Термином «аудио» сегодня обозначают все, что так или иначе связано со звуком. Это и обработка, и воспроизведение, и сведение и просто прослушивание аудиозаписей. Мало кому известно, что за время своего существования все популярные аудио-форматы претерпевали существенные изменения, порой в лучшую сторону, а порой даже в худшую.
Первый аудио-формат, который использовался в компьютерных играх
Первое упоминание о компьютерном звуке связано с созданием различных примитивных видео-игр. Тогда звук воспроизводился при помощи системного динамика. Как не пытались разработчики программного обеспечения тех времен, добиться того уровня качества, которое было бы совместимо с кассетными и бобинными магнитофонами не получилось. Именно это заставило многих разработчиков задуматься над вопросом, как изменить формат аудио, чтобы звук был более естественным и натуральным. Именно эта проблема и привела к сегодняшней конкуренции на рынке аудио-устройств. В результате используемые форматы сильно сказываются на качестве воспроизводимого материала и настройках основных параметров воспроизведения.
Формат WAV
Первое полноценное качество аудио-форматов связано именно с этим форматом. Обозначение расширения WAV было образовано от английского слова «wave», что в переводе на русский значит волна. Именно этот формат и стал первым аудио-форматом, обрабатываемым при помощи компьютерных программ на высокопрофессиональном уровне. У файлов с расширением WAV имелись следующие характеристики:
— глубина звука;
— частота дискретизации;
— битрейт и т.д.
Данный формат был совместим даже с тем звуком, который можно было получить после обработки аудио-CD с помощью эквалайзера и других инструментов. Однако, размер файла в этом случае был совершенно не оправдан. Например, самый обычный трек продолжительностью в 3 минуты мог занимать до 50 Мегабайт.
CD-диски
Аудио-CD или, если говорить точнее, расширение.cda, появились примерно в то же время, что и формат wav. Но в отличие от файлов с расширением wav, .cda не поддается редактированию. Но его можно открыть в любой программе по обработке аудио, перекодировать и изменить формат и сохранить на жестком диске. Сохранить изменения на CD, само собой, не получится.
MP3 кодек
После появления в музыкальной индустрии кодека LAME MP3 Encoder случилась настоящая революция в мире аудио. Теперь аудио-файлы стали «весить» в десятки раз меньше. При максимальном сжатии размер пятиминутной композиции редко превышает 7 Мб. Это было существенным прорывом. Кроме того, в данном расширении наконец-то была реализована возможность откорректировать некоторые характеристики и настроить дополнительные параметры, такие, как ID3-теги. В них может содержаться информация о названии трека, исполнителе, альбома и дате его выпуска.
Разумеется, данный формат сразу же получил большое распространение. Практически все интернет-сообщество использует данный универсальный формат. Так что можно сказать, что формат MP3 совершил настоящий переворот в сфере компьютерного звука. На сегодняшний день это один и наиболее востребованных и популярных аудио-форматов. Хотя сегодня ему на смену уже приходят другие аудио-форматы. Но это мы обсудим немного позже.
AIFF-файлы
Существует еще одна разновидность аудио-файлов. Это так называемый формат aiff. Изначально данный формат создавался для использования на компьютерах Macintosh. Немного позже случилась трансформация, в результате которой удалось добиться совместимости различных форматов аудио и возможности их использования на различных платформах и операционных системах.
OGG-формат
Данный аудио-формат также встречается довольно часто. Он был разработан специалистами компании Vorbis. Отметим, что данный формат имеет ряд недостатков. Прежде всего, несмотря на небольшой размер файлов использование данного формата приводит к высокой нагрузке на системные ресурсы компьютера.
Также для работы с данным аудио-форматом необходимо использовать собственные декодеры и кодеки, которые могут не устанавливаться в автоматическом режиме. Так, например, тем, кто работал с программой FL Studio Producer Edition для работы с данным форматом нужно было вручную активировать установочный файл в формате.inf. Иначе файлы формата OGG данным приложением просто не воспроизводились. Несмотря на все эти недостатки, аудио-файлы формата OGG сегодня встречаются довольно часто, да и звучание у них неплохое.
Обсудим еще один формат аудио-файлов – AMR. Его смело можно отнести к низкопробным аудио-форматам. Данный формат возник в эпоху примитивных мобильных телефонов, которые не могли устанавливать в качестве мелодии звонка файлы в формате.mp3. AMR был разработан с целью замены натурального звучания, однако при этом использование данного формата приводило к существенной потере качества. Качество аудио-файлов, сохраненных в данном формате, нельзя даже сравнить с современными «продвинутыми» аудио-форматами.
Формат MIDI
Возможно кому-то это покажется странным, но формат MIDI также относится к аудио-форматам. Сегодня принято считать, что MIDI-система представляет собой простой набор команд. Однако это довольно спорное утверждение. Аббревиатура MIDI расшифровывается как Musical Instrument Digital Interface.
Эта система предназначена для редактирования и записи аудио-файлов путем нажатия клавиш, изменения темпа, тональности, высоты и добавлением различных эффектов. Файлы с расширениями.midi или.mid легко воспроизводятся на современных программах аудио-записи и секвенсорах. При этом используется стандартный набор звуков в формате GS, GM или XG. Первые два формата разработаны компанией Roland, последний – корпорацией Yamaha. В формате GS и GM присутствует набор 128 стандартных звуков, в формате XG их почти в три раза больше.
Вот мы и подошли к одному из самых уникальных аудио-форматов на сегодняшний день. Музыкальные композиции в формате FLAC сегодня получили широкое распространение. В первую очередь, это связано с качеством звучания, а ведь именно на это обращают внимание настоящие меломаны. Если разобраться в истории создании данного формата, то можно обнаружить, что создан он был на основе MP3. Ранее было использовано разделение аудиокомпозиций на отдельные треки. В формате FLAC такого нет.
В структуре аудио-файла в формате FLAC имеется один или два файлов. Один из них информационный. Для воспроизведения данного формата нужно использовать специальные аудиоплееры. Одним из таких плееров является программа AIMP. При запуске основного файла, в окошке плеера появляется целый список музыкальных дорожек, которые содержатся в контейнере. Переключение между композициями в данном плеере осуществляется по тому же принципу, что и в любом другом проигрывателе. Преимуществом данного формата является исключение возможности случайного удаления треков (как уже было сказано ранее, все дорожки содержатся в одном файле).
Совместимость различных аудио-форматов
Сегодня многие аудио-форматы совместимы друг с другом. Современные DVD-плееры и программные проигрыватели без труда справится с воспроизведением любого из них. Это же относится и профессиональным редакторам звука. Программы для обработки сегодня распознают практически все известные на настоящий момент аудио-форматы, даже несмотря на некоторые специфические характеристики операционных систем. Секвенсоры, аудио-редакторы и дополнительные модули способны работать с различными форматами аудио в кроссплатформенном режиме.
Преобразование аудио-форматов
Существует несколько способов изменения аудио-файлов. Например, можно открыть файл в его «родном» формате, а сохранить в другом. Можно сделать еще проще. Для преобразования аудио-форматов используются специальные программы – конверторы. Чтобы преобразовать аудио-файл, его достаточно загрузить в данную программу в начальном формате, потом выбрать конечный и конвертировать. Вот так, легко и просто!
Обработка звука
Иначе дело обстоит со специальными программами для обработки. При необходимости изменить частотные характеристики исходных файлов без профессиональных программных пакетов не обойтись. С помощью таких приложений можно изменять качество аудио-файлов. Причем менять можно не только стандартную частоту дискретизации. Такие программные приложения позволяют изменять настройку глубины с 16 до 24 или даже 32 бит.
