Лекции - Технологии Мультимедиа, страница 16

Понятно, для кодирования этой информации употребляется еще меньший битрейт.В отличие от всех предыдущих, этот метод приводит к потере фазовой информации,но выгоды от экономии места в пользу среднего сигнала оказываются выше, если речь идет оочень низких битрейтах.Этот режим по умолчанию используется продукцией FhG IIS для высоких частот набитрейтах от 96kbs и ниже (другими качественными кодерами этот режим практически неиспользуется).Но, как уже говорилось, при применении данного режима происходит потеря фазовойинформации, также теряется любой противофазный сигналСпособы хранения MP3Стандарт MP3 не определяет никакого точного стандартного математического алгоритма кодирования, его разработка целиком и полностью остается на совести разработчиковкодеров.

Вместо этого он определяет общую схему процесса кодирования, а также форматзакодированного фрейма. Сами последовательности фреймов могут передаваться потоком(процесс передачи такого потока называется streaming) или храниться в файлах.MP3 файл, как и поток, состоит из последовательно расположеных фреймов, междукоторыми может содержаться произвольная информация. Основное требование состоит втом, что не должно быть совпадений с сигнатурой начала фрейма.Часто к последовательности фреймов добавляют стандартный заголовок метааудиоформата WAV, и получается то, что называют WAV-MP3. Еще чаще к MP3-файлу добавляется информационный блок ID3v2, содержащий информацию об исполнителе, жанре,названии композиции, и другую подобную информацию о треке.

Он добавляется в конецфайла. В середину пока никто ничего ставить не придумал. Хотя, вообще говоря, можетпредставлять некоторый интерес вставка спецтэга для VBR с информацией о том, в какойчасти трека мы, собственно, находимся.Формат QDesign AIF.Этот формат аудиосжатия был разработан компанией QDesign и впоследствии был активно поддержан концерном Apple/Macintosh. QDesign AIF является доработкой семействастандартов AIFF, которое представляет собой разновидность мультимедийных стандартовиспользуемых на платформе Apple/Macintosh. Пара QDesign AIF – AIFF является полныманалогом пары WAV – MP3 используемой на платформе Wintel, за исключением степенисжатия.Малый размер файла полностью соответствует его низкому качеству. Так, из аудиокомпозиции удаляются многие частоты, как из верхнего, так и из нижнего диапазона звуко-81вого спектра, в результате звучание становится не только очень глухим, но при этом утратчивает и характерные басы.

Очень высок шум квантования. Для уменьшения размера композиции некоторые места преобразовываются из стерео в моно.Однако QDesign AIF с максимально возможным bitrare 48 kbs все же лучше, чем МР3,ААС, PAC и VQF с этой же шириной потока и безусловно лучше real audio. Этот формат годится только для сетевого радио или для ознакомления с композицией, чтобы впоследствиизакачать ее в виде более громоздких, но зато и более качественных файлов в форматах МР3,ААС, VQF.Композиции в формате QDesign AIF с bitrare 48 kbs примерно соответствуют по качеству МР3 64 kbs, хотя эти форматы довольно несхожи между собой и обеспечивают совершено разное звучание одних и тех же композиций.Формат TwinVQ (VQF)Алгоритм аудиокомпрессии TwinVQ (Transform-domain Weighted Interleave VectorQuanization - векторное квантование с преобразуемыми доменами и взвешенным чередованием) был разработан японской фирмой Nippon Telegraph and Telephone Corp.

(NTT).Алгоритм TwinVQ позволяет сжимать оцифрованные аудиопотоки со степенью сжатия до 1:20. Этот формат по основным концепциям, используемым при компрессии аудиоданных, сильно напоминает MP3, но при этом используется совершенно иная психоакустическая модель. Соответственно и выбор "нужных" и "ненужных" звуков осуществляется посовершенно иным критериям. Размер файлов VQF в среднем на 30-35% меньше, чем MP3,при примерно одинаковом качестве звука. Так, например, качество звучания потока TwinVQпри bitrate 96 Кбит/с практически идентично качеству звучания потока MPEG-1 Layer 3 (приbitrate 128 Кбит/с) и семейству MPEG-2 AAC (при bitrate 96 Кбит/с). Алгоритм TwinVQ позволяет также как и MP3, производить декодирование и воспроизведение потока непосредственно при его получении (stream playback).

Но если композиция в формате VQF и не докачается, то ее все равно можно прослушать до места обрыва. На частотах выше 15 кГц, VQFна 2-3 дБ уступает MP3. При всем при этом, VQF вносит гораздо меньшее искажение формысигнала в композициях с большим динамическим диапазоном (реальная музыка).Такое высокое качество при сравнительно низком bitrate достигается благодаря использованию более совершенных алгоритмов сжатия. При этом резко возрастает загрузкапроцессора, как при кодировании, так и при декодировании аудиофайлов. Кодеки TwinVQпри компрессии аудиоданных работают, как правило, в 5-10 раз медленнее, чем кодекиMPEG Layer 3.

При декодировании файлов VQF проигрывателем, загрузка процессора на 30- 40% выше, по сравнению с декодированием MP3. Соответственно минимальные требования к конфигурации компьютера для TwinVQ гораздо выше, чем для MP3. В качестве стар-82тового условия для качественного проигрывания аудиокомпозиций в формате VQF нуженкак минимум процессор Pentium-100. При компрессии аудиофайлов в формат VQF так жесказывается высокая ресурсоемкость алгоритма TwinVQ.Помимо более высокой загрузки процессора при кодировании/декодированииаудиофайлов, для формата VQF характерна очень медленная перемотка, которая реализуетсяза счет быстрой распаковки файла.Формат VQF поддерживает bitrate от 8 kbs до 48 kbs на канал (соответственно максимальный bitrate для стереокомпозиций составляет 96 kbs).

