психоакустической модели кодирования MP3 CODEC автоматически выбрасывает маломощные, неслышимые частоты. К сожалению, опять таки, люди не одинаковы и те, кто в состоянии различить именно эти частоты, часто жалуются на потерю качества звучания при кодировании, тогда как среднестатистическое большинство этого не замечает.

Но самой главной особенностью психоакустической модели кодирования MP3 является так называемый эффект маскирования. Именно благодаря этому эффекту удается так сильно сжимать исходные аудиоданные. Суть этого эффекта в том, что слабый сигнал одного диапазона частот зачастую маскируется более мощным сигналом соседнего диапазона, если он присутствует в аудиозаписи, или мощным сигналом, предыдущего фрейма. Этот сильный сигнал вызывает временное понижение чувствительности уха к сигналу текущего фрейма. По сути, имеет место явление "временного оглушения". Для каждого звукового диапазона определяется величина маскирующего эффекта, создаваемого сигналом соседних диапазонов и сигналом предыдущего фрейма. Если маскирующий сигнал превышает мощность сигнала текущего диапазона, то данный диапазон сигнала не кодируется, что позволяет психоакустической модели удалить часть данных из этого фрейма. Для оставшихся данных каждого диапазона определяется, сколькими битами на фрейм мы можем пожертвовать, чтобы потери от дополнительного квантования были ниже величины маскирующего эффекта. Несомненно, все отмечали, что звук, кодированный при низких битрейтах, отличается крайней нечеткостью и глухостью. Это происходит из-за того, что при потере одного бита информации в общее звучания вносится шум квантования величиной порядка 6 dB.

Все эти ухищрения суммарно называются адаптивным кодированием. Используя тот факт, что подавляющее большинство людей не обладают идеальным слухом, технология адаптивного кодирования позволяет существенно уменьшить размер кодируемого файла выбросив наименее значимые с точки зрения слухового восприятия детали звучания.

Надо заметить, что в случае низких битрейтов кодирование начинается с адаптивного кодирования. После дополнительного квантования формируется итоговый поток, который затем и сжимается по алгоритму Хаффмана (аналогично алгоритму RAR).

Чем замечателен этот формат, так это тем, что степень сжатия, то есть, соотношение размер/качество полностью во власти пользователя. Ширина потока (bitrate) способна изменяться от наибольшего значения в 320kbs, до 64 kbs и ниже, соответственно варьируется и размер.

С технологиями сжатия используемых в MP3 CODEC мы ознакомились, настало время поговорить о разных битрейтах.

Качество требует жертв

Очевидно, что различные битрейты даже одного и того же CODECa дают далеко неодинаковое качество. Причем разные люди совершенно по-разному оценивают качество приемлемости одних и тех же битрейтов, высказывая свое собственное сугубо субъективное мнение. При оценке качественности звучания зачастую возникает путаница, так как многие путают факт наличия низкого или высокого уровня шумов с высоким или низким качеством сигнала. Такой дуболомный подход в принципе неверен, так как это характеристика обычной, некомпьютерной аппаратуры, которую некоторые лихо по аналогии переносят на цифровое аудио, забывая, что для компьютера это всего лишь характеристика конкретного программного MP3 плеера. Отсюда следует, что в некоторых случаях, сменив плеер можно существенно улучшить качество воспроизведения.

Так же, почему-то многие пользователи считают, что мнение профессионалов, так сказать "дегустаторов" от звука, обладающих хорошо развитым слухом и чувством фальши, не является авторитетным, а важно мнение середнячков со слухом отравленным дешевой аудиоаппаратурой уровня ESS. Это мнение может повлиять только на звание которое дают тому или иному CODECу – например "массовый", "народный", "популярный", но при оценке качественности кодировщика оно абсолютно неуместно.

При разработке формата MP3 его разработчики наняли команду профессиональных звуковых "дегустаторов", которые прослушали определенный набор тестовых композиций закодированных с разными битрейтами. Профессионалы единогласно указали, что битрейт 256kbs в большинстве случаев сохраняет качество звучания, которое практически не отличается от исходного. И так же единодушно указали, что уже битрейт 192kbs довольно ощутимо отличается от оригинала и не может претендовать на непогрешимость.

Но вы должны обратить внимание на оговорку "в большинстве случаев" которую эксперты сделали для битрейта 256kbs. В некоторых случаях, особенно при кодировании классической музыки этот битрейт проявляет себя не лучшим образом.