Также можно настроить пропускную воспроизводимую способность, или проще говоря битрейт. Стандартно используется значение битрейта в 128 кбит/c, однако лучшего качества звука удается достичь на отметке в 320 Кбит/сек. Не все способны уловить разницу между звуков со стандартными параметрами и звуком, характеристики в котором выставлены по максимуму.
Но лучше все-таки одни раз попробовать воспроизвести один и тот же трек с разными характеристиками на хорошей аудио-аппаратуре. Вы сразу же заметите разницу. Программы для обработки аудио позволяют не только редактировать вышеперечисленные параметры. В мощных программных пакетах для обработки звука, как правило, присутствует множество модулей. Это могут быть и лимитеры, и программные эквалайзеры, и кроссоверы, и компрессоры, и нормалайзеры и много всего другого. Использование каждого модуля позволяет настроить звучание композиции на свой вкус. При помощи таких программ можно обрабатывать аудиофайлы любого формата.
Сравнение
В заключение попробуем провести краткий анализ всех рассмотренных в данной статье аудио-форматов. Формат WAV несмотря на свою «тяжеловесность» может использоваться в качестве промежуточного формата для последующего конвертирования. Чаще всего файлы этого типа встречаются при записи живого звука или сохранении открытых проектов. Формат.cda на сегодняшний день утратил свою актуальность. Форматы OGG и AIFF лучше всего использовать в виртуальной студии. Формат AMR на сегодняшний день можно считать устаревшим.
Аудиофайлы в формате MIDI используются в основном музыкантами. Лучшим на сегодняшний день аудио-форматом является FLAC. По мнению многих специалистов именно он является самым продвинутым. Однако и уже привычный всем MP3 рано списывать со счетов. Индустрия видео и звука не стоит на месте, наверняка в скором времени нас ждет еще огромное число новых аудио-форматов.
Cразу оговоримся, что статья говорит ТОЛЬКО об общих характеристиках и не будет включать в себя некоторые подробности. В будущем Лайфхакер проведёт собственное беспристрастное исследование. А сегодня попробуем обобщить уже так или иначе известный опыт.
Есть аналог и цифра.
Аналог - хорошо, но недолговечно и неудобно. Поэтому аналоговые носители, несмотря на высокие продажи винила, не вернутся.
Аудиоцифра может быть трёх основных типов:
На графиках - хороший AudioCD, сжатый OGG с переменным битрейтом 350 кбит/с и MP3 с использованием Lame. Чем ниже располагается график, тем ближе звучание к оригиналу. Получается очень интересная картина. Несмотря на то, что MP3 обладает явно срезанными высокими частотами, в отличие от OGG, в котором видно завал ниже 2 кГц.
Частотно-временное распределение звука говорит о не менее интересных вещах. При постоянном битрейте 320 кбит/с MP3 почти совпадает с оригинальной записью. Кажется, теперь всё встаёт на свои места. Но… На самом деле всё ещё больше запутывается.
Здравый смысл.
Дело в том, что большая часть аналоговых записей не содержит того количества информации, которое необходимо было бы хранить в высококачественных форматах. Не стоит забывать, что родной частотой дискретизации для CD является 44,1 кГц, квантование - всего 16 бит.
Предыдущие графики неплохо демонстрируют высокую точность передачи MP3. А ведь для аудиокассеты, магнитной ленты (если, конечно, это не мастер-тейп) характеристики AudioCD недостижимы. Да и для массового студийного оборудования возможность записи аналогового звука, соответствующего AudioCD, появилась относительно недавно. Нет никакого смысла оцифровывать во FLAC (и тем более в WAV) концертную запись или пластинку из доцифровой эпохи, в особенности сделанные с магнитных носителей. Они не содержат тех спектров и того количества информации, которые могут хранить контейнеры без сжатия.
Редкий звукорежиссёр делает цифровую мастер-запись (с которой затем производится размножение на физические носители), используя современные технологии на полную катушку. Поэтому шанс того, что 24-битный трек на самом деле всего лишь 16-битный, крайне высок.
Аналоговую высококачественную запись на высококачественном оборудовании сегодня встретить ещё сложнее - если только у фанатов подобного звучания. Таким, например, является Джек Уайт, экс-лидер группы White Stripes. При этом часть его записей относится к вариациям lo-fi, и искать там запредельные звуковые характеристики дорожки становится своеобразным удовольствием для гурманов.
Если представить себе идеальный исходник, то только тренированный слух или прослушивание на качественном аудиооборудовании позволит найти сжатый файл. И уже опираясь на это (и ), стоит сделать следующий вывод:
Необходимым и достаточным для среднеценового оборудования является AAC, в отсутствие которого (и при отсутствии исходников, которые можно кодировать в AAC) - MP3 с постоянным битрейтом 320 кбит/с, созданный при помощи кодека Lame 3.93 (рекомендуемые ключи при декодировании: —cbr -b320 -q0 -k -m s).
Исключение составляют записи, изначально полученные в высоком качестве, скажем, записанные на DVD-Audio, SACD, или записи, изначально собранные в DSD (или аналогичном формате) с высоким битрейтом.
Хотя кое-какие особенности у lossless есть. И о них мы расскажем в следующий раз.
На сегодняшний день существует около трех десятков распространенных цифровых аудиоформатов. Зачем понадобилось создавать такое количество видов звуковых файлов для хранения одного типа контента и как со всем этим управляться вы узнаете из этого материала.
Наверняка многие пользователи предпочитают использовать домашний компьютер не только в качестве рабочей лошадки, но и как мультимедийный центр, на котором можно просматривать фильмы или семейные фотографии, а так же слушать любимую музыку. Хотя наверняка, для прослушивания музыкальных композиций более подходящими являются компактные цифровые плееры или мобильные телефоны, но в отличие от них, компьютер умеет не только проигрывать музыку.
Каким бы большим объемом встроенной памяти не обладал ваш музыкальный плеер, скорее всего, хранить в нем всю фонотеку вряд ли удастся. Более того, с помощью ПК можно создавать, редактировать, упорядочивать и искать музыку. Так же не стоит забывать, что на сегодняшний день существует около трех десятков распространенных цифровых аудио форматов, а большинство плееров далеко не всеядны, и способны воспроизводить только некоторые из них.
Так зачем же понадобилось создавать такое количество музыкальных форматов для хранения одного типа контента? Все дело в том, что звук в подавляющем большинстве случаев хранится в «сжатом» виде, так как одна минута несжатой композиции занимает на жестком диске около 10 Мб. С одной стороны это вроде бы не много, а с другой, если вы меломан и ваша коллекция состоит из нескольких сотен или даже тысяч песен, то становится ясно, что звук необходимо сжимать, для уменьшения занимаемого им места на электронных носителях информации.
Для сжатия музыкальных файлов используются различные особые алгоритмы, которые впоследствии определяют структуру и особенности представления звуковых данных или так называемые цифровые аудиоформаты файлов. Все звуковые форматы можно разбить на три группы: аудиоформаты без сжатия, со сжатием без потерь и с применением сжатия с потерями.
Одним из самых распространенных форматов, относящихся к этому типу, можно смело считать известнейший WAV. Звук в файлах с таким расширением хранится без какого-либо сжатия и изменений. Правда места для хранения несжатых файлов требуется гораздо больше и поэтому наиболее широкое применение WAV находит лишь в профессиональных аудио и видео приложениях, где звук перед обработкой не должен иметь потери в качестве. Хранение же обычных музыкальных композиций в таком виде является неоправданной расточительностью.
Для воспроизведения WAV-файлов вам не потребуется какое-то специальное программное обеспечение, так как этот формат понимают все медиаплееры, включая и встроенный в систему Windows штатный проигрыватель аудиофайлов Windows Media.
