Что такое формат mp3? MP3-формат: описание, программы для конвертирования Есть ли конкуренты у mp3

03.09.2023

Сегодня трудно найти человека, незнакомого с трехбуквенной аббревиатурой – MP3. Вот только, когда начинаешь спрашивать, что же это такое и как расшифровывается, то некоторые люди недоуменно разводят руками, а другие говорят так: ”Ты что? Это же музыка этот MP3!”. Кроме того, MP3 поддерживают многие мобильники. Об этом то мы знаем, а дальше, а больше? :)Понятно, что мало кому понятно, что это за формат. В этой статье я как раз и объясню, что же все - таки это такое, этот MP3.

Для MP3 написано множество отличных программ (кодировщиков, проигрывателей и т. д.), налажено производство аппаратных (стационарных, карманных и автомобильных) плееров, каждый современный телефон поддерживает MP3-мелодии (и даже имеет встроенный плеер для их удобного воспроизведения). По сравнению со многими другими форматами сжатия аудио MP3 обеспечивает лучшее качество звучания и сегодня по своей популярности занимает, пожалуй, второе место после Audio CD.

Описание формата MP3

Формат сжатия аудиоданных MP3 (сокращение от MPEG Layer3) - один из первых популярных способов сжатия звука. Разработан немецкой компанией Fraunhofer IIS и позднее, при поддержке фирмы THOMSON, внедрён как часть видеоформатов MPEG1 и MPEG2. Обеспечивает высокое качество звука при сравнительно небольших размерах файла.

Технические сведения о формате MP3

Высокая степень сжатия в MP3 достигается за счёт достаточно сложного алгоритма кодирования. Используются как математические методы компрессии, так и особенности человеческого слуха (психоакустическая модель): эффект маскировки слабого звука одной частоты более громким звуком такой же или соседней частоты, понижение чувствительности уха к тихому звуку сразу после громкого, невосприимчивость к звукам ниже определённого уровня громкости.

Степень сжатия характеризуется битрейтом (bitrate) - количество передаваемой за единицу времени информации. Файлы MP3 обычно закодированы с битрейтом от 64 до 320 килобит в секунду (kbps или kb/s), а также с переменным битрейтом (VBR) - когда для каждого фрейма используется свой, оптимальный для данного участка, битрейт.

Исходный сигнал с помощью фильтров разделяется на несколько частотных диапазонов, для каждого диапазона определяется величина маскирующего эффекта от соседних диапазонов и предыдущего фрейма, несущественные сигналы игнорируется. Для оставшихся данных для каждого диапазона определяется, сколькими битами можно пожертвовать, чтобы потери были ниже величины маскирующего эффекта. На этом работа психоакустической модели завершается, а итоговый поток дополнительно сжимается по алгоритму Хаффмана (аналогично RAR архиватору).

При битрейте 320 kbps применяется только итоговое сжатие, без психоакустического моделирования. Следует иметь в виду, что различные кодеки могут кодировать аудиосигнал по-разному, различия особенно проявляются на высоких частотах и низких битрейтах. В формате MP3 кодируется стереосигнал, при этом возможны несколько вариантов преобразования:

Dual Channel - каждый канал получает половину потока и кодируется отдельно - возможна запись двух абсолютно разных сигналов.
Stereo - каждый канал кодируется отдельно, но программа-кодер может использовать свободное место одного канала для размещения информации другого. Режим stereo выставлен по умолчанию в большинстве кодеров.
Joint Stereo (MS Stereo) - стереосигнал раскладывается на общий для обоих каналов и разностный. Имеет вариант - MS/IS Stereo с упрощённым разностным сигналом.

Сильные стороны формата MP3:

Высокая степень сжатия при приемлемом качестве звука.
Степень сжатия и качество может регулироваться пользователем.
Фреймовая структура удобна для передаче по сети, позволяет переход к любому месту файла.
Широкое распространение аппаратуры и программ.

Особенности применения MP3

Несмотря на то, что кодирование в MP3 осуществляется с утерей части исходной информации, при битрейтах 256 и 320 kbps практически невозможно отличить на слух сжатый сигнал от оригинала, особенно при прослушивании на распространённой аудио аппаратуре. При этом размер файла в самом худшем случае будет в 4 раза меньше, чем в формате CD audio.

Для использования в компактных плеерах и других устройствах с невысоким качеством акустики можно вполне использовать битрейт не ниже 192 kbps. Битрейты ниже 192 kbps рекомендуется использовать для сжатия сигнала с ограниченным частотным диапазоном или невысокими требованиями к достоверности (например, разговор или телепередача).

На чем же основана идея компрессии звука в MP3?

