Александр Загуменнов - Компьютерная обработка звука

MPEG

Этот формат использует для сжатия методы преобразования частотного спектра звука, благодаря чему достигается поистине фантастический результат: возможен коэффициент сжатия вплоть до 1:12 без ощутимых (для большинства людей) потерь в качестве звука. Эти свойства снискали формату Audio MPEG Layer-3 (MP3) большую популярность, и поэтому мы в дальнейшем остановимся на нем особо. Файлы этого типа имеют расширение. mp1, mp2 или. mp3.

NeXT/Sun

Стандартный формат звуковых файлов, также называемый Java, на рабочих станциях NeXT и Sun Sparc. Формат обладает большим числом разновидностей данных. Файлы этого типа имеют расширение. au или. snd.

RealAudio/RealVideo

Компрессированный формат, разработанный и применяемый для передачи в реальном времени звуковых и видео потоков через Internet.

Существует множество видов компрессии для различных частотных полос и скоростей передачи данных.

Файлы этого типа имеют расширение. ra.

SampleVision

Применяется в программе SampleVision фирмы-производителя звуковых карт Turtle Beach. Имеет 16-битный моноформат. Используется для загрузки семплов. Файлы этого типа имеют расширение. smp.

Sonic Foundry Sample Resource

Формат, достаточно давно разработанный фирмой Sonic Foundry и поддерживаемый ею же для совместимости. Самой фирмой не рекомендуется к применению. Файлы этого типа имеют расширение. sfr.

Sound Designer 1

Применяется в программе Sound Designer 1 на компьютерах Macintosh. Файлы этого типа имеют расширение. dig или. sd.

Sounder/SoundTool

Используется в условно-бесплатном программном обеспечении Sounder и SoundTool. Весьма популярен на сетевых досках объявлений и у различных онлайновых служб. Файлы этого типа имеют расширение. snd.

Video for Windows

Так называется формат файлов с перемежением видео– и аудиоданных, разработанный фирмой Microsoft. Он поддерживает многоканальный звук. Обычно доступно несколько схем компрессии как для видео, так и для аудио. Файлы этого типа имеют расширение. avi.

Wave

Также разработанный фирмой Microsoft формат для записи звука и его использования под Windows. Поддерживает много вариантов форматирования данных и схем компрессии. Файлы этого типа имеют расширение. wav.

Raw

Файлы формата Raw могут быть получены из любых звуковых данных. Расширение не регламентировано.

Метод сжатия звука, а также формат сжатых звуковых файлов, предложенный международной организацией MPEG (Moving Pictures Experts Group– Экспертная группа по видеозаписи), основан на перцептуальном кодировании звука. Работы по созданию эффективных алгоритмов кодирования звука (первоначально для цифрового вещания) были начаты в 1987 году в рамках европейского проекта ЭВРИКА (шифр EU147). В итоге появился чрезвычайно мощный алгоритм, стандартизованный как ISO-MPEG Audio Layer-3 (IS11172-3 и IS13818-3). Он позволяет достичь коэффициента сжатия до 12 (иногда даже больше), притом без ощутимых потерь в качестве звука. Различают три уровня сжатия стереосигналов:

• MPEG Layer-1 – коэффициент сжатия 1:4 при потоке данных 384 Кбит/с;

• MPEG Layer-2 – 1:6.1:8 при 256–192 Кбит/с;

• MPEG Layer-3 (MP3) – 1:10.1:12 при 128–112 Кбит/с.

Файлы, соответствующие этим трем уровням, имеют обычно расширения. mp1, mp2 и. mp3 соответственно.

Изначально методы сжатия и восстановления звука MPEG предназначались только для аппаратной реализации при помощи цифровых процессоров обработки сигналов (DSP), однако производительность современных процессоров вполне достаточна для воспроизведения сжатого звука в реальном времени. Так, для воспроизведения файлов, записанных в формате MP3, достаточно процессора Pentium с тактовой частотой 75 МГц.

Для сжатия звука в реальном времени мощности таких процессоров недостаточно, однако существуют программные конверторы, сжимающие готовые звуковые файлы. Другим, более удобным способом работы с форматом Audio MPEG под Windows 95 является использование ACM Codec – автоматических преобразователей форматов, работающих на уровне системы. При установке такого конвертора файлам Audio MPEG можно давать расширение. wav и работать с ними при помощи любой программы, поддерживающей ACM, например стандартной Media Player (Фонограф).

Сжатый в формате MP3 звуковой файл фактически дает качество звука компакт-диска. Потери, конечно, есть, но они незначительны, а иногда и совсем незаметны (тем более, учитывая возможность размещения с помощью данного формата 10–12 альбомов на одном компакт-диске).

Для прослушивания таких файлов требуется специальное программное обеспечение. Программ довольно много, но особой популярностью пользуется плеер WinAmp (http://www.winamp.com).

Как это делается

Технология такова. Сначала требуется создать из треков на компактдиске файл в формате WAV. Для этого существует две возможности: или оцифровать звук при помощи звуковой карты, или получить аудиоданные напрямую с компакт-диска.

В первом случае сигнал в звуковую карту подается на CD или Line (линейный) вход, и делается «обычная» аудиозапись.

Во втором – применяются специальные программы, которые позволяют получить высококачественный WAV-файл путем извлечения цифровых аудиоданных напрямую с компакт-диска, используя специальные функции CD-привода, а именно команду Read Long.Программа такого класса именуется grabber, а сам процесс любители называют «сграбить аудио-диск» (калька с английского grab – захват).

Основной недостаток первого пути – шум самой звуковой карты, который тем сильнее, чем дешевле карта. Итак, данный метод ведет к потере качества уже при первом шаге, и зачастую она весьма ощутима.

Таким образом, второй путь выглядит предпочтительнее, тем более что теоретически мы должны получить идеальный «цифровой слепок» аудиотрека с компакт-диска. К сожалению, во-первых, не все приводы CD-ROM поддерживают команду Read Long и способны находить звуковые секторы в режиме прямого доступа (обычно программу прямого считывания с компакт-диска полных звуковых секторов приходится подбирать под определенный тип привода), а во-вторых, во время работы возникают некоторые технические осложнения.

Чаще всего доводится сталкиваться с проблемами под многозадачными ОС – OS/2, Windows 95 или Windows NT – из-за IDE-драйверов типа bus master. Иногда устранить неполадки помогает простая перезагрузка компьютера в MS DOS или отключение драйверов.

Кэширование устройств чтения компакт-дисков с помощью специальных программ также дает зачастую отрицательный эффект, поэтому настоятельно рекомендуется удалять из конфигурационных файлов запуск программ типа SMARTDRV и т. д.

Могут возникнуть и менее серьезные трудности. Так, на диске должно быть достаточно свободного места для создания WAV-файлов, ведь одна минута звучания займет более 10 Мбайт дискового пространства.