Як цифра згубила копірайт? Частина 2. Стислий звук

Мало того, що підступні комп'ютерники запозичили у аудіокомпаній CD, так вони ще й зробили їм вельми сумнівний відповідь «подарунок» у вигляді формату mp3.

Мp3 (MPEG audio layer 3) винайшли в 1994 році вчені з німецького інституту Fraunhofer. Але справжня популярність цього формату почалася після того, як 19-річний програміст Джастін Франкель винайшов для mp3 спеціальну програє програму Winamp. Завдяки тому, що і Winamp, і кодувальники для mp3 були безкоштовними, вони з миттєвою швидкістю поширилися серед користувачів комп'ютерів без будь-якої рекламної кампанії по старому житейському принципом «Сподобалося - поділися з другом». Непідконтрольна популярність нового формату змусила здатися навіть монополістів з Microsoft, і сьогодні mp3 програє будь-який стандартний програвач Windows.

Головна принадність mp3-файлів, безумовно, пов'язана з їх малими розмірами. Так, на один компакт-диск замість 74 хв. нестислого звучання можна записати більше 11 годин mp3-фонограми. Яким же чином відбувається стиснення?

Справа йде так. При кодуванні вихідного аудіофайлу (Який представлений на CD-Audio у вигляді високоякісного і «важкого» формату wav) в mp3 відсікаються непотрібні звукові елементи - в основному ті, які не сприймаються людським вухом. Сюди відносяться і зайві сигнали близької частоти, і ті звуки, які слідують за гучним сигналом (коли чутливість вуха на мить послаблюється). Враховується й те, що для нашого слуху особливу цінність представляє досить вузький діапазон - 1-4 кГц (діапазон людської мови). Чим більше звукових елементів «вирізане», тим легше отримується файл.

Звичайно, за надмірну «легкість» доводиться платити. Тому треба звертати увагу на якість mp3-файлу. Воно визначається двома показниками - бітрейтом і частотою дискретизації.

Бітрейт - Це так звана пропускна здатність звукового потоку. Він показує, скільки обсягу пам'яті потрібно для зберігання 1 секунди звукової інформації. Однак бітрейт характеризує тільки загальну інформаційну величину потоку. Частотний ж діапазон звуку характеризує інший показник - частота дискретизації. Як ми вже писали вище, перетворюючи аналоговий сигнал в цифровий, комп'ютер робить як би виміри («вибірки») частотних характеристик звуку через певні часові проміжки. Чим частіше робляться «вибірки», тим більш точної вийде «цифрова» копія. Ось частота дискретизації і показує, скільки робиться замірів аналогового сигналу в секунду. У побутовій медіаапаратуру частота дискретизації зазвичай становить 44,1 кГц (тобто 44 100 замірів в секунду), в студійній - 48 кГц.

Звичайно для якості звуку важливі обидві характеристики. Але під час створення музичного mp3-файлу над частотою дискретизації зазвичай мало експериментують (частота менше 44, 1 кГц помітно позначається навіть на якості речових фонограм). Залишається варіювати бітрейтом.

Для мовних фонограм цілком прийнятним може бути і якість 56-64 кбіт / с. А ось мінімально прийнятним бітрейтом для музичних файлів прийнято вважати 128 кбіт на секунду. Звичайно, такий бітрейт забезпечує всього лише стерпне якість, але зате сам файл важить при цьому дуже мало. Наприклад, 3 хвилини звуку у форматі mp3 з бітрейтом 128 кбіт / с займають близько 2,8 Мб, в той час як на звичайному аудіодиску - близько 30 Мб. Максимально ж можливий бітрейт mp3-файлу - 320 кбіт / с - як доводять тести, для середнього слуху практично не відрізняється від аудіофайлу на CD, при тому, що і тут він менше оригіналу в 5-6 разів. Не варто забувати, що якість mp3 залежить не тільки від бітрейту, але і від якості вихідного файлу, а також від кодувальника.

Вимоги до якості звуку залежать і від типу музики - якщо нехитра електронна поп-музика непогано слухається і в mp3, то звучання симфонічного оркестру змушує чимало меломанів з тугою згадувати вінілову платівку. Вирішальне значення має і якість звуковідтворювальної апаратури. Недоліки mp3, чи не помітні на звичайних комп'ютерних колонках, стають цілком відчутними на апаратурі класу Hi-Fi.

