Другие форматы

WAV. Формат WAV является метаформатом для данных лю­бого типа. Имеет стандартный заголовок и описания областей данных, которых может быть несколько, способ же кодирования аудиосигнала может быть каким угодно. Вполне могут содер­жаться данные, не имеющие отношения к аудио.

Каждый метод кодирования, указываемый в заголовке, имеет собственный идентификатор, в соответствии с которым Windows и определяет, установлен ли кодек для работы с данным фай­лом, и если установлен — подключает его.

Кодеки, индивидуальные для каждого подформата, регистри­руются в системе при их установке, после чего становится возможным использовать WAV-файлы, содержащие аудиоданные в форматах, поддерживаемых данными кодеками.

Стандарт МРЗ не определяет никакого точного стандартного математического алгоритма кодирования, его разработка целиком и полностью остается на совести разработчиков кодеров. Вместо этого он определяет общую схему процесса кодирования, а также формат закодированного фрейма. Сами последователь­ности фреймов могут передаваться потоком (streaming) или хра­ниться в файлах.

Часто к последовательности фреймов добавляют стандартный заголовок мета-аудиоформата WAV и получается то, что называют WAV-МРЗ.

VQF Этот формат разработан компанией NТТ. Алгоритм кодирования широко не разглашается, но если сравнить результаты кодирования в форматах VQF и МРЗ, то можно заключить, что алгоритмы имеют очень мало общего и основаны на совер­шенно разных подходах к сжатию звука.

Самая сильная сторона формата — степень сжатия. VQF-файл с компрессией 80 кбит/с по качеству идентичен МРЗ-файлу, записанному в 128 кбит/с, степень сжатия превос­ходит МРЗ более чем на 30 %. Главный недостаток алгоритма — высокое потребление системных ресурсов.

WMA. В 1998 г. компания Voxware присоединилась к проекту TwinVQ и в его составе участвовала в разработке формата VQF. Через некоторое время компания отделилась от проекта и на ос­нове разработок VQF создала новый формат, получивший назва­ние Voxware Audio Codec 4.0. Он стал первым алгоритмом сжа­тия, обеспечивающим качество 128 кбит/с МРЗ-файлов при цифровом потоке в 64 кбит/с.

OGG Vorbis. Этот формат был опубликован летом 2000 г. В это же время появилась бета-версия его кодера. После втрое более медлительного по сравнению с WMA процесса кодирова­ния на выходе при 128 кбит/с получается звук, близкий к ориги­нальной записи.

В файле OGG может содержаться до 255 каналов, т. е. мож­но кодировать многоканальные потоки вроде Dolby Digital. Кро­ме того, в OGG-файлы можно встраивать графические изобра­жения и тексты, которые могут возникать по ходу воспроизве­дения.

МРЗРrо. Создателем МРЗРrо является частная компания Coding Technologies. Созданная в 1997 г., компания занимается Разработкой и маркетингом кодеков на основе технологии SBR (Spectral Band Replication). У Coding Technologies два солидных стратегических партнера — Fraunhofer Institute и Thomson Multimedia.

Прежде всего своим появлением она обязана возникновению потребности передачи цифровой музыки в реальном времени через Internet (Internet-радио и т. д.), а также для мобильных копьютеров и различных портативных цифровых плейеров. Ограниченная скорость передачи или малый объем памяти вынуждают использовать низкие битрейты при сжатии музыки применяя форматы МРЗ или ААС. Использование более скоро­стных способов связи, таких, как ISDN или xDSL, не обеспечи­вает постоянного потока данных из-за перегрузки сети Internet

Формат МРЗ Pro в отличие от стандартного МРЗ содержит два потока, один из которых обычный Layer III-поток, а второй содержит информацию, на основе которой декодер восстанавли­вает самые верхние частоты. Поэтому файл, сжатый с использо­ванием МРЗРrо (имеющий расширение *.mp3), может быть вос­произведен и обычным проигрывателем, но с частотой дискре­тизации 22 кГц, так как плейер воспримет только первый поток.

DVD-аудио. Известно, что первым оптическим носителем дан­ных, ставшим широко доступным публике, был хорошо знако­мый аудиокомпакт-диск. Компьютерной промышленности потре­бовалось несколько лет для того, чтобы понять, что компакт-диск является идеальной средой для того, чтобы сохранять и распреде­лять большие количества цифровых данных, и только в 1990 гг. устройства CD-ROM стали стандартными компонентами ПК.

