Форматы lossy(кодеки сжатия с потерями) достоинства и недостатки
Сжатие с потерями — это технология сжатия звуковых файлов, которая значительно уменьшает размер кодированного файла по сравнению с оригинальным за счет удаления информации, невоспринимаемой человеком.
Люди не могут похвастать идеальным слухом. Технология сжатия с потерями этот человеческий недостаток для себя превращает в преимущество, отбрасывая выборочным путем «ненужную» информацию. В поисках компромисса между маленьким размером и высоким качеством, обычно, можно настраивать количество отбрасываемой информации.
Негативным моментом этой технологии является тот факт, что кодированный файл никогда не будет полностью идентичен оригиналу.
Список наиболее распространных lossy-форматов:
* AAC (.m4a, .mp4, .m4p, .aac) — Advanced Audio Coding (часто в контейнере MPEG-4)
* AC3
* MP2 (MPEG Layer 2)
* MP3 (MPEG Layer 3)
* MPC (известен как Musepack, прежде носил имена MPEGplus или MP+)
* Ogg Vorbis
* WMA (Windows Media Audio)
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.[1] 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.
В этом формате звуки кодируются частотным образом (без дискретных партий); есть поддержка стерео, причём в двух форматах (подробности — ниже). MP3 является форматом сжатия с потерями, то есть часть звуковой информации, которую (согласно психоакустической модели) ухо человека воспринять не может или воспринимается не всеми людьми, из записи удаляется безвозвратно. Степень сжатия можно варьировать, в том числе в пределах одного файла. Интервал возможных значений битрейта составляет 8 — 320 кбит/c. Для сравнения, поток данных с обычного компакт-диска формата Audio-CD равен 1411,2 кбит/c при частоте дискретизации 44100 Гц.
Режимы кодирования и опции:
Существует три версии MP3 формата для различных нужд: MPEG-1, MPEG-2 и MPEG-2.5. Отличаются они возможными диапазонами битрейта и частоты дискретизации:
* 32—320 кбит/c при частотах дискретизации 32000 Гц, 44100 Гц и 48000 Гц для MPEG-1 Layer 3;
* 16—160 кбит/c при частотах дискретизации 16000 Гц, 22050 Гц и 24000 Гц для MPEG-2 Layer 3;
* 8—160 кбит/c при частотах дискретизации 8000 Гц и 11025 Гц для MPEG-2.5 Layer 3.
В прошлом было распространено мнение, что запись с битрейтом 128 кбит/c подходит для музыкальных произведений, предназначенных для прослушивания большинством людей, обеспечивая качество звучания Audio-CD. В действительности всё намного сложнее. Во-первых, качество полученного MP3 зависит не только от битрейта, но и от кодирующей программы (кодека) (стандарт не устанавливает алгоритм кодирования, только описывает способ представления). Во-вторых, помимо превалирующего режима CBR (Constant Bitrate — постоянный битрейт) (в котором, проще говоря, каждая секунда аудио кодируется одинаковым числом бит) существуют режимы ABR (Average Bitrate — усредненный битрейт) и VBR (Variable Bitrate — переменный битрейт). В-третьих, граница 128 кбит/c является условной, так как она была «изобретена» в эпоху становления формата, когда качество воспроизведения звуковых плат и компьютерных колонок как правило было ниже, чем в настоящее время.
На данный момент наиболее часто встречаются MP3 файлы с битрейтом 192 кбит/c, что может косвенно говорить о том, что большинство считает этот битрейт достаточным. Реально воспринимаемое «качество» зависит от исходного аудиофайла, слушателя и его аудиосистемы. Некоторые меломаны предпочитают сжимать музыку с «максимальным качеством» — 320 кбит/c, либо даже переходить на другие форматы, например FLAC, где битрейт в среднем ~1000 кбит/c. Также среди меломанов бытует мнение, что некоторые сэмплы (фрагменты аудиозаписи) не поддаются качественному сжатию с потерями: на всех возможных битрейтах не составляет особого труда отличить сжатое аудио от оригинала.
Плюсы кодека MP3:
* Принят и широко распространен, поддерживается практически всеми плеерами и устройствами.
* Стандарт ISO, часть спецификаций MPEG.
* Быстрое декодирование, меньшая сложность, чем в AAC или Ogg Vorbis.
* Любой человек может создавать свою собственную реализацию (доступны спецификации и демо-примеры).
* Облегченный процесс лицензирования.
Минусы кодека MP3:
* Меньшая производительность/эффективность по сравнению с современными кодерами.
* Имеет те же проблемы, что и у всех подобных кодеров..
* Иногда максимального битрейта (320kbps) недостаточно.
* Нет многоканальных реализаций.
* Не подходит для высококачественных систем (с частотой дискредитации больше 48kHz). |
