VQF vs MP3
VQF vs MP3 Наверное, сложно найти в мире человека, который бы не слушал музыку. Часто или редко, классическую или современную — это уже дело личного вкуса. Так же как и вопрос качества звукозаписи. Кому-то достаточно обычной аудиокассеты, другим подавай лишь аудио-CD. И вправду, за последние два десятилетия качество звукозаписи совершило колоссальный скачок; технологии, ранее доступные только профессионалам в специализированных студиях, стали частью повседневного быта простых обывателей. А в роли стандарта качественного звука прочно утвердились лазерные компакт-диски.
Появление и массовое распространение персональных компьютеров не могло не повлиять на музыкальную индустрию, особенно на фоне "мультимедийного рывка" 1994-98 годов. Аудио-CD к тому времени уже распространились повсеместно, и их можно было переписывать на жесткий диск в формате WAV. Качество при этом практически не отличалось от CD. Но такой подход оказался весьма затратным, ведь отличительная особенность WAV-файлов — их огромный размер. Минута звучания с CD-качеством занимает 10 Мбайт. А лишнего места на винчестере, как известно, не бывает. Поэтому весьма востребованными оказались разработки в области сжатия файлов с приемлемым качеством и, что самое важное, разработка единого стандарта в этой сфере.
Первым на рынке появился ныне очень популярный формат mp3 (Mpeg Layer 3). Собственно говоря, развитие технологий сжатия серии Mpeg началось давно, но только 3-й алгоритм сжатия смог обеспечить качество звука, способное удовлетворить большинство слушателей. Формат сжатия Mpeg Layer 3 был разработан Fraunhofer'овским институтом в конце 1996 года, являясь следующим звеном в цепочке эволюции после Mpeg Layer 2. Первоначально новый стандарт создавался для использования в аудиоконференциях, однако вскоре многие сообразили, что возможности его на самом деле намного шире, а для хранения и передачи по компьютерным сетям музыки он подходит самым лучшим образом. Развитие инструментов работы с новым многообещающим стандартом шло стремительными темпами. К 1998 году проигрыватели и кодеры вышли уже на приличный потребительский уровень, и в Интернете начали появляться большие архивы самой различной музыки. Не замедлили объявиться и специальные поисковые серверы, а затем и peer-to-peer сервисы для обмена файлами. Пионером "цифрового коммунизма" стал скандально известный Napster. Он не продержался и года, но ему на смену пришло множество других р2р-сетей. В результате сегодня в Сети можно найти практически любую песню. Все это, конечно, нанесло большой урон звукозаписывающим корпорациям, однако они мало что могут реально противопоставить новым технологиям. Да и сочувствующих им что-то не наблюдается...
Сейчас уровень общедоступной техники таков, что аудио-CD можно записывать из файлов mp3; продаются миниатюрные плееры, проигрывающие эти файлы, а количество музыки данного формата в Интернете просто огромно. При этом mp3, придуманный еще шесть лет назад, считается сегодня самым продвинутым стандартом сжатия, в то время как работы в этой области не стоят на месте.
Формат Mpeg Layer 3 нашел свое применение и в играх, так как при его использовании можно сжать музыку и речь героев в 10-12 раз по сравнению с использовавшимся ранее WAV или треками CD-аудио при сходном качестве, которое в играх к тому же не так критично, как при прослушивании музыки.
В технологическом плане, в алгоритме сжатия mp3 в основном применяется обрезание так называемых маскированных частот (то есть звуков такой частоты, которую человеческое ухо не улавливает или улавливает, но плохо), резервируется информация, по которой потом восстанавливаются высокие частоты и т.д. Благодаря этому, а также использованию специальных алгоритмов компрессии и достигается сжатие оригинального файла в 10-12 раз. При этом результирующий звук считается на уровне качества аудио-CD, если ему соответствует битрейт в 112-128 Кбит/с. Битрейт — это количество информации в килобитах в 1 секунде звука. То есть 128 Кбит/с означает, что секунда звука описывается 128 Кбит, что соответствует 16 Кбайт. Оказывается, что такого размера большинству людей вполне хватает. Однако понятно, что чем битрейт больше, тем звук лучше. Файл mp3 с CD-качеством занимает примерно столько же места в Мбайт, сколько минут и звучит — композиция в 5 минут займет, соответственно, 5 Мбайт.
