Форматы сжатия аудиоданных с потерями

Способы хранения стереосигнала

По способу кодирования стереосигнала MP3-файлы делятся на два вида. Первый вид – это двухканальное кодирование. Каждый из стереоканалов кодируется отдельно, таким образом общий битрейт делится на два канала – например, при битрейте 320 Кбит/c на каждый канал приходится по 160 Кбит/с, а при популярном битрейте 192 Кбит/с – лишь по 96. Естественно, что при низком битрейте ухудшает качество записи.

Второй вид кодирования стереосигнала называется объединенное стерео (Joint Stereo). При кодировании вычисляется сумма правого и левого канала, а так же их разность. За счет совпадения частот, разность каналов требует гораздо меньше места для хранения в закодированном виде, чем сумма, поэтому сумме каналов отдается большая часть битрейта, в итоге качество записей, в сравнении с двухканальным стерео на сопоставимом битрейте, оказывается выше.

Еще один способ хранения сигнала, на этот раз монофонического – одноканальное кодирование. Если стереосигнал закодировать таким способом, то при воспроизведении оба канала записи будут звучать одинаково, а если сигнал будет изначально записан в монофоническом режиме, запись его в одном из стереорежимов так же ничего не даст.

Существует вариант MP3 (MPEG-2 Layer 3), поддерживающий до 6 каналов – эта версия MP3 появилась в 2004 году и называется MP3Surround.

ID3-теги

Помимо звуковой информации, MP3-файлы содержат некоторое количество данных о хранимых в них музыкальных произведениях. Эта информация находится в так называемых ID3-тегах. Она нужна, в основном, для того, чтобы, прослушивая музыку на MP3-плеере, вы могли бы видеть информацию о композиции. Так же с помощью ID3-тегов, которые содержат данные о жанре музыки, плеер может, например, автоматически загружать настройки эквалайзера.

Существует несколько версий ID3-тегов. Более старая, но все еще популярная версия ID3v1.1., а так же – различные варианты ID3v2.x. Поддержка ID3v1.1. стандартна для подавляющего большинства плееров, многие плееры поддерживают и вторую версию ID3.

Итак, по стандарту ID3v1.1. в MP3-файл могут быть записаны следующие сведения:

Track – номер записи в альбоме.

Title – название записи

Artist – исполнитель.

Album – название альбома.

Year – год создания записи.

Genre – музыкальный стиль записи – для этого поля существует несколько десятков предустановленных стилей.

Comment – комментарии.

Минусы ID3v1.1. заключаются в том, что эти теги имеют ограниченную длину, к тому же, блок информации располагается в конце файла, что неудобно при проигрывании музыки в потоковом режиме. Далее, формат можно критиковать за маленькое число тегов и за то, что для занесения в тег Genre установлен далеко не исчерпывающий список музыкальных жанров. В итоге появилась вторая версия ID3, которая постоянно развивается.

Данные в ID3v2.x расположены не в конце файла, а в начале, что удобно для потокового воспроизведения музыки (например, через Интернет), список тегов значительно расширен (в последней версии стандарта их более 80), к тому же, теперь в тег можно записать несколько мегабайт данных (реально даже несколько Кб вполне хватит для подробной информации о каком-то аспекте композиции), в результате ID3v2.x способен удовлетворить самых требовательных пользователей.

Для правки ID3-тегов существуют специальные программы, о которых мы поговорим в соответствующей лекции. На практике лишь несколько тегов обычно подвергаются правке. В частности, это название и исполнитель композиции, а так же ее жанр.

MP3Pro

В 2001 году компания Thomson анонсировала стандарт нового поколения MP3Pro. MP3Pro – это развитие формата MP3. Благодаря применению более совершенных алгоритмов кодирования (в частности – технологии SBR – Special Band Replication) он позволяет добиваться качества MP3-файлов, закодированных при битрейте в 128 Кбит/c на MP3Pro-битрейте битрейте в 64 Кбит/c. В ходе кодирования применяются улучшенные психоакустические модели. При кодировании звук разбивается на две полосы частот. Низкие частоты кодируются с помощью обычных методов MP3, а высокие – по методикам MP3Pro. В результате звук удается закодировать с высоким качеством на низких битрейтах – MP3Pro поддерживает ограниченный набор битрейтов, максимальный составляет 96 Кбит/c для кодирования стереосигнала.

Достоинства и недостатки MP3

Главное достоинство MP3 – это его огромная распространенность и популярность, сложившаяся исторически. Огромное количество устройств поддерживает воспроизведение MP3-композиций, невероятные объемы свободно (но не всегда законно) распространяемой MP3-музыки лежат в Интернет-архивах и в файлообменных сетях (не говоря уж о серверах многочисленных локалок). Пожалуй, почти каждый пользователь ПК может похвастаться коллекцией любимой музыки объемом в несколько гигабайт (или в несколько десятков гигабайт). При таком объеме MP3-композиций и при таком распространенности стандарта, конкурентам довольно сложно бороться с ним.