Є ще один цікавий і ефективний метод стиснення звуку - так званий VBR (variable bit rate) - стиснення зі змінним «плаваючим» бітрейтом. Це, коли кожен окремий фрагмент кодується з найбільш підходящим бітрейтом. Наприклад, один фрагмент файлу з меншими показниками - 112 кбіт / с, інший - 128 кбіт / с, третій - 192 кбіт / с. В результаті досягається вдале поєднання економії і якості.

Mp3 - не єдиний формат стиснення звуку, хоча, безумовно, найвідоміший і розповсюджений. Тут можна згадати і ATRAC (метод стиснення, придуманий Sony для мінідисків), і wma (створений Microsoft як альтернатива mp3), і AAC, і ogg (що дають кращу якість, ніж mp3 при більш низьких бітрейтах), і багато інших.

Ємність звуконосіїв і пропускна здатність Інтернету ростуть, і якщо буквально п'ять років тому стандартним бітрейтом вважався 128 кбіт / с, то зараз в Інтернеті панує показник від 192 кбіт / с до 320 кбіт / с.

Втім, вже зараз формати стиснення з втратами (описані вище) витісняються так званими Lossless-формати (FLAC, APE, WV та ін.), які сьогодні дуже популярні у вимогливих меломанів. Ці формати, звичайно, не настільки «економні», як mp3. Вони утискають вихідний CD-файл лише наполовину, але зате роблять це без усіляких вирізок і втрат для звуку. По суті справи, Lossless-формати - це ті ж архіватори (як і добре відомі багатьом zip і rar), тільки для аудіо. Тому після декомпресії такого формату ви отримаєте файл повністю аналогічні тому, що був на CD-Audio - тобто, в якісному і «важкому» форматі wav. До того ж є програми, які відіграють Lossless-формати без попередньої декомпресії.

Тепер повернемося до носіїв. Основним носієм стислих аудіоформатів стала flash-пам'ять. Флеш-пам'ять - це пам'ять напівпровідникова, де дані зберігаються на інтегральних мікросхемах. Зберігання даних енергонезалежності, дуже скромне харчування потрібно тільки під час запису і відтворення. Перенесення інформації проводиться через USB-порт. Дані на такому носії можуть незмінно зберігатися від 20 до 100 років.

Але головне достоїнство флеш-пам'яті в тому, що цей носій не має рухомих механічних частин, а отже менш схильний до зносу, абсолютно не боїться поштовхів, пилу і електромагнітних полів. Якщо додати до цього зовсім вже мініатюрні розміри, то стає зрозумілим, чому широке застосування «флешки»Отримали, в першу чергу, в диктофонах, мобільних телефонах, цифрових фотоапаратах і, звичайно ж, в плеєрах.

Маленька, але при цьому ємна, флеш-пам'ять виявилася успішним і безжальним конкурентом інших «цифрових» носіїв. В першу чергу, вона почала виводити з ужитку все менш удачливі ТИМЧАСОВІ накопичувачі - будь то дискета або CD-RW. А з 2003 року «флешки» в союзі з форматом mp3 почали активно витісняти і CD-плеєри, здобувши на сьогоднішній день переконливу перемогу.

Пишуть, що перший mp3-плеєр, що надійшов у продаж, був виготовлений в 1998 р корейською компанією SaeHan. Він мав пам'ять всього 32 Мб (тобто міг вмістити близько восьми треків з бітрейтом 128 кбіт / с) і коштував 250 доларів.

Зараз найпопулярнішим mp3-плеєром є iPod. Одні моделі використовують флеш-пам'ять і здатні вмістити до 16 Гб музики. Інші мають вбудований жорсткий диск (подібний комп'ютерному) та їх місткість доходить до 160 Гб! Однак при цьому вони більш чутливі до ударів і можуть легко пошкодиться при падінні.

Тільки відносна дорожнеча і прихильність аудіоринку до оптичних дисків завадила флеш-пам'яті стати не тільки тимчасовими, а й постійними хранителями інформації.

Однак «флешки» стрімко дешевшають, їх ємність постійно зростає, і хто знає, чи не стануть саме вони основними «цифровими» носіями майбутнього.