Еще одним форматом, использующимся для хранения несжатого аудио, о котором стоит упомянуть, является разработка компании Appleпод названием AIFF (Audio Interchange File Format). Как вы, наверное, уже догадались, наиболее часто он используется в компьютерах Macintosh под управлением систем Mac OS X.
Алгоритмы, осуществляющие сжатие аудиофайлов без потерь работают по принципу обычных архиваторов. Обеспечивая не самый высокий уровень сжатия (от 40 до 60%), при этом они практически не влияют на качество звука. Так же стоит отметить, что в этом случае, закодированные данные можно полностью восстановить до первоначального вида. Поэтому использование сжатия без потерь наиболее часто применяется в тех случаях, когда важно сохранить идентичность сжатых данных оригиналу.
Наиболее популярными аудиоформатами в этой группе являются FLAC (Free Lossless Audio Codec), APE (Monkey’s Audio), WMA (Windows Media Lossless) и ALAC (Apple Lossless Audio Codec). У каждого из них есть свои плюсы и свои минусы. Например, кодек APEдает несколько больший выигрыш в сжатии, а FLAC является более распространенным. В общем же, все настоящие меломаны хранят свои музыкальные коллекции именно в lossless-форматах, так как в них не удаляется никаких данных из аудиопотока, а созданные с помощью этих кодеков файлы, можно прослушивать даже на высококачественной звуковой аппаратуре.
Для воспроизведения сжатых без потерь форматов, как правило, используются сторонние плееры (кроме WMA), такие как MPlayer, foobar, AIMP, Winamp, VLC и прочие, так как в них уже встроены все необходимые кодеки. Другим вариантом является отдельная установка пакета дополнительных кодеков (например, K-Lite), после чего прослушивание файлов в lossless-формате становится доступным практически из любого аудиопроигрывателя.
Это самая популярная группа алгоритмов, которые обеспечивают максимальную (до 10 раз и даже более) степень сжатия звука. Правда в отличие от предыдущих форматов, здесь аудиофайл теряет в качестве, а насколько сильно - напрямую зависит от степени его сжатия.
Для определения качества оцифрованного звука наиболее часто применяется такой показатель, как битрейт - скорость звукового потока, получившаяся после сжатия и измеряемая в килобитах в секунду (kbps). Как мы уже говорили, в среднем минута несжатого звука занимает около 10 Мб, что соответствует аудиопотоку примерно в 1400 кбит/c. После кодирования с потерями, его битрейт может снизиться до 56 кбит/с. При этом, стоит учитывать, что для сохранения естественного звучания скорость потока должна быть не ниже 192 или 256 кбит/c. Если же битрейт потока составляет 320 кбит/c и более, то разница в звучании для большинства людей между сжатым и несжатым аудио практически исчезает.
Самым популярным форматом здесь однозначно считается знаменитый и всеми любимый MP3, разработанный специалистами известной группы MPEG (Moving Picture Experts Group). Наиболее широко он используется для кодирования аудиофайлов, размещаемых в интернете и различных файлообменниках из-за возможности существенно уменьшить размер передаваемых данных, что при низкой скорости подключения к сети немаловажно.
Другими известными форматами из этой серии являются AAC (Advanced Audio Coding) и OGG Vorbis. При этом, будучи менее популярными, их алгоритмы сжатия совершеннее, чем у основного конкурента. Так при одинаковом размере файла, они обеспечивают лучшее качество звукового ряда по сравнению с MP3. Еще одно серьезное преимущество данных форматов - возможность кодирования до 48 звуковых каналов у AAC и 255 у OGG, против всего двух у MP3.
Стоит отметить, что и формат WMA - собственность компании Microsoft, изначально создавался для хранения и трансляции аудиоинформации в сжатом виде с потерями, а кодирование без потери качества добавилось к нему не так давно, начиная с Windows Media Audio 9.1. Номинально этот формат обеспечивает лучшую степень сжатия, чем MP3, что дает возможность разработчикам противопоставлять его в качестве альтернативы конкурирующим алгоритмам AAC и OGG. Правда широкому распространению WMA мешает его закрытость и ограниченность применения на многих платформах (операционных системах). Да и встроенная поддержка цифровой системы управления авторскими правами (DRM) не добавляет популярности детищу Microsoft.
Не смотря на то, что MP3 проигрывает своим конкурентам, как по эффективности сжатия, так и по качеству звучания, он до сих пор продолжает оставаться самым популярным аудиоформатом. Секретом такого успеха, наверное, можно назвать банальную инерцию мышления, так как за многие годы к нему привыкло большинство пользователей, производителей аппаратуры и разработчиков программного обеспечения. Именно поэтому MP3-файлы можно прослушать вообще на всем, что способно проигрывать цифровой звук - будь то мобильный телефон, персональный компьютер с любой популярной операционной системой, портативный аудиоплеер, современный музыкальный центр или DVD-проигрыватель.
И хотя другие форматы пока что такой поддержкой похвастаться не могут, у них тоже все не так уж и плохо. Так AAC нашел широкую поддержку со стороны компании Apple, которая использует его алгоритмы для хранения аудиокниг, подкаст, музыкальных композиций в магазине iTunes и рингтонов. Так что для поклонников компьютеров Macintosh, планшетов iPad, смартфонов iPhone и плееров iPod этот формат можно считать «родным».
Файлы WMA легко воспроизводятся на любом ПК под управлением операционной системы Windows, которая является самой распространенной в мире. При этом многие производители портативных аудиоплееров и стационарных проигрывателей оптических дисков так же поддерживают этот формат. А вот для прослушивания файлов в форматах OGG Vorbis или AAC в Windows-системах придется установить специальные кодеки. Хотя это не проблема. Установка вышеупомянутого бесплатного пакета кодеков K-Lite Codek Pack позволит проигрывать на вашем компьютере с помощью любимого плеера практически любые звуковые файлы.
В заключение давайте посмотрим, какой набор программного обеспечения вам понадобится, что бы превратить свой домашний компьютер в универсальный инструмент для работы с аудиофайлами. Для удобства, разделим все приложения на несколько основных групп.
Плееры - служат для непосредственного воспроизведения звуковых файлов, а так же часто используются для каталогизации и упорядочивания музыкальных коллекций. Их количество столь огромно, что и не сосчитать. Но все же, что бы несколько облегчить вам выбор, приведем, на наш взгляд, двенадцать самых популярных: Windows Media Player (встроен в систему), Winamp, KMPlayer, iTunes, GOM Player, jetAudio, VLC Media Player (VideoLAN), AIMP, BSPlayer, Real Player, WinDVD и Foobar2000.
Конверторы - приложения, способные осуществлять перекодировку из одного формата в другой. Для этой цели можно использовать большинство популярных плееров, не прибегая к использованию специальных программ. Хотя в некоторых случаях без этого не обойтись.
Рипперы (грабберы) - позволяют извлекать цифровую звуковую информацию с оптических носителей (Audio-CD, DVD) и сохранять ее в различных форматах. Несмотря на многочисленность всевозможным грабберов, на этом поприще наибольшую популярность снискало приложение EAC (Exact Audio Copy), позволяющее делать наиболее точные копии дисков. К другим популярным рипперам относятся: Audiograbber, Reaper, Easy CD-DA Extractor и прочие.