Однако, у MP3 есть недостатки. Например, это ограниченный 320 Кбит/с битрейт, невозможность профессионального применения (каждое новое сохранение раскодированной MP3-записи приводит к ухудшению ее качества). Еще один недостаток – это отсутствие в стандарте DRM-возможностей – то есть возможностей по управлению авторскими правами и защите информации от несанкционированного использования. MP3-композицию, скачанную где-нибудь или изготовленную самостоятельно, вы сможете прослушать на всем, что поддерживает MP3. Это не устраивает компании, занимающиеся продажей цифрового контента, да и самих музыкантов, чьими произведениями пользуются бесплатно.

Недостаток MP3, по крайней мере, достаточно сильно сжатых музыкальных файлов, заключается в заметном падении качества. Однако, судя по популярности и распространенности формата, вышеперечисленные недостатки не пугают пользователей, которые продолжают слушать, создавать и скачивать MP3-композиции. К тому же, одно из достоинств MP3 – доступность его практически на всех существующих компьютерных платформах, что не может не сказываться на популярности.

Кодируем MP3: Lame

Для кодирования MP3-файлов можно использовать различные кодеки. Так, среди них можно отметить известный кодек Lame. Начало разработки кодека приходится на 1998-й год, кодек продолжает развиваться и сегодня. В 2004 году Lame был признан лучшим кодеком для кодирования MP3-файлов с битрейтом равным и большим, чем 128 Кбит/c.

Lame распространяется бесплатно, его можно найти встроенным во множество приложений для работы со звуком. Здесь мне хотелось бы отметить установки кодека, подходящие для различных ситуаций, рекомендуемые музыкальным сайтом hydrogenaudio.com. Рекомендации даны для кодека Lame версии от 3.94 и выше. Ниже будут даны примеры для кодирования MP3 с использованием команд, вводимых в интерпретатор командной строки, однако вы без труда сможете перенести эти установки в графический интерфейс какой-нибудь программы для обработки музыки, которая поддерживает Lame. Утилиту командной строки для конверсии файлов в MP3 с помощью Lame можно найти на http://www.rarewares.org/mp3-lame-bundle.php (размер скачиваемого файла - 512 Кб) - там же можно скачать DLL-библиотеку для подключения к различным программам, работающим с аудио.Фактически, и утилита командной строки, и библиотека, а так же файлы справки, находятся в одном скачиваемом архиве.

Для наивысшего качества кодирования рекомендуется использовать битрейт CBR 320 Кбит/c (при конверсии с использованием интерпретатора командной строки используется параметр –b 320). При таком битрейте качество CD-композиции остается практически неизменным, его можно использовать для архивирования музыки, хотя для архивирования лучше всего использовать форматы сжатия данных без потери качества. Даже на 320 Кбит/c кодек вносит изменения в исходный файл, а кодеки сжатия без потерь полностью сохраняют исходную звуковую информацию.

Для получения высокого качества кодирования, пригодного для прослушивания на HiFi-аудиоаппаратуре и для MP3-плееров, использует другие установки. Как вы знаете, кодек помимо постоянного битрейта поддерживает переменный битрейт – VBR. VBR имеет несколько уровней качества – всего их десять, они пронумерованы от V0 (наивысший уровень качества) до V9 (низший уровень качества). Для создания файлов высокого качества подойдут уровни качества от V0 (-V0 --vbr-new (средний битрейт примерно 230 Кбит/c), V1 (-V1 --vbr-new (примерно 210 Кбит/c)), V2 (-V2 --vbr-new (примерно 190 Кбит/c)) и V3 (-V3 --vbr-new (примерно 175 Кбит/c)), причем, рекомендуется использовать способ кодирования VBR-New.

Для мобильного использования – то есть, например, для сотовых телефонов и так же для MP3-плееров, рекомендуются установки качества V4 (-V4 --vbr-new (примерно 160 Кбит/c), V5 (-V5 --vbr-new (примерно 130 Кбит/c) и V6 (-V6 --vbr-new (примерно 115 Кбит/c). Причем, V4 очень близок к установкам для кодирования высококачественного аудио, поэтому для подобных применений лучше всего использовать V5 и V6. Современные мобильные телефоны способны качественно воспроизводить музыкальные композиции, поэтому слишком занижать для них параметры файла не стоит. Битрейт в районе 128 Кбит/c может неплохо подойти и для MP3-плеера, особенно, если вы слушаете его, например, в автобусе или в метро по дороге на работу – окружающий шум, который, пусть слабо, но все же пробивается сквозь практически любые наушники, не даст вам в полной мере ощутить преимущества высоких битрейтов (в районе 200 Кбит/c) над более низкими.

Для кодирования голоса, радиопередач, для монофонического кодирования рекомендуется применять усредненный битрейт ABR до 100 Кбит/c. Например, для кодирования со средним битрейтом 80 Кбит/c нужно использовать команду --abr 80 (или аналогично настроить кодек с помощью графических элементов управления), для монофонического кодирования, например, голоса на 56 Кбит/c, можно использовать команду --abr 56 –mm или соответствующие настройки кодека.

Работа с утилитой командной строки Lame

Рассмотрим работу с утилитой командной строки. Сразу скажу, что для кодирования файлов существует немало других, более удобных приложений, однако умение работать с утилитой командной строки даст вам возможность при необходимости воспользоваться абсолютно всеми возможностями кодека Lame.