С появлением DVD производители CD начали создавать стандарты более высококачественного воспроизведения. Среди них — аудиокомпакт-диск высшего качества (SACD или Super Audio CD), диск цифровой звукозаписи (DAD или Digital Audio Disc).

Эти стандарты предполагают диски с разрешающей способ­ностью (уровни квантования) 24 бита и частотой выборки в 96 кГц, в противоположность обычному CD с форматом 16 бит и 44, 1 кГц. Кроме того, формат SACD обладает обратной совмес­тимостью с существующими проигрывателями — факт, который может помочь в сражении за потребителя.

Когда DVD появились в 1996 г., еще не был предусмотрен формат DVD-Audio и только в начале 1998 г. DVD-Форум в со­трудничестве с ключевыми производителями промышленности музыки выпустил проект такого стандарта [24, 25]. Специфика­ция DVD аудио VI.0 была выпущена весной 1999 г., но потребо­вался еще год, прежде чем вышла спецификация VI.2, в которой были добавлены защита от копирования и создание водяных знаков.

Основное преимущество спецификации DVD-аудио сравни­тельно с DVD-видео и компакт-диском заключается в значи­тельном увеличении качества при записи в аудиоформате РСМ (Pulse Code Modulation или импульсно-кодовая модуляция).

DVD -аудио обеспечивают значительно более высокое качество РСМ -аудио, чем возможно на компакт-диске или DVD-видео. DVD-аудио РСМ может быть записан с диапазоном частот, который более чем в 4 раза шире, чем для CD, что предоставляет

живость и выразительность, невозможные на компакт-диске. DVD -аудио РСМ также имеет намного больший динамический диапазон, чем это возможно на компакт-диске, — делающий

громкие звуки громче, а тихие — более тихими.

Таблица 3.1 сравнивает технические спецификации для РСМ на DVD-аудио и стандартном компакт-диске.

Вместимость двухслойного диска DVD-аудио — по крайней мере до 2 ч для полного, окружающего звука, и до 4 ч для сте­реозвука. Вместимость однослойного диска — вполовину ниже.

Сравнительные характеристики некоторых форматов. На Рис. 3.4 приводятся амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) аудиосигналов:

• исходный звук (WAVE-файл);

• результаты кодирования-декодирования каждым из коде­ков: МРЗ на 128 и 192 кбит/с; МРЗРrо на 64 и 96 кбит/с; WMA на 64 и 96 кбит/с.

Жанры музыки, выбранные для тестирования:

Dance — современная танцевальная музыка (Gala «Keep Secret», ритмичный и богатый различными стереоэффектами фрагмент);

Jazz — джаз с живыми исполнителями (Joe Cocker «Could You Be Loved», исключительно живая музыка с мощным муж­ским вокалом и женским бэк-вокалом, насыщенная на средних и высоких частотах);

Pop — поп-музыка с вокалом (Nek «Laura No Esta», итало-поп с ярко выраженным вокалом и, соответственно, богаты­ми средними частотами).

На АЧХ, представляющих танцевальную музыку и битрейты, соответственно 128 кбит/с для МРЗ и 64 кбит/с для МРЗРrо и WMA (рис. 3.4, а), легко заметить, что на частотах до 10 кГц все кодеки выглядят практически одинаково, не считая провала на 30 Гц у МРЗ, который, правда, не будет заметен на слух.

В случае джаза, где реальные инструменты звучат в сочета­нии с различными вокалами (рис. 3.4, б) следует отметить МРЗ/128, как обеспечивающий наиболее точный результат. Несмотря на то, что фильтрация верхнего диапазона начинается уже на 15, 5 кГц, передача высоких частот до этого момента дос­таточно точная. В случае МРЗРrо /64 звук более богат деталями высоких частот.

В случае поп-музыки (рис. 3.4, в) лидером является МРЗРrо.

При рассмотрении более высоких битрейтов (рис. 3.4, г, д), заметно, что все кодеки ведут себя более предсказуемо, при этом ближе всех к форме оригинальной АЧХ графики у МРЗРrо и МРЗ, a WMA не передает ряд мелких деталей.

Если говорить о поп-музыке, то теперь WMA не искажает вокал Nek и звучит очень хорошо, примерно на уровне МРЗ в 128 —160, хотя этого и не скажешь, глядя на графики АЧХ. По частотному балансу МРЗРrо 96 и МРЗ 192 идут практически на одном уровне.

Вполне естественно, что увеличение потока приведет к улуч­шению и такой более сложной для кодирования музыки, как джаз.