Наверняка, обращаясь к приятелю, отгороженному от внешнего мира «музофоном», вы замечали, как он начинает неестественно громко отвечать на ваши вопросы, поскольку собственный голос, слышимый им под рев рок-концерта, звучит для него непривычно тихо - особенность человеческого восприятия. И дело тут не столько в остроте слуха, сколько в способности нашего мозга «переваривать» звуковую информацию: не реагировать на импульсы, мощность которых ниже определенного уровня; после сильного грохота не слышать шепота и т. д.

Этим и пользуются при создании MP3-кодеров, в каждом из которых может быть реализована своя собственная, варьируемая в зависимости от целей и задач, так называемая психоакустическая модель, где можно пренебречь сравнительно слабыми сигналами.

Как же работают такие методы?

Исходный звуковой сигнал разбивается на отдельные блоки, именуемые фреймами, к каждому из которых применяется специальный алгоритм кодирования, причем параметры сжатия для разных фреймов могут значительно отличаться друг от друга. В процессе кодирования блока исходный сигнал разделяется на несколько составляющих частотных диапазонов. Для каждого из них просчитывается величина так называемого эффекта маскирования слабого сигнала более мощным от соседнего диапазона или от предыдущего фрейма. Затем в зависимости от результатов происходит удаление второстепенных звуков, которые не будут слышимы «среднестатистическим» человеком из-за наличия в данный момент более громкого сигнала. Кроме того, учитывается неспособность большинства людей различать высокочастотные сигналы (выше 16 kHz).

Аудиоинфоpмация, сжатая по данной схеме, может передаваться потоком, например через интернет, а может храниться в файлах формата MP3.

Битрейт и его значение

Одной из важнейших характеристик MP3-файла является битрейт - скорость потока обрабатываемых данных, или общее количество информации, передаваемой в единицу времени. Эта величина не зависит от того, содержит этот поток моно- или стереозвук.

Битрейт 128 Kbps с легкой руки Fraunhofer IIS был признан оптимальным для использования в интернете, а некоторые производители кодеров распространили мнение о том, что этой скорости вполне достаточно для кодирования музыки с качеством, близким к Audio CD. Однако это не так. На хорошей аппаратуре невосполнимые потери аудиоинформации становятся заметными.

Чем выше битрейт, тем больше места на диске потребуется для сохранения конечного MP3-файла, но и, как правило, тем выше будет качество закодированного сигнала. В целом же каждое значение битрейта имеет свою область применения.

Даже профессиональные эксперты с тонким музыкальным слухом порой не в состоянии отличить на хорошей аппаратуре звучание трека Audio CD и его образа, закодированного в MP3-файл с низким коэффициентом сжатия, например 4:1 (320 Kbps). Для рядового же меломана эта разница становится практически неощутимой при скорости потока 192-256 Kbps.

Ежели вы имеете дело только с компьютерными акустическими системами или недорогой бытовой радиоаппаратурой, то для кодирования и последующего прослушивания композиций вполне достаточно 160-192 Kbps. Для компрессии быстро устаревающей поп-музыки, а также для «выкладывания» музыкального архива в сети вполне подойдет и 128 Kbps. Значения битрейта ниже 128 Kbps не позволяют добиться должного качества звучания. Скорости 64-96 Kbps чаще всего используют для сжатия аудиоуроков иностранного языка, лекций, интервью и аудиотрансляций.

Долгое время кодеры поддерживали лишь постоянный битрейт (CBR - Constant BitRate), т. е. пользователь задавал определенную скорость потока данных, а программа обеспечивала при этом максимально возможное качество кодирования. Но очевидно, что плотность потока значимой информации от фрейма к фрейму различна. (Зачем, к примеру, кодировать паузы?) Вот разработчики кодеров и решили использовать для компрессии каждого фрейма свой битрейт, т. е. поставили задачу минимизировать скорость потока данных, сохранив тот же уровень качества. Так родилась идея переменного битрейта VBR (Variable BitRate).

Думаю, теперь вам стало чуть более понятно, какую музыку «предпочитает» ваш телефон. Желаю вам больше приятных мелодий! До встреи в следующих статьях на mobime!

Сегодня большинство аудиозаписей, которые человек слушает практически каждый день, представлено в виде универсальных MP3-файлов, поскольку именно они являются наиболее распространенными и востребованными в плане формата хранения звуковой информации. Сейчас будет рассмотрена природа такого типа данных, история возникновения самого кодека и принципы кодирования. Кроме того, будут приведены практически советы по поводу того, как переконвертировать MP3-файл в другой формат или создать MP3 из файлов другого типа, отличного от упомянутого. Делается это достаточно просто, правда, при условии использования специальных программ.

Что представляет собой MP3-формат?

На сегодняшний день мало кто задумывается над тем, что собой представляет звук в таком формате. В принципе, если не лезть в дебри принципов кодирования аудио, достаточно сказать, что это звуковая информация в сжатом виде.