Редакторы - программы, предназначенные для создания, записи и редактирования звуковых данных. В этой группе существуют как довольно простые программы, позволяющие сделать элементарные операции с аудиофайлом (вырезать, обрезать, объединить, нормализовать и т.д.), так и настоящие монстры для профессиональной работы со звуком. Среди небольших редакторов можно выделить приложение Nero WaveEditor, за его скромный размер и при этом довольно высокую функциональность. К наиболее популярным профессиональным решениям обработки звука относятся: Adobe Audition, Sound Forge, Cubase, Sony Vegas Pro и другие.
Конечно, чисто теоретически все эти необходимые функции может сочетать в себе только одна программа, но на практике использовать единственное приложение для всех задач не всегда удобно. Да и добиться от одной программы качественного выполнения всех задач практически невозможно.
В любом случае гораздо удобнее иметь под рукой несколько специализированных приложений, которые и места занимают меньше, и с задачами своими по отдельности справляются лучше.
Наверняка вы хоть раз в жизни сталкивались с тем, что ваш компьютер отказывался воспроизводить скачанную музыку, видеоролик или фильм с диска именно в тот день, когда вы решили провести приятный вечер у экрана монитора. От этой проблемы можно избавиться раз и навсегда, если переустановить или обновить кодеки.
Не знаете, что такое кодеки и как они работают? Тогда эта статья – для вас! Из нее вы узнаете, для чего нужны кодеки и какими они бывают, а также поймете, как устроен процесс воспроизведения видео на ПК и мобильных устройствах.
Кодеком (от английского codec ) называют программу, предназначенную для кодирования и декодирования данных мультимедиа (например, аудио- и видеопотоков). Каждый кодек «специализируется» только на одном типе данных. За обработку звуковых записей отвечают аудиокодеки (AAC, AIF, AU, MP3, RA, RAM, WMA, FLAC), с видео работают видеокодеки (DivX, AVI, H.261, H.263, H.264, MPEG, RM, RV, WMV). Над роликами, в которых содержится и звук, и видео, «колдуют» оба этих типа кодеков.
Также существуют кодеки, предназначенные для обработки цифровых изображений и текста, однако в этой статье речь пойдет именно об аудио- и видеокодеках.
Представьте, что вы записали ролик на видеокамеру, загрузили его в компьютер и открыли с помощью проигрывателя. Казалось бы, пустяковое дело! Но кодекам на вашей камере и компьютере пришлось немало потрудиться, чтобы вы смогли это сделать. Давайте посмотрим, чем же занимаются эти программы, когда вы записываете видео и проигрываете снятые клипы.
Кодеки принимаются за работу в тот самый момент, когда вы нажимаете кнопку записи на своей камере. Прямо во время съемки видеокодек сжимает и кодирует видеодорожку, а аудиокодек работает со звуковой дорожкой. Затем оба потока синхронизируются и сохраняются в одном медиаконтейнере, а если говорить проще – формате. Камеры могут вести запись как в популярных форматах типа AVI и MP4, так и в более экзотических.
Теперь, когда вы перенесли снятый клип на свой компьютер, в дело вступают кодеки, установленные на нем: видеокодек распаковывает изображение, аудиокодек – звуковую дорожку, а проигрыватель выводит эту информацию на экран и в колонки вашего компьютера.
Неужели нельзя обойтись без кодирования? Теоретически – можно, на практике – лучше не стоит. Дело в том, что кодеки выполняют очень важную функцию: они сжимают файлы до размеров, приемлемых для современных устройств.
Видеофайлы, создаваемые камерами в процессе записи, имеют слишком большой размер: пятиминутный ролик, снятый на современный смартфон, в несжатом состоянии может занимать несколько гигабайт памяти! Вспомните, сколько места есть на дисках вашего компьютера и мобильных устройств, и представьте, сколько несжатых видеороликов вы могли бы на нем хранить – вряд ли эта цифра будет слишком большой.
Возможно, в будущем, когда память компьютеров и гаджетов будет исчисляться десятками и сотнями терабайтов, необходимость в использовании кодеков отпадет, но сейчас без этих шустрых программ, превращающих гигабайтные видео в мегабайтные, нам не обойтись.
Сжатие видео и аудио происходит за счет устранения так называемой избыточности данных. Как это происходит? Представьте, что вы в течение 5 минут снимали морской пейзаж – такой, как на картинке:
Допустим, ваша камера снимает со скоростью 30 кадров в секунду. Получается, за 1 секунду записи она сохраняет в своей памяти 30 уникальных изображений. А за 5 минут (300 секунд) она снимет целых 9000 кадров!
Но что может кардинально измениться в этом пейзаже за 1 секунду? Позеленеет небо? Испарится вода?
Даже если произойдут какие-то изменения, то они будут плавными, и на их осуществление потребуется время. Вывод: ежесекундно камера снимает 30 практически полностью идентичных друг другу кадров.
Так зачем же сохранять в памяти все эти кадры целиком? Для записи пейзажа на видео кодеку достаточно сохранить один исходный кадр, найти все похожие на него и удалить из похожих кадров повторяющиеся части изображения. Затем, при воспроизведении видео, кодек будет наслаивать изменяющиеся части на исходное изображение. Если в картинке что-то поменяется, кодек выделит еще один исходный кадр и все на него похожие. Описанный алгоритм называют компенсацией движения и считают одним из основных методов сжатия видеоданных.
Компенсация движения – это всего лишь один из множества методов, применяемых видеокодеками при обработке записей с камер. Свои способы устранения избыточной информации используют и аудиокодеки. В результате работы кодеков из аудио- и видеопотоков удаляется большая часть «лишних» данных. За счет этого и происходит изменение объема закодированного файла.
Существует множество видео- и аудиокодеков, предназначенных для различных целей. Вот краткий список самых популярных кодеков:
Чтобы вам не пришлось подолгу искать, какой кодек лучше подойдет вам, мы советуем скачать K-Lite Codec Pack – универсальный пакет для Windows, в котором есть все, что понадобится для проигрывания практически любого видео: самые хорошие кодеки для AVI, MKV, MP4 и других форматов.
В основе современных кодеков лежат сложные комплексные алгоритмы сжатия данных, которые помогают свести потери информации к минимуму. Однако если вы все-таки хотите перестраховаться, у нас есть хорошие новости: существуют так называемые lossless-кодеки, обрабатывающие видео без потерь. Это значит, что при декодировании потока информация будет воспроизведена бит к биту. Однако следует быть готовыми к тому, что размер видеофайла, обработанного такими кодеками, будет довольно большим.
В мире музыки существует огромное количество музыкальных форматов их модификаций и версий, созданных гигантами музыкальной индустрии и небольшими компаниями, получившими общественное признание в электронном мире.
Для этих целей были разработаны различные физические методы хранения аудиоданных, например: виниловые пластинки, магнитная лента, компакт-диски, DAT, MD (минидиск), DVD или преобразование нот в музыкальных форматах (MIDI), точно таким же образом появилось множество различных компьютерных методов хранения аудиоданных – digital: OGG, Mp3, Flac, Wav форматов.
Невозможно рассмотреть и обсудить все звуковые форматы, кодеки их достоинства и недостатки, по этому в своей статье постараюсь рассказать о наиболее популярных расширениях audio files, с которыми Вы сталкиваетесь.
Почему мы не можем использовать какой ни будь один универсальный формат кодирования аудио-файлов? Потому, что для реализации различных функций необходим свой формат. Например: для воспроизведения CD в дисководе компакт-дисков, для записи музыки или звуковых эффектов в видеоиграх, для записи дорожки фильма или видеоклипа, для проигрывания в мобильных телефонах или передачи файлов через Интернет, кроме того, существует ряд операционных систем получивших наибольшее распространение в мире. В их число входят: Amiga, Macintosh, NEXT и персональные компьютеры с операционной системой Windows.