Для того, чтобы конвертировать файл из формата .WAV в формат *.MP3, скопируйте этот файл в рабочую папку кодека (в нашем случае это C:\Lame). После этого пройдите по пути Пуск_Выполнить и в появившемся окне наберите CMD – будет запущен интерпретатор командной строки. Перейдите в папку, где находится ваша копия Lame.exe – мы перешли в уже упомянутую папку C:\Lame (рис. 3.1.). Для перехода мы сначала перешли в корневой каталог диска C:\ командой CD C:\, а потом командой CD Lame перешли в каталог Lame диска C:\.

Теперь можно заниматься кодированием. Для начала попробуйте закодировать файл с параметрами по умолчанию (CBR, 128 Кбит/c) – для этого нужно набрать команду такого вида:

Lame <имя WAV-файла> <имя выходного MP3-файла>

В нашем случае WAV-файл имеет имя 1.WAV – команда выглядит так:

Lame 1.wav 1.mp3

На (рис. 3.2.) вы можете видеть результаты выполнения этой команды – кодек выводит информацию о проведенной операции, а в рабочей папке программы появляется файл 1.mp3.

Для того, чтобы закодировать файл с высоким качеством кодирования на битрейте CBR 320 Кбит/c используем команду:

Lame –h –b 320 1.wav 1.mp3

Для кодирования на VBR с качеством V0 используйте команду

Lame –h –v 0 1.wav 1.mp3

Все возможные комбинации команд описать просто невозможно – если у вас возникнет нужда в использовании утилиты командной строки для конверсии в MP3 – обратитесь к файлам справки, которые поставляются вместе с ней.

Работа с другими приложениями

Как мы уже говорили, для конверсии файлов в MP3 существует множество приложений. Здесь мы рассмотрим одну простую утилиту для конверсии в MP3. Она называется WinLame, скачать ее можно на http://winlame.sourceforge.net/download.php. Размер дистрибутива составляет около 1,5 Мб. Программа умеет конвертировать файлы не только в MP3, но и в другие форматы, о чем мы расскажем в соответствующих местах ниже.

Работа с программой построена в виде мастера. На первой странице нужно указать файлы для конверсии, на второй – выбрать кодек, на третьей (рис. 3.3.) выбрать параметры кодека.

Первый пункт в списке – Custom Settings (Пользовательские установки) – выбрав его, вы попадете на следующее окно, где можно настроить параметры кодека самостоятельно. Другие пункты содержат предустановки кодека, которых хватит для большинства обычных применений. Так, установка High Quality: HiFi, Home or quiet Listening позволяет получить высококачественные файлы для HiFi-аппаратуры, установка Archiving: Best Quality позволяет закодировать файлы с максимально возможным качеством, а установка Portable: background noise and low bitrate requirement, small sizes предназначена для кодирования файлов, которые планируется применять в мобильных устройствах.

Еще одна утилита называется RazorLame. Ее архив размером 324 Кб можно скачать с сайта http://www.dors.de/razorlame/download.php. Архив не включает в себя кодек Lame, поэтому для нормальной работы утилиты нужно скопировать в ее папку файл Lame.exe (именно тот файл, который в примере выше мы скачивали с http://www.rarewares.org/mp3-lame-bundle.php).

После добавления файлов в окно программы с помощью кнопки Add (добавить) (рис. 3.4.) вы можете настроить параметры кодека.

Для настройки параметров кодека, нажмите на кнопку Lame на панели инструментов программы. Появившееся окно настройки параметров (рис. 3.5.) содержит исчерпывающие настройки кодека – ваших знаний на данный момент вполне хватит для того, чтобы настроить эти параметры, если вы хотите глубже разобраться с кодеком – посмотрите уже упоминаемую документацию к Lame.

После того, как все настроено, можете нажимать на кнопку Encode (Кодировать) для начала процесса кодирования.

Мы довольно подробно рассмотрели работу с MP3, однако, вместе с MP3 существует еще немало аудиоформатов достойных нашего с вами внимания. А раз так – продолжим разговор о форматах, поговорим об интенсивно продвигаемом фирмой Microsoft формате WMA.

Помимо вышеописанных с LAME, а так же – со многими другими кодеками может работать универсальная программа для кодирования файлов Multi Frontend – ее можно скачать на http://members.home.nl/w.speek/multi.htm. Размер программы - всего 60 Кб, рспространяется она бесплатно. На странице программы есть обширный список кодеков, которые она поддерживает со ссылками на сайты этих кодеков – для работы с кодеками вам придется скачать их и скопировать их исполняемые файлы в папку программы.

WMA

WMA, или Windows Media Audio – это закрытый стандарт, разработанный компанией Microsoft для хранения аудиоданных. На самом деле существует четыре различных стандарта, говоря о которых обычно употребляют наименование Windows Media Audio.

Наиболее часто под аббревиатурой WMA подразумевается кодек WMA Standard – изначально он разрабатывался как конкурент MP3. В результате немалых усилий со стороны Mirosoft WMA сегодня можно назвать одним из наиболее распространенных форматов после MP3. Например, WMA поддерживает огромное количество плееров. Однако, у WMA, вследствие его закрытости, плохо с поддержкой не-Windows систем. Фактически, лишь пользователи Windows могут комфортно пользоваться WMA.

Файлы формата WMA имеют расширение *.wma.