Раньше базовым форматом, в котором хранились музыкальные файлы, был WAV. Такая информация занимала уж слишком много места на жестком диске, и со временем этот тип данных стал достаточно неудобным. В частности, это коснулось тех времен, когда музыка начала активно размещаться в сети Интернет. Именно тогда и назрела необходимость сжатия аудио с целью уменьшения объема исходного материала. Действительно, если перевести формат из WAV в MP3, экономия места становится заметной сразу же (трек занимает раз в 10 меньше места, к тому же структура нового формата была таковой, что в описании можно ввести даже определенную информацию о треке, скажем, название исполнителя, самого трека, альбома, года выпуска, а также разместить некоторые основные технические характеристики аудио).

За это в структуре файлов отвечают специальные текстовые поля, называемые ID3-тегами, после заполнения которых вся информация может быть отображена в окне проигрывателя.

История возникновения

В современном мире существует достаточно много разногласий по поводу того, кто именно создал этот тип данных. Хотя и принято считать, что MP3-формат является, так сказать, разновидностью более общего понятия MPEG, созданного корпорацией истинным разработчиком технологий кодирования в MP3 стала группа института Fraunhofer, которая первой предложила использование кодека Lame MP3 Encoder. Он-то и явился первым стандартом в этой области.

Случилось это в середине 90-х, правда, тогда такое аудио (файлы MP3) можно было воспроизвести исключительно при помощи программных проигрывателей, так что о повсеместном внедрении новой технологии речь пока не шла. Только после того, как были выпущены первые бытовые проигрыватели и портативные плееры, этот стандарт начал применяться в качестве единого. Однако и у него сегодня есть достаточно много конкурентов. Связано это только с основными принципами кодирования, за счет которых можно уменьшить объем исходного материала.

Принципы кодирования и сжатия звука

Самое главное в процессе, когда исходный материал требуется перевести в формат MP3, - это вырезание всего того, что на бытовом уровне человеческим ухом не воспринимается. Грубо говоря, что трек будет иметь битрейт 320 кбит/с, что 128 кбит/с при стандартной частоте дискретизации 44 100 Гц - заметить разницу в звучании достаточно трудно. Именно поэтому в процессе сжатия понижается определенная характеристика аудио.

Воспринять такую разницу может только человек с уж очень тонким слухом или же звукорежиссер, использующий в работе специализированные программы. Де-факто со сжатым форматом MP3 в студии практически никто не работает. Он задействован только на стадии финального мастеринга и пост-продакшна, когда все треки нужно выровнять по громкости, произвести нормализацию, поле чего выпустить полноценный альбом. На этом остановимся чуть позже.

Основные звуковые характеристики

Как известно, любой аудиоматериал имеет несколько основных параметров, по которым определяется качество его звучания. И MP3-формат здесь исключением не является. Самыми главными характеристиками считаются частота дискретизации (наиболее распространенный стандарт 44,1 кГц), битрейт (за основной стандарт принято значение 128 кбит/с) и режим звучания (моно, стерео, surround 5.1, 6.1 или 7.1). В общем-то, последний параметр учитывается не всегда, а основной упор при определении качества любого трека сводится исключительно к первым двум характеристикам.

Самые распространенные форматы музыки, других звуковых файлов и связь между ними

Что же касается прямых конкурентов универсального формата MP3, сегодня их можно насчитать достаточно много. Как уже понятно, в иду своей несостоятельности в плане бытового хранения формат WAV в качестве конечного уже давно не используется. Зато для профессиональных звуковых студий он остается, так сказать, базовым вариантом для работы. Особенно при записи вокала или живых инструментов. Переводится записанный материал из WAV в MP3 только на финальной стадии.

Однако музыка может быть представлена и в некоторых других популярных сегодня форматах. Так, например, очень часто (особенно в интернете) используются такие типы данных, как OGG, AIFF, AMR и многие другие. Но настоящим конкурентом для MP3 стал новейший и более качественный типа аудио FLAC. Конечно, и для MP3 можно довести все показатели до максимальных значений, однако FLAC по качеству воспроизведения стоит на порядок выше. Кроме того, он представляет собой единичный файл, а разделение на треки происходит непосредственно за счет программного или бытового плеера. Иными словами, каждую дорожку отдельно слушатель не видит, но может переключаться между треками в проигрывателе. Для MP3-формата, казалось бы, тоже можно создать один файл, объединив в нем несколько треков. Но вот быстрое переключение между дорожками в таком варианте станет невозможным (придется использовать обычную ускоренную перемотку, не более того).

Однако не все так плохо. Дело в том, что все известные сегодня форматы музыки или аудиокниг можно запросто конвертировать между собой, причем даже с сохранением начальных параметров звукового материала. На этом и основаны практически все программы для обработки и конвертации звука, называемые аудиоредакторами и конверторами. Любая программа такого типа (редактор MP3 или конвертер) распознает и исходный, и конечный тип звукового файла, а также, как уже понятно, может производить и прямое, и обратное преобразование. Поясним это на конкретном примере.