Кроме того работа dj, звукорежиссера, cj, видеоинженера или простого любителя музыки – достаточно сильно отличаются по своей сути. Для этого может потребоваться, чтобы Ваши аудиоданные были сохранены своим способом. Например, звук для компакт-диска должен быть сохранен с использованием разрядности 16 бит и частоты сэмплирования 44,1 кГц. Однако для загрузки звука через Интернет нам лучше использовать другую разрядность и частоту сэмплирования, поскольку каждая минута 16-битного, 44-килогерцевого звука занимает примерно 10 Мбайт, т.е. средний трэк продолжительностью 5 минут составит 50 “метров” – это слишком большой объем данных для среднестатистического пользователя. В этой статье представлена краткая информация о самых популярных музыкальных форматах.
AA (Audible Audio Book File) – формат является закрытым, разработан компанией Audible. Применяется, для записи аудиокниг, которые продаются через сервисы Audible и iTunes. Существует возможность замедлять или ускорять скорость прослушивания файлов – digital pitch, возможность оставлять закладки при прослушивании аудио книг, защита файлов, при доставке звуковых записей посредством internet.
AAC (Advanced Audio Coding) – формат аудио-файла с меньшей потерей качества при кодировании, чем Mp3 при одинаковых размерах. Кодирование музыки без потерь качества оригинала с помощью профиля ALAC. AAC – семейство алгоритмов аудио кодирования MPEG4. В отличие от гибридного набора фильтров mp3, AAC использует MDST технологию (модифицированное косинусное преобразование) – это значит, что слушатель получает более лучшее качество звука, чем при MP3 кодировании с таким же или меньшим битрейтом. Возможные расширения AAC файлов: [.m4a ], [ .m4b ], [ .m4p ] .
Также AAC - это широкополосный алгоритм кодирования аудио, который использует два основных принципа кодирования для сильного уменьшения количества данных, требуемых для передачи высококачественного цифрового аудио. Данный формат является одним из наиболее качественных, использующих сжатие с потерями, поддерживаемый большинством современного оборудования, в том числе портативного.
На 2009 год распространён значительно меньше, чем MP3 и другие альтернативные решения. AAC (Advanced Audio Coding) изначально создавался как преемник MP3 с улучшенным качеством кодирования. Формат AAC, официально известный как ISO/IEC 13818-7, вышел в свет в 1997 как новая, седьмая, часть семьи MPEG-2. Существует также формат AAC, известный как MPEG-4 Часть 3.
Преимущества AAC перед MP3:
– до 48 звуковых каналов;
– большая эффективность кодирования как при постоянном, так и при переменном битрейте;
– частоты дискретизации от 8 Гц до 96 кГц (MP3: 8 Гц - 48 кГц);
– более гибкий режим Joint stereo.
ADX – основанный на АДИКМ проприетарный формат сжатия с потерями и хранения звукозаписи, разработанный CRI Middleware специально для использования в видеоиграх. Наиболее характерная особенность - возможность зациклить звукозапись, что делает применение формата удобным для использования в качестве фоновой музыки в различных играх, поддерживающих этот медиаконтейнер. Его поддерживают множество игр для SEGA Dreamcast некоторые игры для PlayStation 2 и GameCube.
В отличие MP3, в нём не применяется психоакустическая модель уменьшения объёма данных о звуке (уменьшения его сложности). Вместо этого модель ADPCM использует для сохранения образцов запись данных относительной ошибки функции предсказания, что означает бо́льшую сохранность исходного сигнала после кодирования; по существу, сжатие ADPCM, вместо использования полных переразмерянных образцов звукозаписи, предоставляет образцы отклонения сигнала от предыдущего значения, которые имеют гораздо меньший размер, обычно - 4 бита. Для человеческого уха такое отклонение находится на уровне шума, что делает потерю качества едва заметной.
AIFF – это стандартный формат файлов для сохранения аудиоданных на платформе Macintosh. Если вам когда-нибудь потребуется пересылать аудиофайлы между персональным компьютером и компьютером Macintosh, используйте именно этот формат. Он поддерживает 8- и 16-битные монофонические и стереофонические аудиоданные. Файлы этого формата могут содержать заголовок Mac-Binary, а могут и не иметь его. Если файл данного типа не содержит заголовка Mac-Binary, он, скорее всего, имеет расширение aif. Если файл данного типа содержит заголовок Mac-Binary, то Sound Forge откроет его, но идентифицирует как файл формата Macintosh Resource (см. следующий раздел). В этом случае файл, скорее всего, имеет расширение snd. Замечание При сохранении файлов на компьютерах Macintosh к ним добавляется так называемый заголовок Mac-Binary. Это маленький фрагмент информации, записываемый в начале файла, идентифицирующий тип файла для операционной системы Mac OS и других приложений. Таким способом компьютеры Macintosh сообщают, что содержит файл: текст, графику или, например, аудиоданные.
AMR (Adaptive multi rate) [. amr ] - адаптивное кодирование с переменной скоростью. Стандарт кодирования звуковых файлов, специально предназначенный для сжатия сигнала в речевом диапазоне частот. Стандартизован ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Использование AMR позволяет обеспечить высокую ёмкость сети с одновременно высоким качеством передачи речи. AMR обладает широким набором скоростей кодирования/декодирования речи и позволяет гибко переключаться на различные режимы в зависимости от окружающих условий или загрузки сети, в любых условиях обеспечивая кристально чистую передачу голоса.
APE – (Monkey ‘ s Audio ) [. ape ] – разработчик Мэтью Т. Эшланд – формат цифрового звука без потерь качества ( lossless ). Кодек Monkey’s Audio выпускается только для платформы Microsoft Windows, хотя существует ряд неофициальных кодеков для MacOS, Linux, BeOS. Файлы Monkey’s Audio используют следующие расширения: .ape – для хранения аудио и.apl – для хранения метаданных. Данный формат не является свободным, т.к. лицензия на него серьезно ограничивает распространение.
Apple Lossless [. m 4 a ] – это аудио кодек, разработанный Apple Inc, для сжатия цифровой музыки без потерь данных.Apple Lossless данные хранятся в контейнере MP4 с расширением.m4a. Хотя Apple Lossless имеет такое же расширение файла, как AAC, это не AAC, кодек схож с другими Lossless кодеками, такими как FLAC и др. Плеер iPod с док разъемом (не shuffle) и последней прошивкой может проигрывать файлы в формате Apple Lossless. Он не использует какие-либо управления цифровыми правами (DRM), но, с учётом характера контейнера, считается, что DRM может применяться к ALAC.
Тесты показали, что сжатые в ALAC файлы получаются примерно от 40 % до 60 % размера оригиналов в зависимости от вида музыки, подобно другим Lossless форматам. Кроме того, скорость, с которой он может быть декодирован, делает его полезным для устройств с ограниченной производительностью, такие как iPod.
Apple Lossless Encoder был представлен в качестве одного из компонентов QuickTime 6.5.1 28 апреля 2004 года и как функция iTunes 4.5. Кодек используется также в AirPort Express в AirTunes осуществления.
Декодер для Apple Lossless формата теперь есть в открытых источниках библиотеки libavcodec. Это означает, что любой мультимедийный проигрыватель на основе этой библиотеки, включая мультимедиа VLC и MPlayer, может иметь возможность играть Apple Lossless файлы.
CDDA (Compact Disc Digital Audio ) - звуковой компакт-диск, международный стандарт хранения оцифрованного звука на компакт-дисках, представленный фирмами Philips и Sony. Звуковая информация представлена в импульсно-кодовой модуляции с частотой дискретизации 44,1 кГц и битрейтом 1411,2 кбит/с, 16 бит стерео.