WMA 7 (его еще называют WMA Standard v1) появился в 1999 году. На сегодняшний день наиболее новая реализация кодека – это WMA 9.2., который входит в состав Windows Media Player 11. WMA поддерживает типы битрейта CBR, VBR и ABR (мы говорили о них выше), а сам битрейт может быть от 5 Кбит/с до 320 Кбит/с с поддержкой стереозвука.

Что касается качества сжатия, то WMA способен создавать файлы меньшего размера, но практически такого же качества, как сопоставимого MP3. По качеству он конкурирует с такими форматами, как OGG Vorbis и AAC, однако, говорить об однозначном преимуществе WMA над MP3 нельзя, так же как и об однозначно сильной конкуренции с другими схожими форматами. Говоря о WMA Standard, можно сказать, что он стоит на одном уровне с MP3, а чаще – даже выше, чем MP3, и, в то же время, составляет конкуренцию другим форматам. На высоких битрейтах WMA и MP3 практически идентичны, а вот на низких WMA выигрывает у MP3 в качестве. Поэтому, если у вас нет каких-либо особых требований к музыкальным композициям, и ваш плеер поддерживает WMA – этот стандарт будет отличным выбором.

Microsoft внедрила в WMA поддержку DRM – цифровой системы управления авторскими правами, что позволяет продавать защищенные композиции, используя специальные сервисы. Поддержка DRM, как мы уже говорили, неоднозначна. С одной стороны – это защита авторских прав, а с другой – мало кому нравится привязка композиции к конкретному компьютеру, группе компьютеров, или ограничение ее срока действия.

Как мы уже говорили, существует несколько вариантов WMA. Помимо наиболее распространенного и популярного WMA Standard, есть WMA Professional (WMA Pro). WMA Pro – это стандарт, который разрабатывался как конкурент для AAC, Dolby Digital и DTS. Он основан на совершенно других алгоритмах кодирования, нежели WMA Standard, что позволяет ему, в частности, добиваться более высокого качества даже на более низких битрейтах. Стандарт поддерживает частоту дискретизации 96 кГц при 24-битной разрядности для 8 каналов (аудиоконфигурация 7.1). В Windows Media Player 11 входит WMA Pro версии 10. WMA Pro поддерживают очень немногие MP3-плееры, например – Microsoft Zune.

Следующий вариант WMA – это WMA Lossless – кодек, который позволяет сжимать аудиоинформацию без потери данных. Он создавался как конкурент таким форматам сжатия без потерь, как Flac, ALAC, WavPack и т. д. Кодек так же не пользуется пока широкой поддержкой производителей, однако у Toshiba есть модели, которые умеют с ним работать, и, естественно, его поддерживает программный проигрыватель Windows Media Player.

И, наконец, четвертый вариант WMA называется WMA Voice и предназначен для кодирования голоса на низких битрейтах.

Преимущества и недостатки WMA

Пожалуй, здесь имеет смысл говорить о преимуществах и недостатках WMA Standard перед MP3, так как эти форматы рассматриваются как непосредственные конкуренты. Преимущества WMA в том, что он способен давать более высокое качество звучания, чем MP3 на сопоставимых битрейтах, в особенности, на таких битрейтах, которые "убийственно" действуют на многие записи в MP3 (например, ниже 128 Кбит/c). В то же время, при сопоставимом качестве, WMA-файлы занимают меньше места, чем MP3. Неоднозначным плюсом можно назвать DRM-систему, встроенную в эти файлы. С одной стороны, хорошо то, что она позволяет покупать эти файлы в Online-магазинах, с другой, ограничивает свободу пользователя. В целом, конечно же, DRM – это плюс. В плане поддержки плеерами, форматы практически равны, хотя MP3-плееры, не поддерживающие WMA, все же встречаются, особенно – среди достаточно старых моделей, но если вы покупаете новый плеер, то он, поддерживая MP3, с высокой долей вероятности будет поддерживать и WMA.

То есть, если взять плеер, который умеет проигрывать и MP3 и WMA и одну и ту же композицию, закодированную в MP3 и WMA, то, скорее всего, есть смысл выбирать WMA-композицию – она будет меньше, чем MP3, и, возможно, качественнее. В то же время, учитывая популярность MP3 и огромное количество MP3-композиций, окажется, что несмотря на некоторые преимущества WMA, MP3 еще долго будет жить и здравствовать. Скорее всего, в недалеком будущем лидировать будут не MP3 и не WMA (по крайней мере, не WMA Standard), а какие-то другие, более продвинутые форматы сжатия цифрового звука.

Ну а мы продолжаем разговор о форматах цифрового аудио, рассмотрим еще один интересный стантарт – Ogg Vorbis.

Кодируем WMA: Windows Media Encoder

Для кодирования в WMA существует множество инструментов. Так, кодировать WMA умеют многие программы для работы с аудио. Microsoft выпустила специальный программный продукт для создания WMA-файлов. Он называется Windows Media Encoder и распространяется бесплатно – скачать его дистрибутив размером около 9,5 Мб можно на http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia/forpros/encoder/default.mspx. Помимо кодирования аудиофайлов, программа умеет работать и с видеофайлами, однако этой части ее функциональности мы касаться не будем.

Итак, запустив Windows Media Encoder, мы увидим окно для выбора желаемого действия (рис. 3.6.).