Волновое представление файлов MP3 в аудиоредакторах

Для обработки звука сегодня применяется несколько типов программного обеспечения. Для начала остановимся на узконаправленных приложениях, называемых аудиоредакторами. Среди них наиболее видными представителями можно назвать таких грандов, как Sony Sound Forge, Sintrillium Cool Edit Pro, впоследствии выкупленного корпорацией Adobe и сменившего название на Audition, Acoustica Mixcraft, ACID Pro и многих других.

Принцип работы в них состоит в том, что для удобства любая программа MP3-аудио представляет в классическом волновом виде, как это изначально использовалось для WAV-файлов. Такой подход и предопределяет появление достаточно широких возможностей для редактирования звукового материала любого типа как обычного формата WAV. Кроме того, что здесь можно осуществлять простейшие операции копирования, вырезания, вставки и т. д., совершенно простым дело становится изменение частотных характеристик и битрейта, не говоря уже об использовании огромного количества дополнительных эффектов, которые подключают к студии через мост DirectX или универсальных хост VST.

В самом простом варианте перевести формат в MP3 можно с использованием стандартного файлового меню, в котором имеется строка «Сохранить как…» (Save As…) или же присутствует функция экспорта. Таким образом, весь процесс сводится только лишь к выбору конечного формата (у нас в качестве примера MP3) и активации режима сохранения. При будет произведено автоматически с сохранением текущих настроек параметров и частотных характеристик. Не нравится начальный вариант? Нет ничего проще изменить формат на MP3, предварительно указав более высокие параметры. Однако тут стоит учесть один момент: если качество исходного материала уж слишком плохое, добиться его особого улучшения даже профессиональными средствами не получится. Тут придется применять специальные инструменты для реставрации аудио, задействования разного рода фильтров и т. д. У человека непосвященного это вызовет достаточно много трудностей.

Как уже понятно, нет абсолютно никакой разницы, что перед нами - аудиокниги в формате MP3, музыка или просто записанная речь или шумы. Кстати сказать, негласно принято, что аудиокниги имеют намного более низкое качество звучания. Это и понятно, ведь файл должен занимать минимум места, а характеристики звука при восприятии речи, в общем-то, не так уж и важны. В конце концов, это же не профессиональная запись какого-то альбома известной группы?

Впрочем, если использовать некоторые стандартные операции даже без специфических знаний, добиться неплохого результата все-таки можно, тем более что в любом приложении такого типа есть встроенные шаблоны, на основе которых производится то или иное действие. Конечно, идеального звучания с первого раза добиться будет очень сложно, однако, если изучить программу и освоить принципы ее работы, дальше дело пойдет как по маслу, а результат не заставит себя ждать.

Конверторы аудио

С конверторами аудио ситуация и того проще. Программы этого типа были разработаны специально для того, чтобы преобразовывать звуковые форматы между собой быстро и без явного участия пользователя. В отличие от аудиоредакторов, конверторы, можно сказать, используют некий пакетный режим, то есть позволяют в одной операции, например, переконвертировать MP3-файл не в единичном экземпляре, а сделать несколько штук сразу. В зависимости от возможностей самого приложения, их может быть от нескольких десятков до нескольких сотен.

Опять же, принцип работы с такими программными пакетами достаточно прост. Необходимо всего лишь выбрать начальный материал (причем, зачастую это могут быть файлы совершенно разных типов), а затем установить конечный формат. Далее нажимается специальная кнопка начала процесса, а на выходе пользователь получает все файлы одного заданного типа. Их сохранение, как правило, происходит в папке, установленной в настройках приложения по умолчанию, но место сохранения, естественно, можно поменять по своему усмотрению. Кстати, то же самое касается и основных характеристик, которые будут применяться в процессе преобразования. Но любая программа изначально предлагает пользователю определенный набор стандартов, которые используются для звуковых файлов того или иного типа. Их тоже можно изменять.

Преимущество таких приложений состоит в том, что они весь процесс конвертирования максимально автоматизируют, а на выполнение всех процессов требуется не так уж много времени. Правда, если сравнить их с музыкальными или аудиоредакторами, в плане повышения того же качества звучания здесь особо не разгонишься.

Музыкальные секвенсоры

Перед нами еще один тип программных продуктов, которые в большинстве своем имеют встроенный редактор MP3, WAV и т. д. В этом смысле работают они по схожим с аудиорекаторами принципам, однако их возможности несколько шире.

