Мобильный телефон: 20 новых советов для эффективного использования
Шрифт:
Поскольку музыка, представленная в цифровом виде, имеет очень большой объем, чтобы уместить на один носитель как можно больше подобных файлов, были разработаны специальные форматы сжатия, аналоги программ-архиваторов на ПК. Как и следовало ожидать, современные МР3-плееры могут воспроизводить аудиофайлы не одного, а нескольких форматов. Самыми распространенными из них, помимо самого МР3, являются: AAC, ASF, LQT, WMA, MAF, OGG. Несмотря на тот факт, что некоторые из них по качеству звучания превосходят старый МР3, им еще очень далеко до той распространенности, которая свойственна этому формату.
При выборе плеера по большому счету главное помнить одно: желаемый объект обязательно должен воспроизводить звуковые файлы в форматах МР3З, AAC, WMA и OGG, поскольку
Ну а что же происходит внутри музыкального устройства после того, как пользователь нажмет кнопку Play? Осуществляется процесс кодирования, основные параметры которого мы и рассмотрим в этом разделе.
Примером будет служить формат МР3 (как самый популярный). Он использует довольно-таки сложный алгоритм кодирования. Если обычным архиваторам нужно сжать информацию таким образом, чтобы после извлечения из архива в ней не изменилось ни одного бита, то у МРЗ несколько иные цели. Помимо собственно математических алгоритмов сжатия в этом формате еще применяется и сложнейший по своей структуре алгоритм удаления ненужной звуковой информации, который основан на психо-физиологических свойствах человеческого организма. Попытаюсь объяснить подробнее.
Итак, МР3 — потоковый формат, а это, в свою очередь, означает, что звуковая информация при кодировании разбивается на фреймы, то есть равные по продолжительности участки. Особенность фреймов заключается в том, что все они взаимно независимы, так как каждый фрейм имеет свои собственные параметры, кодируется отдельно и имеет заголовок. В процессе воспроизведения последовательность декодированных фреймов как раз таки и обеспечивает непрерывное звучание записанного звука.
Что хорошего в этом подходе? Во-первых, можно осуществлять перемотку; это обусловлено возможностью легкого и быстрого перехода к абсолютно любому фрейму, с месторасположения которого и будет воспроизводиться файл. Во-вторых, подобная структура позволяет достигать непрерывности воспроизведения, при этом не слишком «напрягая» оперативную память или дисковый кэш проигрывателя: сначала загружаются лишь несколько фреймов, а потом, в ходе проигрывания, все остальные.
При высоком качестве МР3 — а это битрейт 320 Кбит/с — для кодирования фреймов применяются исключительно математические алгоритмы сжатия. Стоит заметить, что качество при этом нисколько не страдает, однако размер уменьшается максимум в четыре раза. Но уже при уменьшении полосы пропускания (битрейта) до 256 Кбит/с и ниже начинают работать алгоритмы удаления «ненужных» звуков, что основано на особенности восприятия аудиоинформации человеческим ухом, или, если говорить более научно, на «психоакустической модели». Сам процесс удаления ненужных звуков называется квантованием. И надо сказать, квантование становится жестче с уменьшением битрейта, то есть налицо обратно пропорциональная зависимость.
Ну а каковы критерии отбора звуков на «нужность» или «ненужность»? Все просто. Большинство кодеков (совокупность алгоритмов кодирования и декодирования звука) отбрасывают звуки, находящиеся за границей порога слышимости человека Причем так сложилось, что значение этого порога составляет 16 кГц. Но эта величина, скажем прямо, условна, поскольку люди по своим физиологическим особенностям очень отличаются друг от друга. Да и потом, необходимо учитывать, что у многих слуховой порог может превышать эту среднестатистическую величину, ведь, например, у молодежи порог слышимости значительно выше, чем у пожилых людей. Таким образом, удаление частот выше 16 кГц частенько и является причиной того, что временами конечный результат воспроизведения музыкального файла не удовлетворяет запросы пользователей. Это абсолютно неприемлемо для высоких битрейтов, претендующих на постоянное качество, но, кстати, вполне уместно для низких, где качество приносится в жертву размеру.
Еще одним критерием, который служит для выявления «ненужности» тех или иных звуков, является
Теперь мы подошли к главной особенности, описывающей психоакустическую модель кодирования формата МР3, - это так называемый эффект маскирования. Во многом благодаря именно этому эффекту возможно столь сильное сжатие исходных аудиоданных. Суть маскирования заключается в следующем. Слабый сигнал одного диапазона частот, как правило, маскируется более мощным сигналом соседнего диапазона, если таковой присутствует в аудиозаписи, или, на крайний случай, мощным сигналом предыдущего фрейма. В итоге имеет место «временное оглушение», так как такой сильный сигнал вызывает временное понижение чувствительности уха к сигналу текущего фрейма. Величина маскирующего эффекта, создаваемого сигналом соседних диапазонов и сигналом предыдущего фрейма, определяется конкретно для каждого звукового диапазона. Если маскирующий сигнал превышает мощность сигнала текущего диапазона, последний не кодируется вовсе, что обеспечивает психоакустической модели возможность удалить часть данных из этого фрейма. Что же касается оставшихся данных каждого диапазона, то для них определяется количество битов на фрейм, которыми можно пожертвовать, чтобы потери от дополнительного квантования были ниже величины маскирующего эффекта. Говоря проще, звук, кодированный при низких битрейтах, отличается заметной нечеткостью и глухостью. Это происходит потому, что при потере всего одного бита информации в общее звучание добавляется шум квантования значительной величины.
Все вышеописанные ухищрения в сумме имеют свое название — адаптивное кодирование. То есть на основе того, что большая часть людей не обладает уникальным слухом, эта технология позволяет существенно уменьшить размер кодируемого файла благодаря «обрезанию» наименее значимых с точки зрения слухового восприятия деталей звучания. (Кстати, адаптивное кодирование — это отличительная черта МР3, которая не присутствует в других форматах.)
Однако же, как всегда бывает в подобных случаях, «в бочке меда не обошлось без ложки дегтя». Некоторые слушатели тонко чувствуют усечение ненужных частот в формате МР3, и усеченная музыка кажется им некачественной. Это чувство неполноценности композиции, кстати, во многом оправданно, так как «обрезание» тех или иных, даже самых незначительных, деталей ведет к изменению эмоциональной окраски звучания, придает или лишает ее таких эффектов, как ощущение «кристальной» чистоты звука (в той мере, в которой она присутствует в тех же CD). И хорошо еще, что большинство потребителей все же не различают таких изменений. Хотя на то и был ведь расчет разработчиков.
Запись бывает двух видов — аналоговая и цифровая. Первая представляет собой электрический волновой сигнал, а вторая — какой-то набор цифр, хранящийся в памяти того или иного устройства. Для того чтобы преобразовать аналоговый сигнал в цифровой, используется устройство, которое так и называется — аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Основными параметрами, которые характеризуют цифровую запись, являются частота дискретизации и разрядность. Частота дискретизации — это то количество раз в секунду, с которым АЦП будет сравнивать и строить цифрокую картину описания аналогового сигнала. Чем это значение выше, тем точнее цифровая запись соответствует исходному аналоговому сигналу. Привычным значением является 44,1 кГц (то есть сравнение точности оцифровки происходит 44 100 раз в секунду).