С пецификация аудио в стандарте Red Book:
– максимальное время всех записей составляет 79,8 минут;
– минимальное время трека - 4 секунды (включая 2-секундную паузу);
– максимальное количество треков - 99;
– максимальное число точек отсчёта (разделов трека) - 99 без ограничений по времени;
– должен присутствовать International Standard Recording Code (ISRC).
DTS – (Digital Theater System ) , по сути – это Dolby Digital , а точнее его конкурент. Формат DTS использует минимальный уровень сжатия, чем Dolby , так что фактически он звучит лучше, что доказывают на практике DVD диски, на которых записаны дорожки в DTS или в DD формате.
DTS это цифровая театральная система - семейство систем цифровой многоканальной звукозаписи, созданное компанией «Диджитал Тиэтер Систем» для демонстрации цифровых фонограмм в кинотеатрах синхронно с прокатными фильмокопиями. Кроме сопровождения плёночных фильмокопий, обе системы ( DTS и Dolby Digital ) в упрощённом виде используются на оптических видеодисках для домашнего просмотра. DTS использует меньший уровень сжатия, чем Dolby , но абсолютного превосходства нет ни у одной из систем. Споры о преимуществах DTS или Dolby Digital не прекращаются по сей день. Формат DTS Stereo практически идентичен Dolby Surround . DTS поддерживает как 5.1-канальный, так и 7.1-канальный варианты звука. DTS в домашних театрах допускает полный битрейт (1509,75 кбит/с).
FLAC (свободный кодек из проекта Ogg) [.flac ] – (англ. Free Lossless Audio Codec - свободный аудио-кодек без потерь) - популярный свободный кодек для сжатия аудио. В отличие от кодеков с потерями Ogg Vorbis, MP3 и AAC, FLAC не удаляет никакой информации из аудиопотока и подходит как для прослушивания музыки на высокачественной звуковоспроизводящей аппаратуре, так и для архивирования аудиоколлекции. На сегодня формат FLAC поддерживается многими аудиоприложениями. Чтобы хранить основные типы метаданных, базовый декодер использует теги ID 3 v 1 и ID 3 v 2, поэтому их можно свободно добавлять и редактировать.
MIDI (Musical Instrument Digital Interface ) – цифровой интерфейс музыкальных инструментов. Это стандарт цифровой звукозаписи на формат обмена данными между электронными музыкальными инструментами.
Интерфейс позволяет единообразно кодировать в цифровой форме такие данные как нажатие клавиш, настройку громкости и других акустических параметров, выбор тембра, темпа, тональности и др., с точной привязкой во времени. В системе кодировок присутствует множество свободных команд, которые производители, программисты и пользователи могут использовать по своему усмотрению. Поэтому интерфейс MIDI позволяет, помимо исполнения музыки, синхронизировать управление другим оборудованием, например, осветительным, пиротехническим и т.п.
Последовательность MIDI-команд может быть записана на любой цифровой носитель в виде файла, передана по любым каналам связи. Воспроизводящее устройство или программа называется синтезатором (секвенсором) MIDI и фактически является автоматическим музыкальным инструментом.
MP 2 (MPEG -1 Audio Layer II или Musicam) [. mp 2 ] – один из трёх форматов (уровень 2) сжатия звука с потерями, определённых в стандарте MPEG-1. Применяется в цифровом радиовещании DAB и устаревшем стандарте Video CD, который в 90-е годы использовался для распространения фильмов на оптических компакт-дисках и существовал до широкого распространения DVD.
Кодер MPEG-1 Audio Layer 2 развился из аудиокодека MUSICAM (Masking pattern adapted Universal Subband Integrated Coding And Multiplexing - универсальное полосное кодирование и мультиплексирование с адаптацией к шаблону маскировки), разработанного CCETT, Philips и IRT в 1989 как часть исследований EUREKA 147 европейских межправительственных разработок для систем цифрового радиовещания для стационарных, портативных и мобильных приёмных устройств. Основные параметры MPEG-1 Audio были унаследованы из MUSICAM, включая банк фильтров, обработку во временной области, размер аудиокадра и т.д. Однако, после дополнительного усовершенствования, алгоритм MUSICAM не был использован в финальной версии стандарта MPEG-1 Layer II.
MP 3 (MPEG Layer 3) [. mp 3 ] – третий формат кодирования звуковой дорожки MPEG - лицензируемый формат файла для хранения аудио-информации.На данный момент MP3 является самым известным и популярным из распространённых форматов цифрового кодирования звуковой информации с потерями. Он широко используется в файлообменных сетях для оценочной передачи музыкальных произведений. Формат может проигрываться практически в любой популярной операционной системе, на практически любом портативном аудио-плеере, а также поддерживается всеми современными моделями музыкальных центров и DVD-плееров.
В формате MP3 используется алгоритм сжатия с потерями, разработанный для существенного уменьшения размера данных, необходимых для воспроизведения записи и обеспечения качества воспроизведения очень близкого к оригинальному (по мнению большинства слушателей), хотя меломаны говорят об ощутимом различии. При создании MP3 со средним битрейтом 128 кбит/с в результате получается файл, размер которого примерно равен 1/10 от оригинального файла с аудио CD. MP3 файлы могут создаваться с высоким или низким битрейтом, который влияет на качество файла-результата. Принцип сжатия заключается в снижении точности некоторых частей звукового потока, что практически неразличимо для слуха большинства людей. Данный метод называют кодированием восприятия. При этом на первом этапе строится диаграмма звука в виде последовательности коротких промежутков времени, затем на ней удаляется информация не различимая человеческим ухом, а оставшаяся информация сохраняется в компактном виде. Данный подход похож на метод сжатия, используемый при сжатии картинок в формат JPEG. Многие музыкальные гурманы, предпочитают сжимать музыку с максимальным качеством – 320 kbps , либо переходить на другие форматы, например FLAC , где битрейт в среднем ~1000 kbps .
MusePack [. mpc ] – нелицензируемый формат файла для хранения аудиоинформации, распространяемый по GNU General Public License .
В Musepack’е применяется разбиение на полосы частот, поэтому он относится к так называемым subband-кодекам. Основная особенность - точная настройка психоакустики, что позволяет работать с чистым VBR-кодированием (кодирование с переменным битрейтом). Основной задачей Musepack является прозрачность звучания закодированной музыки.
В современных форматах, таких как: MP3, Vorbis, AAC, AC3, WMA производится второе dct-преобразование, что позволяет им добиться лучшего качества на средних и низких битрейтах, но не позволяет добиться высоких результатов на более высоких. MusePack не производит второго dct-преобразования, что позволяет достичь непревзойденного качества на битрейтах выше 180.
Так же как в AAC и некоторых других современных форматах, в Musepack производится спаривание каналов по полосам частот, что незначительно отражается на качестве, но позволяет сильно сэкономить на размере. В MP3 спаривание каналов производится не по полосам частот, а для всей полосы целиком, разбивая сигнал на частотные подполосы, затем производит разложение сигнала в ряд косинусов (MDCT - частный случай преобразования Фурье) и записывает округленные (квантованные) значения полученных после преобразования коэффициентов (квантование происходит в соответствии с проводимым психоакустическим анализом). MPC же после разбиения сигнала на частотные подполосы просто производит переквантование (опираясь на психоакустику) амплитудного сигнала в каждой подполосе и полученные округленные (квантованные) значения записывает в выходной поток. Этим же фактом объясняется и большая скорость компрессии и декомпрессии MPC.