Прежде всего это касается того, что вся музыкальная композиция может состоять из фрагментов разных типов (MP3, MIDI, WAV, OGG, библиотеки VST- или DX-инструментов и т. д.). После или прописывания партий всех дорожек, например, с виртуальными синтезаторами, произведя результирующий файл можно сохранить в нужном формате. Чаще всего это либо MP3, либо WAV, либо файл проекта самой программы. В некоторых приложениях имеется еще и функция записи на диск. Хотите сделать аудио CD? Нет проблем! Равно как и в аудиоредакторах, можно за несколько минут произвести нужные операции и получить на выходе диск с дорожками в

Если говорить о преимуществах этого типа приложений, очевидно, что как раз таки объединение нескольких форматов с последующим сохранение или экспортом в какой-то из самых распространенных и является их самой сильной стороной. Кроме того, следует обратить внимание и на то, что то же наложение эффектов или изменение любого параметра звуковой дорожки происходит в режиме реального времени, то есть результата ждать не нужно - его можно услышать моментально, допустим, при повороте какой-то ручки, регулирующей тот или иной параметр. Естественно, это только малая часть из того, на что способны такие программные пакеты.

Что лучше использовать?

Наконец, мы подходим к вопросу выбора программного обеспечения для работы с MP3-форматом или любым другим, в котором записан звук. Как уже понятно, для обычного прослушивания музыки или аудиокниги хватит и простенького плеера (программного или «железного») или же самого обычного DVD-проигрывателя.

Для преобразования файлов в другие форматы, так сказать, по-быстрому, прекрасно подойдут конверторы аудио. Но вот если на выходе необходимо получить кристально чистый звук, даже путем преобразования одного типа файла в другой, без мощного специализированного ПО не обойтись. Конечно, времени это займет на порядок больше, да и без специальных знаний получить тот же MP3-файл высшего качества с первого раза может и не получиться. Впрочем, если основательно изучить хотя бы аудиоредакторы, не говоря уже о профессиональных музыкальных студиях, результат превзойдет все ожидания.

Вместо послесловия

Остается добавить, что формат MP3 здесь был рассмотрен достаточно кратко, ведь если копнуть глубже, особенно залезть в технологии реставрации и восстановления звука с использованием средств повышения качества материала, тут можно целую монографию написать.

Но что касается понимания структуры самого MP3-формата, думается, большинству пользователей будет понятно, что это такое и какие принципы заложены в его формирование и преобразование. Однако же, если заглянуть в будущее, пока можно прогнозировать только то, что и этот тип аудио, считающийся сегодня стандартом, в ближайшее время претерпит кардинальные изменения. Причем, судя по всему, основной упор будет сделан именно на повышение качества звука без существенного увеличения размера самих файлов. Впрочем, для таких предпосылок есть все основания, ведь те же компьютерные технологии сегодня развиваются бешеными темпами.

З вуки самой разной природы окружают человека с момента его рождения. Согласитесь, если бы не они, наша жизнь потеряла многое. Только представьте себе, что в мире в одночасье исчезли задорный щебет птиц, завораживающий шум морского прибоя, заразительный смех ребёнка, да и вообще - человеческий голос. Тоска смертная! То-то мы и не мыслим своё существование без звука во всех его проявлениях, в музыкальном - прежде всего.

Ч тобы убедиться в сказанном, достаточно вспомнить, к примеру, своё ежедневное пребывание перед экраном включенного монитора. Как часто при этом вы слушаете музыку? Практически всегда, если не сказать постоянно. При этом мало кто задумывается о том, что стоит за музыкой в , на жёстком диске ПК или планшета, карманного музыкального проигрывателя и прочих гаджетов. А ведь это вездесущий формат MP3 - ключевой в современном цифровом мире формат файлов для хранения звука. Он-то и станет героем сегодняшнего рассказа.

MP3 - что такое и как работает?

Г оворя языком профессионалов, MP3 представляет собой кодек третьего уровня (полное название с англ. - MPEG-1 Layer 3 ), созданный для кодирования и хранения звука с небольшими для человеческого восприятия потерями. Алгоритм сжатия, применяемый в формате MP3, позволяет существенно уменьшить размер аудиоданных (по некоторым оценкам, до 12 раз), если сравнивать с файлом Audio CD. При этом качество воспроизведения звука в формате MP3 практически ничем не отличается от оригинала. По крайней мере, в этом убеждено подавляющее большинство рядовых слушателей.

К ак при таком многократном сжатии качество звука остаётся неизменным? Всё довольно просто. В процессе цифровой обработки (кодирования в формат MP3) исходного аудиофайла из него удаляются определённые части звукового потока, которые человеческий слух не различает. Информация, оставшаяся в результате такой отфильтровки, записывается, а затем воспроизводится в урезанном виде. Такова суть работы формата MP3, если выражаться языком дилетантов.

Б лагодаря компактности, формат MP3 стал незаменимым атрибутом эпохи цифровых технологий. Без него сегодня немыслима передача и хранение большей части аудиоконтента в . Его различают все популярные операционные системы, а также поддерживают все без исключения портативные и стационарные аудиоустройства. Словом, MP3 всему голова!

