Представляю первую статью для этого сайта (но, скромно замечу, не первую мою, по счету), точнее ее первые две части. В связи с обновлениями некоторых форматов пришлось вносить серьезные коррективы в почти готовую статью и поэтому, по мере корректировки, она будет выкладываться в этом разделе. Еще раз напомню об соответствующей нашей тематике статье "MP3Pro vs. MP3: Подрастающее поколение или достойная замена?" на сайте iXBT.com.

"Сожми меня покрепче...": обзор и тестирование форматов сжатия музыки

Вступление

За последнее время, практически все самые известные форматы сжатия сделали акцент на улучшении низких битрейтов. Кроме WMA, где с самого создания была ориентация на бОльшее сжатие, в список обновленных форматов попали MP3 и OGG Vorbis. Причинами такого массового перехода на более качественную поддержку низких битрейтов, на мой взгляд, стало, во-первых, стало все большее распространение музыки в виде сжатых файлов и их использование в MP3-плеерах (CD и Flash), мобильных телефонах, карманных ПК и попросту, передача сжатой музыки через Интернет. Во-вторых, естественное совершенствование алгоритмов сжатия и появление молодых конкурирующих форматов, имеющих достойное качество (OGG Vorbis и т.д.).

Но вернемся к нашим форматам. И получаем следующую картину: низкобитрейтной заменой MP3 становится новый mp3PRO, WMA получает новую версию под номером "8", а к OGG Vorbis добавляется приставка RC2. Все это дает потенциальную возможность обеспечить качество лучшее или аналогичное тому, что получается при сжатии 128 кбит/c, но на более низких битрейтах. Кстати, говоря о низких битрейтах, подразумевается сжатие от 64 до 96 кбит/c и частота дискретизации 44,1 кГц.

Вкратце о каждом

Наш обзор начнем с внука нашего любимого MP3 - mp3PRO. Сразу хочется отметить, что новый формат имеет обратную совместимость со старым MP3 и Вы можете преспокойно проиграть его любым MP3-проигрывателем, как программным, так и аппаратным, но… с частотой всего 22 кГц. Причина этому - в алгоритме mp3PRO и его двухпоточности: ведь первый, средне-низкочастотный (~0-8 кГц) поток сжимается, как обычный MP3 (точнее, MPEG 2 Layer III), а второй (~8-16 кГц) содержит лишь информацию о мощности высоких частот в расчете на фрейм. И поэтому, обычные проигрыватели увидят в таком файле лишь первый поток и воспроизведут его без высоких частот. Чтобы услышать и второй поток, необходимо установить плагин-декодер с поддержкой mp3PRO или иметь соответствующий плеер. mp3PRO-кодер поддерживает только постоянный битрейт (CBR) и частоту дискретизации 44,1 кГц, сжимая в стерео от 40 до 96 кбит/c и от 32 до 48 кбит/c в моно.

WMA 8

Следующим рассмотрим восьмую версию формата WMA (Windows Media Audio), получившего мощную поддержку от своего создателя - компании Microsoft. Заметьте, что некоторых версий WMA пользователи даже в глаза не видели, как и ранних версий Windows. Частично его невысокую популярность, но широкую распространенность и поддержку объясняет "слава" его родителя, а, в общем, неплохое качество звука предыдущих версий не выделялось относительно других форматов. С целью поправить это положение и была выпущена новая версия WMA с переработанным алгоритмом, о чем говорит иной характер сжатия и получаемого звучания. От остальных форматов, которые сжимают только звук, WMA отличается возможностью сжимать еще видео-данные. Ну, а музыка сжимается в стерео, 44,1 кГц, начиная уже с 32 кбит/c, и со 128 до 192 кбит/c поддерживается также 48 кГц. Для всех битрейтов доступен лишь постоянный поток (CBR).

OGG Vorbis

И, наконец, самый молодой формат, разработанный с нуля относительно недавно OGG Vorbis. Одни пророчат ему хорошее будущее, другие - скорый закат, но большинство, попробовавших его в действии, сходятся во мнении, что это очень многообещающий и уже достаточно качественный проект. Напомню, что и mp3PRO, и WMA - это коммерческие и, соответственно, закрытые форматы, в отличие от которых OGG - открытый проект, с доступными исходными кодами для любого желающего, что делает OGG Vorbis самым быстроразвивающимся форматом сжатия, чем-то похожим на проект LAME для MP3. Несмотря на пока еще, молодой возраст, OGG совсем недавно подвергся основательной оптимизации своего алгоритма для работы с низкими битрейтами. И теперь новая версия формата получила к названию приставку RC2. На данный момент, по доступной информации, кодер OGG Vorbis сжимает поток только с переменным битрейтом (VBR), осуществляя сжатие с битрейтом от 32 до 350 кбит/c.