MOD – формат разработан для платформы Amiga. Каждый файл MOD содержит оцифрованные записи real звучания инструментов, так называемые сэмплы, чем-то похож на структуру MIDI. Cj или композитор, пишущий в формате MOD, применяет программу, называемую трэкером, в которой указывает, какой именно инструмент, в какое время, какой нотой и октавой должен прозвучать – эта последовательность нот записывается в список – трек, а несколько параллельно звучащих треков образуют блок, называемый паттерном. Совокупность паттернов образует модуль – файл в формате MOD, с расширением.mod. Одна линейка трекера соответствует одному реальному каналу, в котором cj может проиграть или отредактировать пронумерованные ноты. Нотам могут назначаться различные “орнаментами” – например: тремоло, глиссандо и т.д.
OGG [.ogv ], [.oga ], [.ogx ], [.ogg ] – открытый стандарт формата мультимедиа контейнера, являющийся основным файловым и потоковым форматом для мультимедиа кодеков фонда Xiph.Org, а также название проекта, занимающегося разработкой этого формата и кодеков для него. Как и все технологии, разрабатываемые под эгидой Xiph.Org, формат Ogg является открытым и свободным стандартом, не имеющим патентных или лицензионных ограничений.
Ogg является всего лишь контейнером. Музыка или видео сжимаются кодеками, а результат обработки хранится в подобных контейнерах. Контейнеры Ogg могут хранить потоки, закодированные несколькими кодеками. Например, файл с видео и звуком может содержать данные, закодированные аудио и видео кодеками.
В контейнере Ogg можно хранить звук и видео в различных форматах (таких как MPEG-4, Dirac, MP3 и другие).
RealAudio [. ra ],[. ram ] – Пропиарный стандарт на потоковое вещание и на формат медиафайлов, принадлежащий фирме « RealNetworks Products and Services ». RealAudio впервые представленный в составе пакета RealAudio 10, кодек для сжатия звука без потери качества.
Среди плюсов данного кодека - поддержка потокового вещания, очень быстрое декодирование. К минусам относят закрытость кода и отсутствие многоканальности. Доступен для Microsoft Windows , Macintosh и GNU / Linux .
RKAU [.rka ] – Среди всех аудиокодеков RKAU занимает совершенно особое место. Во-первых это – самый маленький (всего 25kB!) и самый быстрый кодер. Во-вторых помимо того, что он является программой сжатия звука без потерь (lossless), в нём предусмотрены режимы сжатия с потерями, обеспечивающие большую, нежели все известные lossless-алгоритмы, степень сжатия. Однако благодаря особенностям алгоритма, лежащего в основе rkau искажения, вносимые кодеком лежат не в спектральной (как в случае психоакустических моделей кодеров MP3, MP+, AAC и других), а в реальной области. То есть имеют, грубо говоря, нелинейную природу, как и искажения большинства трактов. При этом не происходит потери мелких деталей и микропланов фонограммы. Однако если “переусердствовать” в этом отношении, то звук может стать совершенно неудобоваримым: в звучании появятся жёсткие шумоподобные артефакты, а само звучание приобретёт ярко выраженное окрашивание.
В иерархии аудиокодеков программа rkau стоит стовершенно особняком. Она настолько оригинальна, что не имеет аналогов среди прочих алгоритмов сжатия аудиоданных. Малый размер программы-кодера (25kB) и высокая скорость работы при сходных с остальными lossless-алгритмами степенями сжатия выводят rkau в безусловные лидеры. И хотя самым эффективным lossless-кодером можно считать OptimFROG, рассмотренный в прдыдущей части статьи, rkau лишь ненамного отстаёт от него по эффективности. Однако при активации режима сжатия “с потерями”, rkau даже в режиме наивысшего качества оставляет далеко позади все lossless-алгоритмы, приближаясь по эффективности к программ, основанным на психоакустической модели (MP3, MP+, AAC, VQF и другие). При этом не происходит характерной для MPEG-подобных алгоритмов потери микропланов и нюансов исходного аудиоматериала, а неизбежно возникающие при этом артефакты можно заметить только на очень качественной аппаратуре при многократном сравнительном прослушивании.
Shorten [.shn ] – представляет собой формат, используемый для сжатия аудиоданных. Это форма сжатия файлов используется для сжатия CD-качества, tp gjnthm аудио файлов (44,1 кГц, 16 бит, стерео PCM ). Этот формат до сих пор используется некоторыми людьми, потому что по закону продаются концертные записи в, которые кодируются как Shorten файлы.
Speex [. spx ] – это свободный кодек для сжатия речевого сигнала, который может использоваться в приложениях «голос-через-интернет» ( VoIP ). С высокой вероятностью он не имеет никаких патентных ограничений и лицензирован под последней версией лицензии BSD (без третьей статьи). Сжатые кодеком Speex данные можно хранить либо в формате хранения звуковых данных Ogg , либо передавать напрямую с помощью пакетов UDP / RTP .
Разработчики противопоставляют свою разработку другим открытым кодекам, например, кодеку Vorbis , утверждая, что именно кодек Speex лучше всего подходит для передачи голоса по сети с ненадёжной доставкой пакетов данных. При этом авторы разработки специально подчёркивают, что кодек подходит для использования в сетях с ненадёжной передачей пакетов, то есть либо пакет пришёл, либо нет.
Speex относится к классу так называемых Code Excited Linear Prediction (CELP )-кодеков, то есть кодеков, построенных на основе так называемого Линейного Предсказательного кодирования ЛПК. ЛПК использует для аппроксимации отрезка речевого сигнала цифровой фильтр только с обратными связями (т. н. «авторегрессионный фильтр»). Коэффициенты этого фильтра «подгоняются» под отрезок сигнала с помощью процедуры Левинсона (в западной литературе - Левинсона-Дурбина). CELP -модификация ЛПК предусматривает наличие т. н. «кодовой книги», которая содержит предопределённые наборы возбуждающих ЛПК-фильтр единичных импульсов.
Речевой сигнал в кодеке Speex разбивается на неперекрывающиеся отрезки длительностью 20 мс (160 отсчётов при 8 КГц). При этом, для оценки возбуждающего набора вышеуказанный отрезок разбивается на четыре подотрезка длительностью 5 мс соответственно. На каждом из подотрезков отыскиваются возбуждающие наборы импульсов как текущего подотрезка (из кодовой книги), так и двух предыдущих подотрезков. В отличие от других кодеков, с целью избежать патентных ограничений, Speex не использует алгебраическое кодирование, а только векторное. Возбуждения двух предыдущих подотрезков складываются с переменными весами, в отличие от ряда других кодеков, где используются переменные положения по времени.
По заявлению разработчиков, Speex оптимизирован для получения высококачественного речевого сигнала при низких скоростях. Кодек Speex также позволяет использовать переменную степень сжатия сигнала и поддерживает сигналы с различной шириной полосы: сверхширокополосный (частота дискретизации 32 кГц), широкополосный (16 кГц) и узкополосный (8 кГц).
TAK (Tom ‘ s lossless Audio Kompressor ) [. tak ] – Аудиокодек и формат сжатия цифрового звука без потерь. Отличается высокой степенью сжатия и скоростью кодирования и декодирования.Распространяется бесплатно вместе c набором программного обеспечения для кодирования и воспроизведения, а также плагинами к популярным плеерам: Winamp, foobar2000 и др.Разработчик - Thomas Becker, Германия.Относительно новый кодек. Первая финальная версия 1.0 была опубликована 26 января 2007 года.
