Сжатие звука

Днем согнем – вечером разогнем

Никогда не думал, что буду использовать XMPlay для сжатия музыки. Во всяком случае, что для перегона пачки записей из формата MP3 в OGG. Поскольку из других моих программ ни одна не устроила результатом, то остается только в очередной раз сказать Яну Люку спасибо.

Итак, MP3. Более подробно историю и нюансы этого формата, чем Олег Барабаш в статье «Аудио MPEG, аудио не MPEG и не аудио MPEG», я не расскажу. За почти десятилетнее существование он стал стандартом сжатия цифрового звука и уже не так важно, продукт он успешной рекламе или на самом деле MP3 – неплохое оптимальное решение в скорости-качестве-размере. И, как выяснилось сейчас, к несчастью.

Все что выгодно – рано или поздно становится коммерческим, за редким исключением. Летом 2002 года формат MP3 стал платным. В целом нас это мало касается, но программистам мультмедиа продукции придется туго везде. Каждый, кто использует поддержку формата в своей программе, должен заплатить владельцам патентов лицензионный сбор: 75 центов за каждую проданную (бесплатно распространенную) копию программы или $60 000 одноразовым взносом. Если программа кодирует в этот формат, то стоимость лицензии увеличивается до $5. Если программист работает с форматом MP3 Pro, его лицензия на программу-плеер составляет $1,25 за экземпляр. Теперь скажите, будет ли написана новая версия mp3-кодера Lame (и других), или какие изменения коснутся серии программ Яна Люка? Поскольку владельцы патентов на MP3 официально объявили что так или иначе – программисты должны платить (во всяком случае, с них в любой момент могут потребовать деньги), то многие разработчики бесплатных программ (в том числе создатели дистрибутивов операционных систем, совместимых с linux) объявили, что прекращают поддержку MP3. Все это в целом приводит к очередной ненужной “войне” форматов.

WMA (Windows Media Audio)

Вот уж кого не люблю с детства. Формат разработан Microsoft на базе купленной технологии Voxware Audio Codec 4 (оптимальное решение сжатия при кодирование голоса); предполагаю что первый вариант формата WMA мало чем практически отличался от оригинального алгоритма VAC4. Моя первая встреча с WMA приятно удивила более качественным сжатием: (WMA с битрейтом 96 Кбит/с звучал лучше (и весил меньше) той же записи в MP3 при битрейте 128 Кбит/с) и очень разочаровала тем, что мой компьютер с очень большой вероятностью “вис” в процессе воспроизведения музыки этого формата в Winamp. Сейчас об этом можно только вспоминать, а качество записи в новых версиях WMA ощутимо выросло: битрейт 64 Кбит/с в WMA8 сопоставим с 128 Кбит/с в MP3, при более чистом звучании. Главный недостаток формата – неизвестность его дальнейшего существования (ничто не мешает ребятам из Microsoft объявив формат платным) и почти полная его закрытость. Записи в формате WMA очень проблематично использовать в операционных системах не совместимых с Windows 9x. Стандартный плеер для работы с WMA — Windows Media Player, с помощью которого можно также и кодировать в WMA. Кроме WMP поддержка формата включена во все последние версии популярных плееров и кодеров музыки, а также во многие модели современных аппаратных MP3-плейеров.

AAC

Еще одно полезное ископаемое. Полное название формата: MPEG-2 AAC (Advanced Audio Coding — передовое кодирование звука), одна из предыдущих попыток совершенствования формата MP3. Формат поддерживает частоту дискретизации до 96 КГц, максимальное количество каналов – 48. В сравнении с MP3 кодирование производится гораздо медленнее, а воспроизведение музыки требует больше мощности процессора. Одним из главных отличий формата от всех остальных – возможности почти не удаляемой записи в теле файла произвольной информации – имена, названия, авторские права и подобное. Существует несколько самостоятельных версий этого формата: Homeboy, ATT a2b, Liquifier, Astrid/Quartex и Mayah. Из них перспективными являются ATT a2b, Liquifier и Astrid/Quartex, но только Astrid/Quartex имеет массовое распространение, поскольку первые два, как и оригинальный формат ACC, — закрытые коммерческие разработки. Единственный недостаток Astrid/Quartex в том, что автор-одиночка не может быстро создать качественный, удобный и красивый продукт; в существующем виде результат работы программы сопоставим с качеством работы коммерческих собратьев. Сейчас результат сжатия кодерами разных вариантов в формат AAC сопоставим с WMA ранних версий: битрейт 96 Кбит/с равен MP3 в 128 Кбит/с, с таким же качеством звучания или чуть лучше. Файл в этом случае меньше аналога в MP3 максимум на 25%.

VQF

Первый конкурент MP3, в свое время. Метод и формат, разработан японской фирмой NTT, его рекламой и поддержкой занимается фирма Yamaha. Формат называется официально SoundVQ, поддерживает частоту дискретизации до 48 КГц, два аудиоканала с возможностью задания индивидуального битрейта для канала. На практике такой подход в кодировании битрейтом дает небольшой выигрыш. Минус формата, в сравнении с MP3: более сложный алгоритм – ощутимо большая загрузка процессора на распространенных тогда Pentium MMX.