Инструментарий

Для проведения тестирования была использованы следующие программное и аппаратное обеспечение:

Софт:

• SpectraLAB 4.32.14 для получения и анализа графиков АЧХ

• Easy CD-DA Extractor 4.6.1 для копирования в WAVE-файл с аудио-CD

• Winamp 2.76 для конвертирования всех испытуемых форматов в WAVE-файл для дальнейших исследований, а также для прослушивания и субъективной оценки качества кодирования с использованием следующих плагинов:

  • mp3PRO Audio Decoder, версия 0.98 beta 5

  • Nullsoft Vorbis Decoder, версия 1.16с

  • Nullsoft MPEG Audio Decoder, версия 2.75i

  • Microsoft WINAMP/WMA, версия 1.11

• SoundForge 4.5 для удаления тишины и мусора, появляющихся при кодировании в начале и конце файлов

• Декодеры:

  • mp3PRO - декодер из программы для записи дисков CD-R/RW Nero Burning ROM 5.5.4.0 и для спецтеста - Thomson mp3PRO Audio Player 1.0.2

  • OGG Vorbis - кодер из программы Easy CD-DA Extractor 4.6.1, а также официальную утилиту-декодер OGG Drop 1.0 RC2;

  • MP3 - кодер Lame 3.89 из программы Easy CD-DA Extractor 4.6.1

  • WMA 8 - декодер из программы Easy CD-DA Extractor 4.6.1

• Процессор Celeron-600@855 (95x9)

• Память - 384 Мб PC-133

• Жесткий диск - Fujitsu 40 Гб, 5400 об/мин., кэш 2 Мб

• Звуковая карты: Creative SB Live! 5.1 и Noname ESS Solo-1 PCI

• Акустика и наушники:

  • Technics SB-M500 (3-полосные, 4 динамика, 2х80 Вт, усилитель Technics SU-700MK3, 2x80 Вт)

  • F&D SPS-699 (2-полосные, активные, деревянный корпус, 2х18 Вт)

  • Noname Active Speaker (широкополосные, пластмассовый корпус, 2x3 Вт)

  • Panasonic RP-HT20 (обычные закрытые, поставляются с CD-плеерами)

  • Pioneer D-290 (выпуска 1992 г., открытые)

Методика тестирования

В тестах использована методика, схожая с методикой из моей статьи "MP3Pro vs MP3". Напомню, что из-за индивидуальных особенностей слуха каждого человека, среди АЧХ и различных синтетических тестов, главным инструментом будут УШИ.

Тестирование проводилось на фрагментах музыки различных стилей, которые предварительно были "сграблены" с аудио-CD в WAVE-файлы, после чего проводилось кодирование каждым из кодеков, затем обратное декодирование в WAVE и после очистки полученных фрагментов в волновом редакторе сравнение результирующих АЧХ оригинального и полученных WAVЕ-файлов.

Музыкальными жанрами, выбранными для этого теста стали:

• Джаз - Joe Cocker "Five Woman" (исключительно живые, натуральные инструменты и солидный вокал Джо Кокера)

• Блюз - Anastacia "Who's Gonna Stop The Rain" (очень мощный голос Анастасии и достойная инструментальная поддержка)

Тестирование

Результаты для джаза и блюза было решено объединить в один рисунок (АЧХ блюзового фрагмента), т.к. их отличия на битрейте 64 кбит/c минимальны настолько, что ими можно пренебречь.

Взглянув на графики видно явное преимущество mp3PRO над всеми остальными по частотным характеристикам - минимум провалов, наиболее широкий диапазон частот и субъективно лучший звук. У OGG'a заметный провал с всплеском в районе 14,9 кГц характеризуется на слух, как неестественно повышенная звонкость и присвистывание, особенно заметное на вокале. У WMA 8 - похожая картина, с небольшим отличием в лучшую сторону, в виде меньшей звонкости, но при этом середина более задавлена, нежели в OGG Vorbis. Обычный MP3 в силу своей изначальной фильтрации по высоким звучит НИКАК, что вполне естественно и прекрасно видно на графике.


Автор: Игнатьев Евгений
Опубликовано: 11 декабря 2001 г.
Дополнено: 22 декабря 2001 г.