Формат продолжает активно развиваться (последняя версия 1.1.1) и в настоящее время, согласно проводимому опросу на форуме hydrogenaudio.org, входит в число трёх наиболее популярных форматов аудиосжатия без потерь (после FLAC и WavPack)
TTA (True Audio) – бесплатный, аудио кодек, осуществляющий сжатие музыкальных файлов без потерь в режиме реального времени. Кодек основан на адаптивных предсказывающих фильтрах и обладает всеми улучшенными характеристиками, как и большинство современных кодеров. Сжатый размер файлов будет на 30 % – 70 % меньше, чем original music file. TTA формат поддерживает тэги ID3v1 и ID3v2. Используя True Audio кодек, можно разместить до 20 audio CD на одном DVD-R диске.
TwinVQ (Transform – domain Weighted Interleave Vector Quanization ) - векторное квантование с трансформными доменами и взвешенным чередованием), разработанной в Японии в лаборатории NTT Human Interface Labolatories .
VQF-файлы примерно на 30-35 % меньше, чем MP3, при одинаковом качестве звука. Потоку 128 Кбит/с у файлов MP3 соответствует поток 80 Кбит/с у файлов VQF. У этих достоинств есть и обратная сторона. При декодировании загрузка процессора также на 30 % выше, чем при декодировании MP3. Это определяет повышенные требования к компьютеру, на котором планируется проигрывать такие файлы.
Тесты показывают превосходство VQF по всем параметрам на нижних частотах и гораздо меньшее искажение формы сигнала с большим динамическим диапазоном (реальная музыка). Однако по завалу верхних частот звукового спектра VQF на 2-3 дБ уступает MP3 на частотах выше 15 кГц. Это впрочем, легко компенсируется настройкой эквалайзера плеера, что объективно ставит VQF на ступень выше по качеству звука по сравнению с MP3.
VQF (Interleave Vector Quanization) – разработан в Японии и основывается на технологии TwinVQ. Если сравнить VQF и MP3, то первый формат на 30-50% будет “компактнее”, при одинаковом качестве звука. Это дает VQF – значительное преимущество перед MP3 форматом. Но процесс при кодировании, декодировании (decoder) VQF, занимает примерно на 30% больше ресурсов процессора PC, чем Mp3 аудио.
Тесты показывают превосходство TwinVQ по всем параметрам на нижних частотах и гораздо меньшее искажение формы сигнала с большим динамическим диапазоном (реальная музыка). Однако по завалу верхних частот звукового спектра TwinVQ на 2-3 дБ уступает MP3 на частотах выше 15 кГц. Это впрочем, легко компенсируется настройкой эквалайзера плеера, что объективно ставит TwinVQ на ступень выше по качеству звука по сравнению с MP3.
Vorbis [. ogg ] – свободный формат сжатия звука с потерями, официально появившийся летом 2002 года. По функциональности и качеству аналогичен таким кодекам как AAC, AC3 и VQF, превосходящим MP3. Психоакустическая модель, используемая в Vorbis, по принципам действия близка к MP3 и подобным, однако математическая обработка и практическая реализация этой модели существенно отличаются, что позволило авторам объявить свой формат совершенно независимым от всех предшественников.
Ogg Vorbis по умолчанию использует переменный битрейт, при этом значения последнего не ограничены какими-то жёсткими значениями, и он может варьироваться даже на 1 kbps. При этом стоит заметить, что форматом жёстко не ограничен максимальный битрейт, и при максимальных настройках кодирования он может варьировать от 500 до 1000 кбит/с. Такой же гибкостью обладает частота дискретизации - пользователям предоставляется любой выбор в пределах от 2 до 192 кГц.
Vorbis был разработан сообществом «Xiphophorus» для того, чтобы заменить все платные запатентованные аудио форматы. Несмотря на то, что это самый молодой формат из всех конкурентов MP3, Ogg Vorbis имеет полную поддержку на всех популярных платформах (Microsoft Windows, Linux, Apple Mac OS, PocketPC, Palm, Symbian, DOS, FreeBSD, BeOS и др.), а также большое количество аппаратных реализаций. Однако несмотря на все свои преимущества перед конкурентами, популярность данного формата пока невелика.
WAV (Waveform audio format ) [. wav ], [. wave ] – разработан совместно с IBM . Формат записи (стерео- или моно-) звука без сжатия. Так всего одна минута стереозаписи звука сделанная с CD-качеством (частота дискретизации 44,1 КГц) содержит 60 с х 44100Гц х 2 канала = 5 292 000 отсчетов. На каждый отсчет может приходиться 8 или 16 бит. Таким образом, в варианте 8 бит на отсчет, одна минута звука займет в памяти 42 336 000 бит = 5 292 000 байт (около 5 Мб).
WavPack [.wv ], [.wvс ] – Бесплатный аудиокодек c открытым исходным кодом для сжатия аудио без потери качества. Разработан Дэвидом Бриантом.
WavPack формат позволяет сжимать (и восстанавливать) 8-, 16-, 24- и 32-битные аудиофайлы в.WAV формате. Он также поддерживает потоки звук вокруг и высокие частоты дискретизации (sampling rate). Как у других способов компрессии без потери качества, эффективность сжатия зависит от исходных данных, но обычно она лежит в диапазоне между 30 % и 70 % для обычной популярной музыки, немного выше для классической музыки и других источников с более широким динамическим диапазоном.
WavPack также включает уникальный «гибридный» режим, который предоставляет все преимущества сжатия без потерь с дополнительным бонусом: вместо создания одного файла, в этом режиме создается относительно небольшой файл высокого (точнее, указанного при кодировании) качества с потерей (.WV), который может проигрываться сам по себе, а также файл «коррекции» (.WVC), который (в комбинации с предыдущим.WV) позволяет полностью восстановить оригинал. Для некоторых пользователей это означает, что им никогда не придётся выбирать между сжатием без потерь и с потерей качества.
WMA (Windows Media Audio ) [. wma ] – лицензируемый формат файла, разработанный компанией Microsoft для хранения и трансляции аудио-информации.Изначально формат WMA позиционировался как альтернатива MP3, но на сегодняшний день Microsoft противопоставляет ему формат AAC (используется в популярном онлайновом музыкальном магазине iTunes).
Номинально формат WMA характеризуется хорошей способностью сжатия, что позволяет ему «обходить» формат MP3 и конкурировать по параметрам с форматами Ogg Vorbis и AAC. Но как было показано независимыми тестами, а также при субъективной оценке качество форматов все таки не является однозначно эквивалетным, а преимущество даже перед MP3 однозначным, как это утверждается компанией Microsoft. Особенно стоит отметить что ранние версии формата (или его реализации) имели проблемы на низких скоростях потока. Также многие меломаны и владельцы цифровых плееров недолюбливают формат WMA за низкую стойкость к ошибкам. Если при кодировании/передаче файла WMA некоторая часть его повреждается, то воспроизведение файла становится невозможным, как после места повреждения, так и за несколько десятков секунд до него. (Для сравнения: при повреждении файла формата MP3, его всё ещё можно воспроизвести от начала до самого места повреждения, затем пропустить несколько секунд и воспроизвести дальше до конца; иногда же ошибки в несколько байт в файле MP3 бывают на слух малозаметны или не заметны вообще.) Однако данный формат постоянно развивается, так что можно предполагать, качество будет оптимизироваться.
Большинство портативных аудиоплейеров поддерживает формат WMA наряду с MP3. Данный формат очень плохо поддерживается на альтернативных платформах (вследствие его закрытости).
Microsoft включила в WMA поддержку цифровой системы управления авторскими правами (DRM) (система защиты). Основным следствием ее является невозможность прослушивать защищенные композиции на других компьютерах, кроме того, на котором композиция была загружена из музыкального магазина.
В последних версиях формата, начиная с Windows Media Audio 9.1, предусмотрено кодирование без потери качества англ. lossless, многоканальное кодирование объемного звука и кодирование голоса.