Поддерживается кодирование спеременным bitrate. Из не стандартных по сравнению с МР3 возможностей можно назватьподдержку несимметричных bitrate, например один канал может кодироваться с bitrate 10kbs, а другой с bitrate 11 kbs.Наработки TwinVQ совместно с AAC используются в звуковой части стандарта видеосжатия MPEG-4.Формат PACНазвание формата РАС расшифровывается как perceptual audio coding (аудиокодирование основанное на восприятии).Данный формат был разработан фирмой Lucent Technologies при инвестиционнойподдержке компании Bell Labs.Звучание в целом примерно такого же качества, как и у лучших кодеков из семействаAAC – Liquid Pro AAC и Astrid/Quartex AAC.

РАС с bitrate 96 kbs лучше MP3 128 kbs, а РАСс bitrate 128 kbs приближается к CD звучанию, но не достигает его.При этом достигается высокая скорость кодирования при использовании AudioLibrary 1.0. Четырехминутная аудиокомпозиция кодируется на Pentium 200 MMX чуть больше 100 секунд (на кодирование четырех минут музыки в формат VQF на той же платформеуходит более 20 минут).К числу недостатков этого кодека можно отнести и неприменимость сжатых композиций в качестве сетевого формата.

Формат не поддерживает потоковую пересылку данных, тоесть одновременное воспроизведение и получение аудиокомпозиции. Это формат используется только для домашней аудиотеки и для продажи на CD - дисках.Кроме того, аудиокомпозиции в данном формате имеют сильную защиту от нелегального. На основании этого факта можно предположить, что механизм защиты содержит привязку в аппаратному обеспечению того компьютера, на котором производилось кодирование(например, привязка к серийному номеру жесткого диска).Формат WMA (Windows Media Audio)В этом кодеке было достигнуто качество МР3 128 kbs на bitrate всего 64 kbs.83Сжатая этим кодеком голосовая информация обладала, даже при bitrate всего 64 kbs,очень высокой четкостью. Профессиональными тестерами было установлено, что при bitrate64 kbs слоговая разборчивость голоса достигала 90%, в то время, как у других форматоваудиосжатия подобный показатель наблюдается при bitrate в 2-2.5 раза больше, т.е.

приbitrate 128 kbs и 160 kbs соответственно.Низкобитрейтная версия WMA по качеству ощутимо превосходит Real Audio. Соотношение размер/качество для WMA в 2-3 раза выше, чем аналогичный параметр у RA. Болеетого, WMA превосходит по качеству формат QDesign AIFF. Так, при максимальном дляQDesign AIFF bitrate 48 kbs, аудиофайлы WMA имеют гораздо меньше искажений и потерь.Кроме того, формат WMA бесплатенWMA с bitrate 64 kbs лучше MP3 128 kbs или по крайне мере обладает тем же качеством.

Кодек позволяет легко перекодировать из MP3 в WMA с любым bitrate.В кодеке WMA поддерживаются bitrate от 6 kbs до 96.1 kbs на канал. Помимо этого,кодек содержит своего рода конструктор для пользователей, в котором можно собрать собственный bitrate - произвольно задать количество kbs, задать частоту выборки (по умолчанию 44 КГц) в диапазоне от 22 КГц до 48 КГц и даже изменить алгоритм сжатия .Скорость кодирования чуть медленнее РАС, но гораздо быстрее VQF, AAC, иQDesign AIFF.Из недостатков можно назвать: заполнение пауз в аудиокомпозициях постороннимишумами и одноплатформенность WMA (только для пользователей Windows). А также качество WMA 96 kbs несколько ниже MP3 256 kbs.Формат OggVorbis.OggVorbis - это универсальный формат аудиокомпрессии. Этот самый молодой (выпущен в 2000г.) формат из всех конкурентов МР3 разработан группой Xiphophorus.OggVorbis принадлежит к тому же типу форматов аудиосжатия, что и МР3, AAC,VQF, PAC, QDesign AIFF и WMA, то есть к форматам сжатия с потерями.

Психоакустическая модель, используемая в OggVorbis по принципам действия близка к МР3, но математическая обработка и практическая реализация этой модели в корне отличается, что позволяетавторам объявить свой формат совершенно независимым от всех предшественников.Одно из преимуществ формата OggVorbis - это его полная открытость и бесплатность.Помимо этого, OggVorbis, как спецификация, обладает так же еще целым рядом неоспоримых достоинств. Так, верхняя планка частоты выборки составляет не 44 КГц, как увсех форматов, а 48 КГц, что безусловно более близко к живой музыке по сравнению с CD.Кроме того, число каналов не ограничено двумя как обычно - моно и стерео, а достигает 255.МР3 и OggVorbis трудно сравнивать, но в целом звучание OggVorbis гораздо лучше.84При кодировании кодеки OggVorbis используют VBR (variable bitrate), подобно некоторым МР3 кодекам, что позволяет существенно уменьшить размер композиции, при незначительной потере качества.В спецификации заложен широкий диапазон – от 8 kbs до 512 kbs.