Здесь нас интересует пункт Convert a file (Конвертировать файл). При желании вы можете отключить показ этого окна, сняв галочку Show this dialog box at startup (Показывать это диалоговое окно при запуске) – тогда вы сразу увидите основное окно программы, которого мы коснемся чуть позже.

Итак, выбрав пункт Convert a file, мы нажимаем кнопку OK и переходим к следующему окну мастера – оно содержит поля для выбора конвертируемого и результирующего файлов. Следующее окно (рис. 3.7.) предназначено для выбора типа распространения данного файла, которое, фактически, связано с его будущим использованием.

В нашем случае, так как кодируем мы для портативных устройств, для MP3-плееров, лучше всего выбрать параметр Hardware devices (CD, DVD, portable) (Аппаратные устройства (CD, DVD, портативные устройства)). На следующем этапе работы мастера нам предложат выбрать качество кодирования аудио (рис. 3.8.).

Здесь наибольший интерес представляет список Audio (Аудио) – на рисунке он показан в развернутом виде. Нас интересуют две установки. Во-первых, это CD quality audio (Аудио CD-качества). Как можно видеть, для кодирования используется переменный битрейт 64 Кбит/c. Как вы знаете, при таком битрейте WMA действительно способен обеспечить CD-качество воспроизведения при сравнительно скромных размерах файла. Если в ваши задачи входит получить как можно более высокое качество записи при как можно меньшем размере, то эта установка оптимальна. Однако, если вы готовы на увеличение размера файла – кодируйте с использованием установки High definition quality audio (Аудио HD-качества), но не забудьте убедиться, поддерживает ли ваш плеер WMA-файлы такого качества. После этого уже можно нажимать на кнопку Готово – начнется процесс кодирования, либо можно еще раз нажать Далее, заполнить информацию о кодируемом файле, и, убедившись в том, что все введено верно, начать кодирование.

После старта кодирования вы увидите основное окно программы, которое будет содержать информацию о ходе кодирования (рис. 3.9.), а после завершения сможете просмотреть отчет о кодировании.

После того, как работа кодера будет завершена, вы сможете начать новую сессию кодирования – для этого в окне, изображенном на рис. 3.9., выберите пункт меню File_New (Файл_Новый) – сразу же появится уже известное вам окно мастера кодирования.

Использование другого ПО для кодирования WMA

Как уже упоминалось, кодировать WMA могут многие программы. Некоторые из них мы рассмотрим далее, а здесь предлагаю взглянуть на уже описанную утилиту WinLame, которая, кроме MP3, может кодировать и WMA-файлы. Для этого на этапе выбора кодека следует выбрать Windows Media Audio Encoder, а на следующем этапе настроить его параметры (рис. 3.10.).

Как видите, здесь доступны всего две установки – одна из них позволяет задавать постоянный битрейт (Constant Bitrate), а другая – уровень качества переменного битрейта.

Еще одна утилита дя кодирования WMA – универсальная ImTOO Audio Encoder – мы рассмотрим ее немного ниже.

Ogg Vorbis

Ogg Vorbis – это свободный, непатентованный стандарт сжатия аудиоданных с потерями, который создан Xiph.Org Foundation (Xiph. расшифровывается как Xiphophorus). Формат задумывался как конкурент всех существующих платных аудиоформатов, сходных с ним. Действительно, у Ogg Vorbis есть на это причины. Так, в плане сжатия аудиоданных, формат похож на MP3, однако используемые им алгоритмы и психоакустические модели отличаются от MP3 и конкурентов (по некоторым данным – они более качественные, что, как результат, дает более высокое качество звучания на сопоставимых битрейтах), в результате разработчики Ogg Vorbis получили совершенно новый стандарт, которым совершенно бесплатно могут пользоваться все желающие. Однако, не только бесплатность – сильная черта Ogg Vorbis.

Формат пользуется поддержкой многих производителей MP3-плееров, некоторые DVD-плееры поддерживают его (причем, их число стремительно растет) он набирает популярность в Интернете, его используют для хранения звуков в компьютерных играх. Например, его используют такие компании, как Epic Games, Crystal Dynamics, Croteam, Pyrogon, PopCap Games, EA Games.

Несмотря на то, что Ogg Vorbis имеет всего несколько лет от роду, он поддерживается практически всеми существующими операционными системами, что делает его похожим на MP3 и, теоретически, дает возможность на широкое распространение.

Ogg Vorbis имеет характеристики, которые приближают его к таким серьезным форматам, как WMA Pro или DTS. В частности, он поддерживает до 255 каналов. То есть, например, в этом формате вполне может быть закодировано DVD-аудио формата 5.1. Далее, каждый канал может содержать аудиоданные с частотой дискретизации до 192 кГц и разрядностью до 32 бит. Если говорить о битрейте формата, то он использует переменный битрейт, а максимум может доходить до 700 Кбит/c.

Однако, для обозначения качества записи, Ogg Vorbis создал собственные показатели – они обозначаются в виде Qx (например, Q5, качество может изменяться от -2 до 10). Чем выше "x" - тем выше качество.

Ogg Vorbis изначально разрабатывался с учетом возможности потокового воспроизведения, поэтому он отлично подходит для распространения музыки через Интернет.