О ткуда растут ноги у этой головы? Узнаем дальше.

Во всём «виноваты» немцы

В Интернете довольно распространено мнение о том, что история формата MP3 началась во второй половине 80-х годов прошлого века. На самом деле её истоки следует искать десятилетием ранее.

В начале 1970-х в университете Эрлангена-Нюрнберга (Германия) собирается коллектив студентов-единомышленников под предводительством профессора Дитера Зайтцера . Цель группы - решить проблему высокоточной передачи человеческой речи посредством традиционных линий телефонной связи.

Д оподлинно неизвестно, чего добились на этой стезе исследователи, ибо во второй половине 70-х их первоначальная цель казалась уже не столь актуальной. Дело в том, что именно тогда в телекоммуникационной отрасли произошла настоящая революция - мир узнал про оптико-волоконный кабель и цифровую сеть связи (ISDN). Эксплуатация подобных новшеств оставляла группу Зайтцера с её задачей не у дел.

В прочем, отчаиваться ребята не стали, переключив своё внимание на решение другой проблемы, связанной с эффективным кодированием (компрессией) музыкальных сигналов.

В 1979 году целеустремлённость учёных дала первые плоды. Зайтцер и Ко разработали первый в мире цифровой алгоритм, предназначенный для сжатия аудиоинформации. В ходе работы над его созданием особо усердствовал студент по имени , впоследствии ставший «отцом» формата MP3. Именно он оказался тем человеком, который впервые обратил внимание своих коллег на то, что оптимальное сжатие аудиоконтента невозможно без учёта особенностей устройства слухового аппарата человека.

В дальнейшем под руководством Зайтцера Бранденбург и остальные члены команды добились значительного улучшения алгоритмов сжатия цифрового звука. Вместе с тем необходимо отметить, что на тот момент результаты их исследований носили скорее теоретический, нежели прикладной характер. В массы их изыскания не пошли. Пока не пошли.

Эра CD-дисков, или Отсроченный триумф MP3

Г рянул 1981 год, когда миру явился компактный диск (англ. - Compact disc ) или просто CD . Его появление, с одной стороны, знаменовало собой новую эру в записи, хранении и воспроизведении цифрового звука, а с другой - отход в тень исследований Бранденбурга.

Э йфория, которая началась после старта в 1982 году массового производства CD-дисков, заметно остудила интерес широкой публики к проблеме компрессии цифровой аудиоинформации. И в самом деле - зачем забивать голову такими мелочами, если Audio CD позволяет хранить и воспроизводить довольно объёмный и при этом очень качественный аудиоконтент?! Ну и что, что не в сжатом виде?! Кого это волнует?!

Т огда не волновало. Но прошло несколько лет, и бум цифровых технологий вновь актуализировал вопрос необходимости компрессии цифрового звука. Причин для этого было несколько. И главные из них сводились к следующему:

~ во-первых, в условиях ограниченности дискового пространства большинства ПК того времени (до 1000 MB) при одновременном росте цифрового нужно было придумать, как сэкономить это самое пространство;

~ во-вторых, скорость передачи цифровых данных оставляла желать лучшего, поэтому необходимо было найти решение, как её повысить;

~ в-третьих, нужно было создать новый формат записи звука, который благодаря своему удобству (небольшой размер плюс высокая скорость передачи) стал бы общепринятым для популярного в те времена программного обеспечения.

И вот тут на сцену снова выходят наши старые знакомые - немецкие учёные. Которые с 70-х годов вели исследования в нужном направлении.

Формат MP3: постепенный восход

Д альнейшие события, связанные с MP3, если отбросить некоторые детали, развивались лавинообразно. Убедиться в этом позволяет следующая хронология.

1987 год - между университетом Эрлангена-Нюрнберга и институтом Фраунгофера в рамках европейского агентства координации исследований создается исследовательский альянс. Последний получил кодовое название Project EU147 . Project EU147 сосредоточился над решением проблемы цифровой трансляции аудиоконтента (англ. - Digital Audio Broadcasting). К слову, компанию немцев разбавили американцы и канадцы - исследовательские подразделения AT&T Bell Labs и Thomson. Во главе Проекта на сей раз стал Карлхайнц Бранденбург.

1988 год - создаются первые рабочие прототипы формата MP3. В январе этого же года под эгидой Международной организации по стандартизации (ISO) формируется орган, ответственный за разработку и внедрение международных стандартов сжатия и передачи цифрового видео- и аудиоконтента. Имя данной организации соответствовало её призванию - Экспертная группа по движущемуся изображению (англ. - Moving Picture Experts Group ). В миру же - просто MPEG .

В апреле 1989 года - институт Фраунгофера получает немецкий патент на MP3. Любопытно, но файлов такого формата ещё не существует в природе.