С появлением AAC выяснилось, что VQF уступает AAC в качестве: при одинаковом выигрыше в размере файлов (относительно MP3) файлы AAC дают более качественный звук. К тому же качество сжатия в некоторых случаях оказывается плохим, появляются посторонние призвуки. Сейчас формат не поддерживается большинством распространенных плееров. На сайте компании Yamaha можно получить примитивный бесплатный проигрыватель и кодек SoundVQ 2.52. Искусственное ограничение кодека создает файлы VQF с битрейтом до 80 Кбит/с. В качестве альтернативы плеера можно использовать популярный не так давно плеер K-Jofol. В конце октября 1998 года Yamaha запретила разработку этого проекта, поскольку плеер использовал библиотеки DLL от Yamaha для работы с форматом VQF. Программистам пришлось ликвидировать свой сайт и прекратить распространение программы. Вскоре появилась новая программа, взамен старой, к которой Yamaha уже не имела претензий. Последняя версия программы вышла в 2000-ом году и с тех пор не обновлялась. Плеер понимает форматы VQF, MP3, WAV и стандарты модульной музыки – MOD, XM, IT, S3M (используется движок BASS); функциональность программы минимальна. Дополнительный список проигрывателей и кодеров музыки этого формата можно найти на сайте www.vqf.com.

Liquid Audio

Хороший кодек, но… Маркетинговая политика разработчиков свела к нулю всю работу программистов и формат, в некотором смысле, разделил судьбу Liquid Tracker. Трекер изначально был написан как коммерческая программа и количество программ, поддерживающих, его минимально до крайности. В результате во всем интернете можно найти буквально несколько модулей этого формата. Не смотря на очень неплохие возможности трекера и весьма крутое звучание (без всяких там MMX-фильтров!) он не нашел распространения, благодаря полной платности и запоздалому своему появлению. Аналогично получилось и с Liquid Audio.

Формат до середины 2000 года был лучшим по качеству воспроизведения после MP3, но искусственное ограничение поддерживающих его программ и недоступность для пользователей кодирования в этот формат сделало его очень узкоспециализированным. Желающие могли скачивать музыку в формате Liquid Audio из интернета с сайтов компании-разработчиков, но многим ли нужно такое? Сейчас существуют некоторые “пиратские” коллекции в этом формате, но особого распространения формату это не добавило. В итоге, сейчас проигрывать и кодировать музыку в формат LIQ можно только используя бесплатный проигрыватель от разработчиков формата — Liquid Player. К тому же, кодирование записей плеер делает с искусственным ограничением по битрейту. В данный момент времени разработка и поддержка формата официально прекращена.

OGG (Ogg Vorbis Audio)

Разработчики формата учли промахи своих предшественников и создали своего рода «The Bat!» среди аудиокодеков. Формат изначально полностью открытый и бесплатный, обладает большим потенциалом. Частота дискретизации до 48КГц, скорость потока до 512 Кбит/с, поддержка до 255 каналов. В файле формата можно хранить текстовую и графическую информацию. Кодирование звука всегда проводится с переменной скоростью (VBR) – чем меньше в кодируемом фрагменте файла музыкальной информации, тем лучше этот фрагмент сжимается, сохраняя необходимое качество звучания. В целом формат обеспечивает сжатие максимум на 50% больше, чем MP3, при более высоком качестве звучания; даже если кодировать с минимальным битрейтом, искажение звука будет приемлемым. Поддержка формата включена во многие программы, но не все, Windows Media Player, например, его игнорирует и, скорее всего не будет поддерживать еще долгое время. Впрочем, для WMP и модульной музыки не существует. Как такового “родного” пакета программ для удобной работы с форматом нет, но с сайта разработчика можно получить все ” необходимое и достаточное”. Если вы используете плееры WinАmp, Sonique, Media JukeBox и другие современные, то проблемы с воспроизведением записей этого формата у вас не будет. Для кодирования в OGG можно использовать родные утилиты, возможности некоторых плееров (XMPlay, например) и аудиоутилиты типа Cdex 1.5, Awave Studio 8.2.

Кроме этих форматов существует и множество других, менее распространенных и известных у нас: Qdesign AIF (составная часть пакета QuickTime), ASF (Microsoft Advansed Streaming Format), PAC (Perceptive Audio Coding), Monkey’s Audio (вообще-то, это просто хороший архиватор WAV), MPEGplus и другие. Некоторые из них имеют плагины и кодеки для Winamp и некоторых других плееров, что делает форматы применимыми для конечного пользователя, но реально массовое применение только у форматов MP3, WMA и OGG. Причем, первые два имеют гарантированную поддержку на существование (пока) от Microsoft, а последний формат имеет право на существование только благодаря интересам пользователей. Так что, как было сказано в свое время, “Голосуй процессором!”. В смысле, сердцем?

Игорь Чистик
Москва, 9.11.2002

Вернуться в раздел