Ogg Vorbis имеет хорошо проработанную систему тегов, которая позволяет вставить в музыкальный файл практически любую дополнительную информацию. Файлы Ogg Vorbis имеют расширение .ogg.

Что касается качества и размеров файлов в сравнении с MP3, то при сравнимом качестве Ogg-файлы занимают меньше места.

OGG-файл – это контейнер, который может содержать аудиоданные различных типов. Так, наиболее часто для хранения музыкальных композиций в OGG-файлах используется кодек Vorbis – именно поэтому OGG Vorbis так называется. Для кодирования речи на низких битрейтах OGG может использовать кодек Speex, при кодирования без потерь в OGG-файлах могут храниться FLAC-данные.

В итоге получается, что формат Ogg – это отличная альтернатива и MP3 и WMA, не исключено, что именно за ним – будущее цифровой музыки. Точной информации об использовании DRM-систем вместе с Ogg Vorbis нет, однако, учитывая универсальность формата, можно предположить, что разработчикам не составит особого труда встроить цифровую систему защиты авторских прав в Ogg-файлы.

Для производителей техники и разработчиков преимущества Ogg Vorbis очевидны – вместе с высоким качеством закодированного материала они получают возможность экономить деньги – ведь использование любого платного формата (того же MP3) предусматривает патентные отчисления, а пользоваться Ogg Vorbis можно совершенно бесплатно.

Подробности о формате можно узнать на http://www.vorbis.com/.

Кодирование Ogg Vorbis: aoTuV

Кодек aoTuV считается одним из лучших альтернативных OGG Vorbis-кодеков. Скачать его можно на сайте http://www.geocities.jp/aoyoume/aotuv/. Кодек представляет собой утилиту командной строки, которая умеет кодировать лишь 16-битные PCM WAV-файлы. Как и другие альтернативные кодеки для OGG Vorbis, aoTuV ориентирован на достижение максимального качества кодирования. Скачав и распаковав архив с программой (он занимает всего 177 Кб), вы должны запустить интерпретатор командной строки (как с ним работать, описано выше, при разговоре о кодеке Lame для MP3-файлов), войти в папку с кодеком, туда же нужно предварительно скопировать файлы, которые вы собираетесь конвертировать. После этого наберите команду вида: venc –qx имя_файла.wav. Здесь qx обозначает качество файла – чем выше качество – тем выше битрейт. Вот, как выглядит работа с aoTuV (рис. 3.11.).

В табл. 3.2. приведены установки качества для Ogg Vorbis-кодеков (в частности, эти установки справедливы именно для aoTuV, другие кодеки, например, могут не поддерживать самых низких битрейтов) и соответствующие им битрейты. Рассматриваются лишь битрейты для кодирования 44,1 кГц стереофайлов, конечно, в Ogg Vorbis могут быть закодированы и другие файлы, например, это доступно для различных утилит кодирования в Ogg Vorbis.

Причем, даже тот битрейт, который указан в таблице, может варьироваться.

Другие утилиты для кодирования OGG Vorbis

Кодировать Ogg Vorbis могут очень многие утилиты. Здесь упомянем возможности по кодированию Ogg Vorbis-файлов уже известной вам утилиты WinLame. Так, после подготовительных действий вам нужно выбрать Ogg Vorbis Encoder в окне выбора кодека, после чего вы сможете настраивать его параметры (рис. 3.12.).

Здесь возможна настройка кодека несколькими способами. Так, по умолчанию предлагается настроить качество кодирования – активирована установка Quality Settings (Установки качества), перемещая бегунок между значениями Worst (Наихудшее качество) и Best (Наилучшее качество) можно изменять уровень качества – этот уровень и соответствующий ему битрейт отображаются справа от бегунка. Другие способы настройки скрыты в группе параметров Bitrate Settings (Установки битрейта) – так, здесь можно выбрать установку Variable Bitrate (Переменный битрейт), и в полях minimum Bitrate (Минимальный битрейт) и maximum Bitrate (Максимальный битрейт) указать желаемые уровни битрейта. Установка Average Bitrate (Средний битрейт) предусматривает установку так называемого номинального битрейта – путем модификации параметра nominal Bitrate (Номинальный битрейт). И, наконец, установка Constant Bitrate (Постоянный битрейт) предусматривает использование постоянного битрейта для кодирования файла и так же предусматривает модификацию поля Nominal Bitrate.

После того, как мы обсудили бесплатный, качественный и весьма перспективный формат Ogg Vorbis, предлагаю поговорить об еще одном известном и популярном формате – AAC.

AAC

Формат AAC – Advanced Audio Coding – изначально разрабатывался как преемник MP3. Это – современный стандарт сжатия аудиосигнала с потерями. В его разработке приняли участие такие фирмы и организации, как Dolby, Fraunhofer , ATT, Sony и Nokia. Первый вариант стандарта появился в 1997 году – он назывался MPEG-2 Part 7. Позже стандарт постоянно дорабатывали и улучшали. Сегодня существует несколько версий стандарта.

AAC значительно лучше справляется с кодированием аудиосигнала, нежели MP3 – эта разница особенно сильно заметна на низких битрейтах. В стандарт внесено множество улучшений – например, он поддерживает многоканальность (до 48 каналов), поддерживает более высокие частоты дискретизации, битрейты и так далее. В целом, стандарт претерпел весьма серьезные изменения в сравнении с MP3.