1991 год - Экспертная группа для нового стандарта компрессии цифровой информации MPEG-1 получает 14 различных предложений по сжатию аудиоконтента. Среди них имеется и экспериментальный кодек ASPEC (англ. - Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding), разработанный упомянутым выше альянсом.
В конце концов (1992 год), выбор MPEG был сделан в пользу ASPEC, который, после определённых доработок и смены названия, стал базовым кодеком третьего уровня MPEG-1. Благодаря своим прогрессивным качествам этот кодек аудиосжатия вскоре стал использоваться отдельно от семейства MPEG-1 для хранения музыки на небольшом дисковом пространстве, а также для передачи аудиофайлов через Интернет. Но это было потом, а пока…

…наступил 1994 год, и институт Фраунгофера представил новаторский программный продукт L3enc - первый в мире кодировщик в формат MP3.

1995 год - файлы данного формата получают расширение.mp3. До этого времени в условиях исследований для их обозначения использовалось расширение.bit. Таким образом, этот год считается днём официального рождения названия MP3.

В сентябре произошло ещё одно знаковое событие - на свет появился первый в мире операционный MP3-плеер по имени WinPlay3 . С его помощью миллионы людей в разных уголках планеты отныне могли сперва создавать, а затем проигрывать MP3-файлы на своих ПК. Началась эра MP3!

Мировое господство mp3

П оследующая история формата MP3 является констатацией его тотальной экспансии в мире.

1996 год - формат MP3 патентуется в США. Кроме того, популярная в те годы спутниковая радиосеть Worldspace Radio одной из первых объявляет об использовании формата MP3 для кодирования аудиоинформации.

1997 год - в Сети стартует портал mp3.com . Изначально на своих страницах он аккумулировал самую актуальную информацию, касающуюся нового формата (данные о кодировщиках, плеерах и т.д.). Спустя некоторое время ресурс превратился в крупнейший на планете легальный архив музыкальных MP3-файлов. В принципе, таким он остаётся и по сей день.

1998 год - появление на прилавках магазинов портативных MP3-плееров. Первыми стали «Rio 100 » в США и «MPMAN » в Южной Корее. Время дисковых проигрывателей «Walkman » от Sony и их аналогов неумолимо близилось к концу.
Этот год также знаменателен тем, что институт Фраунгофера (после ошеломительного успеха Winamp ) стал требовать от всех, кто так или иначе пытался коммерчески эксплуатировать ( на mp3) запатентованные им алгоритмы сжатия, покупку соответствующей лицензии. MP3-халява приказала долго жить!

1999 год - рекординговая компания SubPop первой в мире отважилась распространять музыкальные треки в формате MP3.

2000 год - в Штатах разразился настоящий бум продаж устройств, поддерживающих новый формат. С этого момента в США ежегодно реализуют миллионы единиц техники, ориентированной на поддержку MP3. А по всему миру, словно грибы после дождя, начинают появляться компании, специализирующиеся на производстве всевозможных mp3-устройств. Всё это доказывало, что данный формат постепенно превращается в культурный феномен нового тысячелетия.

2004 год - пресловутые немецкие разработчики работают над дальнейшим усовершенствованием алгоритмов сжатия аудиоконтента и, как итог, представляют на суд общественности обновленный формат - MP3 surround . Теперь проигрывание mp3-файлов позволяет добиться стереозвучания!

2007 год запомнился помпезным празднованием двадцатилетия успешной работы, в первую очередь немецких исследователей, на поприще развития алгоритмов аудиокодировки цифровой информации.

После бурной гулянки работа в указанном направлении продолжилась. Это же немцы, ребята! В 2009 году институт Фраунгофера совместно с Technicolor явил миру MP3 HD . Обновлённый формат позволяет добиться оптимального сжатия, гарантируя при этом максимальное качество звучания без малейших потерь в оригинальном звуковом потоке.

Любопытный эпилог

Р ассказывать о золушке по имени MP3 можно нескончаемо долго, однако рамки одного материала этого просто не выдержат. Посему в завершении хотелось бы выразить благодарность умным немцам, благодаря которым наша жизнь и звук стали воистину неразделимы!

К стати, практичные немцы признают далеко не только абстрактную благодарность. По последним оценкам, развитие технологий, связанных с MP3, обеспечивает в Германии свыше 10 тысяч рабочих мест. Налоги, которые получает немецкая казна в результате коммерческой эксплуатации алгоритмов MP3, превышают 300 млн. евро в год. А сами немцы ежегодно тратят свыше 1,5 млрд. евро на mp3-плееры и сопутствующие аксессуары. Прекрасный бонус к всеобщей благодарности:)

Часто, когда я спрашиваю у новичков, какие бывают диски, они мне отвечают — CD, DVD и MP3. Это большое заблуждение. Диски бывают только CD и DVD. Разница между ними в том, что на DVD диск помещается в четыре-пять раз больше информации, чем на CD диск. То есть, если на CD помещается один фильм, да и то не в очень хорошем качестве, то на DVD диск можно записать четыре фильма и даже больше. Музыку, фотографии, документы и другие файлы и папки можно записывать как на CD диск, так и на DVD. Однако нужно учитывать, что не на всех компьютерах можно посмотреть DVD диски.