Если вы хотите точного соответствия сжатого файла оригиналу, пользуйтесь максимальный для кодирования CD Audio битрейтом - 320kbs. Коэффициент сжатия 4:1, для битрейта 256 kbs – 6:1. Размер несколько больше, зато качество смело можно считать непогрешимым.

Многие пользователи-меломаны уже создали себе обширные фонотеки на CDR или просто на винте, используя MP3 256kbs и 320kbs. Кстати, именно в этой связи повсеместно приобрели огромную популярность домашние компьютеры, оснащенные приводами CD-RW (пишущий CD-ROM).

Но самый популярный на текущий момент все же битрейт 128 kbs, который весьма быстро занял место формата RA. Причина такой популярности – в относительно небольшом размере (сжатие 12:1), что является определяющим фактором в условиях медленной передачи данных и дороговизны услуг провайдеров. Так же по размеру файла MP3 легко определить продолжительность звучания. У этого битрейта 1 минута звучания занимает примерно 1 мегабайт. Но качество у этого новоявленного "сетевого короля" на СD даже не претендует. Это качество средней аудиокассеты. В сети Интернет можно в основном найти MP3 только с битрейтом 128 kbs, MP3 с этим битрейтом и создавался первоначально как сетевой формат.

Путь к победе: триумф звука

После долгой раскачки данного формата, постепенно тысячи и тысячи пользователей наконец его оценили. Как грибы после дождя появилось множество сайтов, специализирующихся исключительно на распространении музыки в модном формате. Разумеется, практически все MP3-файлы были нелегальны или полулегальны, так как до пользователей не доходило, что распространяя купленную за свои деньги и переведенную в MP3 формат музыку, они нарушают законы об авторских и смежных правах. Или доходило, но... Но вот поймать и тем более наказать нелегальных распространителей оказалось невероятно сложно. Более того, благодаря небольшому размеру MP3 с bitrate 128 kbs оказалось возможным записать на один компакт-диск не 74 минуты музыки как раньше, а более 650 минут! Этим немедленно воспользовались пираты. Они стали производить диски типа "все альбомы хитовой группы на одном диске". Аудиозаписывающие компании стали нести убытки. Зачем покупать один альбом, если за те же деньги можно купить десять альбомов на одном CD?
Попытку побороть нелегальное распространение музыки MP3 недавно предпринял звукозаписывающий гигант RIAA. Но было уже поздно. MP3 индустрия достигла невиданного размаха. Стали появляться аппаратные мини-плееры с памятью на 32 мегабайта и возможностью подключения к компьютеру, их уже появилось более 40 моделей. Плееры для автомобилей на базе небольших по объему (1Гб) винчестеров. Даже звуковые карты с аппаратной поддержкой MP3. С этой волной бороться стало невозможно. MP3 стал первым признанным форматом хранения аудиоданных после CD-Audio. Это была победа.

Эта музыка будет вечной...

Пусть MP3 уже не лучший. Ему на смену идут новые формать: семейство AAC (advanced audio codec), VQF, PAC (perceptual audio codec). Но он был первым. Кроме того, многочисленная аудитория пользователей MP3 весьма консервативен, MP3 удалось глубоко поразить своих поклонников, тогда как его конкуренты способны их разве что слегка удивить. Так что думаю этому стандарту уготованы еще долгие годы существования, прежде чем его сменит более достойный.

Глоссарий

• MP3 (MPEG Layer3) - цифровой формат мультимедиасжатия семейства MPEG, предназначенный исключительно для кодирования звука. Имел предшественников в лице МР1 и МР2, отличатся высокой сложностью алгоритма, как следствие высокими требованиями к системным ресурсам. Лучший в своем классе по соотношению размер/ качество.
• CODEC - расшифровывается как COder/DECoder. Это не что иное как совокупность алгоритмов кодирования и декодирования звука.
• Bitrate - ширина потока. Количество бит, использующиеся для кодирования звукового потока. Измеряется в kbs, т.е. число килобит в секунду.
• Квантование – процесс удаления частот, не воспринимаемых обычным человеческим слуховым аппаратом (ухом).
• CD Audio - старейший формат цифрового звука, существует более 20 лет. Параметры 44Khz, 16-bit стерео.
• RA - формат, расшифровывается как Real Audio. Первый сетевой формат, обеспечивающий передачу и воспроизведение звука в реальном времени. Если сравнивать с МР3, то имеет битрейт 8 и 16 kbs, и соответственно ужасное качество звука.