Как это работает: mp3-формат

Текст: Максим Швейц

Что такое mp3, почему его слушать можно даже меломанам, и каким мифам не стоит верить?

Сегодня большинство из нас слушает музыку на компьютерах, флэш-плеерах или в автомобиле на диске в формате mp3. «Знатоки» обычно говорят, что mp3 - «плохой»: звук, мол, «плоский». Большинство соглашается, но продолжает «втихаря» слушать любимых артистов в этом формате: скачать в интернете проще и быстрее, на компакт-диск в машину помещается больше, а разницы как бы и не слышно. И правда, ведь не слышно же.

Mp3 - третий слой формата кодирования звуковой дорожки mpeg, используемый для хранения аудиоинформации. Популярность формата обусловлена тем, что одна песня, записанная в нем, весит где-то 5 Мб, а проиграть ее можно почти что с любой программы из-под любой операционной системы. И хотя еще недавно mp3 предрекали скорую гибель (жесткие диски у нас теперь большие), его еще рано хоронить: сейчас набирает обороты мода на «облачные» плееры, а скорость передачи данных беспроводным способом у нас все еще, несмотря на всякие 3g, не всегда достаточная.

Как происходит процесс кодирования? Рассмотрим изначально главный этап сокращения. Представьте, что вы находитесь в заполненном людьми кинотеатре, и вам необходимо хлопнуть в ладоши. Ну, мало ли, зачем. Допустим, с другом вы поспорили, что сможете. Чтобы не опозориться, вы просто ждете момент, когда в фильме будет взрыв или еще какое-нибудь громкое действие. В этот момент раздается ваш звонкий хлопок, но его никто не слышит. Примерно таким же образом алгоритм компрессии стирает частоты, которые мы не можем услышать. Если в какую-то конкретную секунду, например, раздается режущий громкий звук бас-гитары, то слушателю незачем оставлять в треке звуки акустической гитары - их все равно не будет слышно. Грубо говоря, если в одно и то же время в оригинальном треке раздается два громких звука, mp3-компрессор сохраняет только один из них. Второй стирается за “ненадобностью”.

Когда в один и тот же момент в одной из частот звук становится громче и заглушает остальные второстепенные вибрации, которые мы все равно не можем услышать, алгоритм компрессии удаляет ненужное.

Второй этап - уничтожение из трека высоких частот, которые наше ухо услышать не в состоянии. Фактически, в mp3-файле остаются только “понятные” нашему мозгу и ушам средние частоты. Правда еще и в том, что в аналоговой записи звуков, “незаметных” нашему уху, - большинство. А потому, если ужать песню примерно в десять раз, этого почти никто не заметит.

Третий способ сократить музыкальный трек - заменить очень похожие друг на друга звуки одним - похожим. Так экономится количество передаваемых битов. Подобным образом, кстати, работает и формат JPEG, который «похожие» цвета представляет как одинаковые. Если рядом у аналогового звучания издается два звука на частотах 16000 и 16100 Гц, то последний просто будет заменен одним 16000-м звуком.

Резюме: главные принципы превращения аналогового сигнала в mp3 - это “отсечение” лишнего и уничтожение “полутонов”, т.е. разные “оттенки” звука заменяются обычным “цветом”.

Если записывать файл со средним для формата битрейтом 128 кбит/сек, то он будет примерно в 11 раз меньше «весить», чем оригинал в формате CDA. По логике вещей, в mp3-версии трека остается лишь 10% всех частот, которые были в cda-версии.

Иллюстрация: обычный эквалайзер cd-audio. Рядом с ним - та же запись в mp3. Наглядно видно, что в mp3 нет большинства высоких частот. Сd-audio-версия будет с высокими столбиками. МР3 - с низкими.

Но горькая правда такова, что только очень немногие из нас способны услышать все особенности и нюансы CD-Audio. Надо понимать, что качество звука на выходе из стереосистемы зависит от составляющих всех ее компонентов. Идеальный звук будет только при условии, что диск - новый, лицензионный (а не смонтированный пиратами из того же mp3), колонки - дорогие, деревянные и только формата 2.0 (без сабвуфера), провода надежно изолированы и стоят по 10-20 долларов за метр, а проигрыватель в Windows только оригинальный или узкоспециализированный. Кто из нас соблюдает все эти условия?

Специалисты в области рассказывают, что большинство пользователей покупают колонки явно не за сотни долларов с тремя раздельными каналами (низкие, средние и высокие частоты), и уже на этом этапе различия между cda и mp3 практически стираются. Люди с тонким слухом, конечно, почувствуют, что многим mp3-записям не хватает высоких частот (они режутся кодеками в первую очередь), но таким можно порекомендовать просто выбирать хороший битрейт - например, 256 Кбит/сек. CD-Audio имеет битрейт 1411,2 кбит/с, но это, как мы уже говорили, «излишнее» качество, важное для настоящих меломанов и непринципиальное для рядовых любителей музыки.

Фото: Fotobank.ru/Getty Images