Пожалуй, решающей особенностью AAC, которая повлияла на его распространение, стала поддержка DRM. В основном, распространением AAC обязан компании Apple, которая сделала его основным форматом для своих плееров iPod – как мы уже говорили, эти плееры пользуются огромной популярностью, в результате, приобретает известность и AAC.

Файлы AAC упакованы в MP4-контейнеры и имеют различные расширения в зависимости от типа содержащегося в них контента. Так, файлы, содержащие незащищенные записи, имеют расширение .m4a, файлы, защищенные системой DRM, имеют расширение .m4p, а .m4b – файл поддерживающий закладки – в таких файлах чаще всего распространяются аудиокниги.

Помимо iPod’ов, AAC используется как стандартный звуковой формат для Sony PlayStation 3. Так же формат AAC поддерживают MP3-плееры Microsoft Zune, некоторые плееры от SanDisc и Sony, некоторые сотовые телефоны Nokia, Motorola, Samsung, Sony Ericsson, BenQ-Siemens, Philips.

В целях повышения привлекательности формата для продавцов цифрового контента, они могут продавать AAC-записи или транслировать их без каких-либо лицензионных отчислений. Однако, для разработчиков AAC-кодеков и другого подобного ПО, работа с AAC не бесплатна.

В итоге можно сказать, что AAC – это вполне конкурентоспособный современный аудиоформат, который, все же, не пользуется такой же огромной популярностью, как менее совершенный MP3. Более того, если рассмотреть "большую четверку" аудиоформатов, кодирующих данные с потерей качества – а именно – MP3, WMA, Ogg Vorbis и AAC, то, MP3, бесспорно, будет на первом месте по распространенности, второе место можно отдать WMA и Ogg Vorbis (что интересно различные исследования показывают то большую распространенность WMA, нежели Ogg Vorbis, то обратную ситуацию, поэтому отдадим им второе место), ну а третье – AAC.

Работа с AAC: подробности об iTunes

Кодировать AAC могут не очень много программ. Пожалуй, основной инструмент для кодирования – это фирменная программа, предназначенная для работы с плеерами iPod, и, помимо кодирования, поддерживающая множество других возможностей. Программу iTunes можно бесплатно скачать на http://www.apple.com/itunes/download/.

Программа умеет копировать треки с CD-дисков и конвертировать их в формат AAC, так же она умеет конвертировать другие форматы файлов в AAC, она служит инструментом для хранения файлов, для записи файлов в плеер, для прослушивания онлайновой музыки.

Для начала, при запуске iTunes предлагает провести поиск в системе на предмет музыкальных файлов формата AAC, MP3 и WMA и предлагает автоматически конвертировать незащищенные WMA-файлы в формат AAC (рис. 3.13.).

После запуска окно программы будет иметь такой вид (рис. 3.14.).

Левую часть окна занимает список групп музыкальных композиций, хранящихся на ПК, плейлистов, ссылка для запуска подключения к iTunes Store. Надо отметить, что программа имеет замечательную русифицированную документацию, поэтому разобраться в тонкостях работы с ней вы без труда сможете самостоятельно. Здесь мы лишь рассмотрим основы работы, которые позволят вам начать работу и эффективно изучить программу.

Для того, чтобы подключиться к iTunes Store, нужно, чтобы ваш ПК был подключен к Интернету. Убедившись, что это так, нажмите на кнопку Войти, которая расположена в правом верхнем углу окна, изображенного на (рис. 3.14.) Вам предложат ввести имя и пароль, либо завести новую учетную запись (рис. 3.15.).

Нажмем на кнопку Создать новую учетную запись – после этого вам останется лишь создать учетную запись (не забудьте записать имя пользователя и пароль). Когда у вас будет учетная запись и в окно программы будет загружена информация из iTunes Store, вы сможете купить музыку, видеофильмы, игры для плееров iPod.

Для конверсии файлов из различных форматов в AAC нужно перейти в раздел программы Музыка. После этого выполните команду меню Файл_Добавить файл в фонотеку. Появится окно для поиска файлов, в котором нужно выбрать интересующие вас файлы. Далее, когда файлы появятся в списке композиций, выделите нужный файл (или файлы – для этого щелкайте по их названиям в списке, удерживая клавишу CTRL на клавиатуре), щелкните по нему правой кнопкой мыши и в появившемся меню выберите пункт Конвертировать (рис. 3.16.)

После начала конверсии в верхней части окна программы будет отображаться информация о ее ходе. Когда завершится конверсия первого файла, запустится его вопроизведение, а конверсия остальных будет продолжаться. По завершении обработки файлов новые файлы в формате AAC отобразятся в том же списке, в котором были исходные файлы.

Для того, чтобы найти конвертированные файлы в файловой системе Windows (то есть – на вашем жестком диске, например, для того, чтобы куда-нибудь их скопировать, нужно щелкнуть правой кнопкой мыши по строке, содержащей интересующий вас файл и в появившемся меню выбрать пункт Показать в Windows Explorer – будет открыта папка, содержащая эти файлы – напомню, что они будут иметь расширение *.m4a.