Что такое mp3

mp3 — это музыкальный формат. То есть это музыка. Просто она "урезана", поэтому на дисках, на которых записана mp3 музыка, композиций в десятки раз больше, чем на обычных. Если на диске с обычной музыкой помещается около 20-ти композиций, то на дисках с музыкой этом в формате помещается 60 и более.

mp3 (мп три) — это сжатая музыка, но это вовсе не означает, что это плохая музыка. Те, кто придумал этот музыкальный формат, говорят, что размер композиции меньше за счет "урезания" тех частот, которые не слышны человеческому уху. То есть между обычной и mp3 музыкой, вроде как, нет никакой разницы. Хотя люди с хорошим музыкальным слухом эту разницу чувствуют.

Словосочетание mp3 диск означает CD диск с музыкой в формате mp3. Опытный пользователь сразу делает вывод, что композиций на этом диске много, скорее всего, несколько альбомов, но эта музыка «урезанного» качества.

Сегодня трудно найти человека, незнакомого с трехбуквенной аббревиатурой – mp3. Вот только, когда начинаешь спрашивать, что же это такое и как расшифровывается, то некоторые люди недоуменно разводят руками, а другие говорят так: ”Ты что? Это же музыка этот MP3!”. Кроме того, MP3 поддерживают многие мобильники. Об этом то мы знаем, а дальше, а больше? :)Понятно, что мало кому понятно, что это за формат. В этой статье я как раз и объясню, что же все - таки это такое, этот MP3.

MP3 – это наиболее популярный формат хранения и передачи информации в цифровой форме, использующий компрессию сигнала. Формат MP3, или MPEG Audio Layer-3, был разработан компаниями Fraunhofer IIS и Thomson. По сравнению с WAV-файлами, являющимися копиями треков Audio CD (PCM, 16 bit, Stereo, 44,1 kHz), MP3-композиции занимают намного меньше места на диске. На обыкновенном CD-R/RW-бланке можно сохранить свыше 11 часов музыки вполне пристойного качества.
Для MP3 написано множество отличных программ (кодировщиков, проигрывателей и т. д.), налажено производство аппаратных (стационарных, карманных и автомобильных) плееров, каждый современный телефон поддерживает MP3-мелодии (и даже имеет встроенный плеер для их удобного воспроизведения). По сравнению со многими другими форматами сжатия аудио MP3 обеспечивает лучшее качество звучания и сегодня по своей популярности занимает, пожалуй, второе место после Audio CD.

Описание формата MP3

Технические сведения о формате MP3

Поток звука при кодировании разбивается на равные по участки (фреймы). Каждый из фреймов кодируется отдельно со своими параметрами и содержит заголовок, в котором эти параметры указаны. Сжатие может быть выполнено с разным качеством и соответственно размером конечного файла.
Степень сжатия характеризуется битрейтом (bitrate) - количество передаваемой за единицу времени информации. Файлы MP3 обычно закодированы с битрейтом от 64 до 320 килобит в секунду (kbps или kb/s), а также с переменным битрейтом (VBR) - когда для каждого фрейма используется свой, оптимальный для данного участка, битрейт.
Исходный сигнал с помощью фильтров разделяется на несколько частотных диапазонов, для каждого диапазона определяется величина маскирующего эффекта от соседних диапазонов и предыдущего фрейма, несущественные сигналы игнорируется. Для оставшихся данных для каждого диапазона определяется, сколькими битами можно пожертвовать, чтобы потери были ниже величины маскирующего эффекта. На этом работа психоакустической модели завершается, а итоговый поток дополнительно сжимается по алгоритму Хаффмана (аналогично RAR архиватору).

Dual Channel - каждый канал получает половину потока и кодируется отдельно - возможна запись двух абсолютно разных сигналов.
Stereo - каждый канал кодируется отдельно, но программа-кодер может использовать свободное место одного канала для размещения информации другого. Режим stereo выставлен по умолчанию в большинстве кодеров.
Joint Stereo (MS Stereo) - стереосигнал раскладывается на общий для обоих каналов и разностный. Имеет вариант - MS/IS Stereo с упрощённым разностным сигналом.

Сильные стороны формата MP3:

Высокая степень сжатия при приемлемом качестве звука.
Степень сжатия и качество может регулироваться пользователем.
Фреймовая структура удобна для передаче по сети, позволяет переход к любому месту файла.
Широкое распространение аппаратуры и программ.