|
Качество музыки при сжатии
Как выбрать битрейт при сжатии музыки в формат MP3
С понятием «битрейт» мы сталкиваемся, когда упоминаем о качестве файлов аудио и видео формата. Чтобы ясно осознать смысл этого термина, необходимо понимать процессы сжатия и кодирования файлов. Общий принцип сжатия файла с минимальными потерями заложили немецкие учёные. На примере кодировании музыкального файла в формате MP3 исходный звуковой файл режется на некие фрагменты, длительностью по 50 миллисекунд, затем каждый из них анализируется отдельно. При таком анализе фрагмент дл начала раскладывается на гармоники по методу Фурье, из которых, исходя из теории восприятия звука человеческим ухом, выкидываются те гармоники, которые человек либо вовсе не воспринимает на фоне остальных, либо делает это плохо.
Например, более тихие гармоники на фоне более громких. Далее выбрасываются звуки, замаскированные из-за инертности слуха (если за очень громким хлопком сразу пойдет какой-то иной кратковременный сигнал, мы его не расслышим). Информация о гармониках, оставшихся после фильтрации, записывается в MP3 файл, который получается гораздо меньше по размеру, чем исходный файл в формате WAV. Кстати, WAV-файл хранит полную информацию об исходном звуке, который был оцифрован и проквантован с частотой 44кГц. Именно эта информация и хранится на обычных аудио-CD. При воспроизведении музыкального файла производится обратное преобразование, а оставшиеся гармоники вновь преобразуются в звуковую волну. Часть информации об исходном сигнале естественно пропала, потому звук получается не совпадающий с исходным. Но выбрасывались малозначимые звуки, вследствие чего человеческое ухо не сможет отличить сигнал от исходного, того, который был до сжатия в MP3.
Битрейт - это объем информации в единицу времени. Его суть – показать, какое количество информации мы можем потратить о каждой секунде записи. Естественно, чем меньше битрейт, тем меньший размер имеют файлы одинаковой по времени длине, тем самым необходимо выкинуть больше "лишних" гармоник. Битрейт, как и другие физические величины, имеют единицы измерения — килобиты в секунду (Kbps) и мегабиты в секунду (Mbps). Алгоритм сжатия аудио MP3 часто применяется с сжатием 128 kbps. Он бывает двух типов: постоянным и переменным.
Если при видеосжатии применен постоянный битрейт, то фиксированное количество данных используется для кодирования одной секунды фильма. А в случае с переменным битрейтом, кодек устанавливает собственное значение битрейта, которое зависит от динамики сцены фильма. Например, при кодировании в MPEG в основном выигрыш в сжатии выходит за счет сохранения лишь разницы между соседними кадрами. При медленном изменении сцены фильма, когда на экране почти ничего не изменяется, разница между кадрами невелика и, таким образом, можно уменьшить величину битрейта, необходимого для воспроизведения такой сцены. Но при резкой смене сцен в фильме различия в кадрах резко возрастают по объему, вследствие чего требуется большее значение битрейта для воспроизведения таких сцен. В отличие от постоянного битрейта, при переменном битрейте невозможно предсказать размер получаемого файла; это зависит от соотношения "быстрых" и "медленных" сцен в фильме.
В лучшем случае человеческое ухо воспринимает звуки в диапазоне от 20 до 20 000 Гц. Но воспроизводить их может далеко не каждый динамик, и уж точно не карманные наушники. Довольно неплохая деревянная колонка воспроизводит от 63 до 16 000 Гц. У домашних кинотеатров диапазон естественно больше. Однако, далеко не каждая студия звукозаписи на сегодняшний день может похвастаться такими высоким качеством записи. А если говорить о записях прошлого века, оцифровку кассет, концертных альбомах, то обрезаются при сжатии в основном всяческие шумы и помехи.
Как по мне выбор между WAV и MP3 очевиден, даже когда это музыка высокого качества. Но как известно, существует ещё различный битрейт MP3 файлов. Давайте рассмотрим и этот вопрос. Если это голос на фоне помех, там хватит от 64 kbps до 128 kbps. Если это музыка невысокого качества, будь то оцифровка кассеты или запись концерта, то тут в самый раз 128-196 kbps. Если перегоняется в формат MP3 музыка с лицензионного CD, то я рекомендую использовать 320 kbps, максимальный для формата MP3. Однако, это скорее перестраховка, чем необходимость. Если слушаете музыку через телефон или MP3-плеер, спокойно сжимайте до 192 kbps в целях экономии памяти устройства.
Существует три основных способа кодирования:
1. С постоянным битрейтом (англ. Constant bitrate, CBR) - на всех промежутках записи одинаковый битрейт, точный прогноз размера получаемого файла.
2. С переменным битрейтом (англ. Variable bitrate, VBR) - программа сама определяет битрейт для каждого фрагмента, исходя из уровня желаемого качества, благодаря чему получаем файл максимального качества при минимальном объёме. Минус в том, что размер выходного файла непредсказуем и может быть определён только опытным путём.
3. С усреднённым битрейтом (англ. Average bitrate, ABR) - что-то среднее между постоянным и переменным битрейтом. Программа будет обрабатывать звук как в случае с переменным битрейтом, но не выходя из заданного диапазона, благодаря чему качество при равном обьёме файла, чуть ниже, чем при переменном битрейте, однако размер выходного файла может быть спрогнозирован, хоть и не очень точно.
Лично я рекомендую сжатие с переменным битрейтом (VBR) в большинстве случаев кодирования аудио, особенно если это музыка (кроме тех случаев, когда эта музыка изначально покалечена при записи).
| |