Программа, помимо работы с файлами на диске, умеет сохранять Audio-CD, кодируя их треки в формат AAC.

Конверсия AAC в другие форматы

Формат AAC поддерживают сравнительно немногие программы для кодирования аудиофайлов. Причем, речь идет о кодировании не в формат AAC – iTunes – одна из немногих программ, которая кодирует в AAC. Обратный процесс – то есть кодирование из AAC в другие форматы, доступен в сравнительно большом количестве ПО. В частности, это программа ImTOO WMA to MP3 Converter – несмотря на то, что в названии программы отсутствует упоминание AAC, она умеет конвертировать файлы этого формата в другие. В частности, программа умеет конвертировать файлы из форматов WAV, AU, AIFF, M4A, MP4, APE, OGG, AAC, MP2, VQF, FLAC в форматы MP3 и WMA.

Программу (пробную версию) можно скачать на http://www.share2.com/audio/wmatomp3converter.htm, размер дистрибутива составляет порядка 2,5 Мб, полная версия программы стоит $19.

Главное окно программы (рис. 3.17.) содержит список файлов, предназначенных для конверсии. Для того, чтобы добавить файлы в список, нужно нажать на кнопку Add (Добавить) и с помощью стандартного окна поиска файлов найти нужные файлы.

После выбора файлов, вам нужно будет настроить параметры кодека – в поле Encoder (Кодек) нужно выбрать кодек – пожалуй, здесь наиболее интересные кодеки – уже известный вам Lame и кодеки для WMA-файлов. Кнопка Settings (Установки) ведет к параметрам кодека, в поле Output Folder (Выходная папка) можно настроить путь к папке, в которую будут копироваться готовые файлы.

После всех настроек достаточно нажать на кнопку Encode (Кодировать).

Конверсия видео для iPod

Многие модели iPod, помимо воспроизведения аудиофайлов, ориентированы на просмотр видео. Давайте рассмотрим программу, которая может помочь вам в кодировании видео для iPod. Это - MP4 Converter – ее пробную версию размером 2,8 Мб можно скачать на http://www.share2.com/videoconverter/mp4converter.htm. Полная версия стоит около $29.

Программа умеет конвертировать файлы форматов AVI, MPEG, WMV, ASF, ASX, VOB в MP4. Работа с ней (рис. 3.18.) предельно проста – для конверсии достаточно добавить файлы в список кодирования, при необходимости настроить кодеки (их настройки скрыты за кнопкой Options (Свойства)), причем, значения по умолчанию подходят для большинства случаев, и, после всех этих действий, нажать на кнопку Convert (Корвертировать).

В ходе конверсии в нижней части окна программы будет отображаться информация о ней.

Помимо вышеперечисленных форматов сжатия аудиоинформации с потерями есть множество других. Как правило, они распространены гораздо слабее, хотя, все равно, могут представлять определенный интерес. Ниже мы рассмотрим один из таких форматов.

VQF

Формат сжатия аудиоинформации с потерями VQF правильнее будет называть SoundVQ – именно под таким названием компания Yamaha выпустила на рынок формат TvinVQ, разработанный компанией Nippon Telegraph and Telephone Corporation. Название VQF появилось благодаря расширению .vqf, которое имеют SoundVQ-файлы.

Итак, формат VQF поддерживает CBR-кодирование на битрейтах 80, 96, 112, 128, 160 и 192 Кбит/с. Причем, в сравнении с MP3, VQF-файлы, имеющие сходное качество, занимают на 30-35% меньше места. VQF-файл с битрейтом 96 Кбит/c звучит так же, как 128-Кбит/c MP3-файл, однако за счет того, что в VQF применяются другие алгоритмы сжатия, звучание немного различается. Создается впечатление, что VQF-кодировщик немного "сглаживает "звук.

Минусы формата в сравнении с MP3 заключаются в том, что VQF – закрытый формат – в результате у производителей техники возникают сложности с его поддержкой. К тому же, он требует больших вычислительных ресурсов для воспроизведения. Видимо, именно поэтому VQF не пользуется популярностью у производителей MP3-плееров – по крайней мере среди современных моделей найти плеер с поддержкой VQF нам не удалось.

Кодирование в формат VQF: ImTOO Audio Encoder

Для кодирования в формат VQF можно использовать универсальную утилиту ImTOO Audio Encoder. Скачать ее пробную версию можно на http://www.share2.com/audiomp3encoder.htm. Дистрибутив занимает 2,5 Мб, полная версия стоит $23. Программа поддерживает большое количество аудиоформатов: MP3, WAV, WMA, AAC, OGG, M4A, APE, VQF, FLAC, умеет извлекать аудиотреки из видеофайлов.

Мы уже обсуждали утилиту от ImTOO – работа с Audio Encoder организована аналогичным образом (рис. 3.19.) – первым делом вы добавляете в список кодируемых файлов нужные файлы, потом выбираете кодек (в нашем случае это NTT VQF Encoder), настраиваете его (в случае с VQF доступные настройки заключаются в выборе битрейта на канал и количества каналов) и нажимаете на кнопку Encode (Кодировать)

Выводы

В этой лекции мы познакомились с основами цифрового кодирования звука и обсудили форматы сжатия аудиоинформации с потерями. В следующей лекции мы обсудим сжатие аудиоданных без потерь.