Есть у стандарта Mpeg Layer 3 и свои недостатки. Например, иногда ощущаются искажения на высоких тонах (появляются, в частности, паразитные звуки). Сказывается и режим, в котором композиция записывалась на винчестер — цифровой или аналоговый. Рекомендуется производить запись в цифровом режиме: выигрыш в качестве в этом случае довольно заметный.
Главным на сегодняшний день конкурентом mp3 является менее распространенный и соответственно менее известный формат VQF, который при меньших размерах обеспечивает аналогичное, если не лучшее, качество звука. Стандарт был разработан компанией Yamaha примерно через год после появления Mpeg Layer 3. Собственно, алгоритм сжатия называется TwinVQ, и надо сказать, что он получился более качественным, нежели сверхпопулярный mp3.
Беда его в том, что проигрыватели файлов, сжатых по этому стандарту, появились в свободном доступе в то время, когда в Интернете были уже тысячи mp3-файлов, и поколебать незыблемость широко распространившегося формата было достаточно трудно.
Сейчас, несмотря на то, что сайтов, посвященных VQF, еще мало, формат постепенно распространяется по Сети, и уже довольно часто можно встретить в музыкальных архивах файлы, сжатые по технологии TwinVQ. Так что, возможно, через пару лет VQF и потеснит mp3, ведь на то есть достаточно причин. Хотя сама по себе история соперничества mp3 и VQF как нельзя более ярко демонстрирует, что в наше стремительное время в Интернете "первый получает все".
Технология сжатия музыки в формате TwinVQ хотя и имеет некоторые общие моменты с Mpeg (тот же поток битов, например), в целом совершенно другая. Все дело в механизме компрессии. Если Mpeg Layer 3 акцентирует внимание на определенных деталях и работает по принципу избирательности, то TwinVQ в свою очередь как бы сглаживает звук наподобие того, как сглаживает текстуры 3D-ускоритель. При использовании этого метода индивидуальные биты музыкальных данных непосредственно не кодируются, а объединяются в сегменты (векторы). Затем они сравниваются со стандартными образцами. Выбирается стандартный вектор, который обеспечивает ближайшее соответствие, и количество, связанное с этим образцом, передается как код сжатия. Данные упаковываются в длинный или короткий фреймовый режим согласно константе битрейт для того, чтобы понизить вероятность возникновения ошибки. Искажения сводятся к минимуму, так что музыка и другие звуки успешно воспроизводятся с качеством, очень близким к оригиналу.
При этом в среднем достигается компрессия 1:18 и качество субъективно лучшее, чем у Mpeg Layer 3, при меньшем, к тому же, битрейте. Так, 80 Кбит/с TwinVQ соответствуют 128 Кбит/с Mpeg Layer 3. Нетрудно догадаться, что размер файла VQF при этом оказывается гораздо меньшим — процентов на 30.
Процедура создания файлов mp3 и VQF практически одинакова. Сначала интересующий вас файл должен быть списан на жесткий диск специальной программой (CD-риппером), которая прочитывает звуковые дорожки, как правило, в цифровом виде, в WAV-файл с параметрами, соответствующими CD-качеству, а уже после этого списанный файл сжимается по заданному алгоритму программой-кодировщиком.
Изначально этот формат разрабатывался для использования на мощных машинах, но стремительный рост производительности процессоров и быстро подешевевшая оперативная память сделали его абсолютно пригодным для современных персоналок. Системные требования для прослушивания VQF-файлов точно такие же, как и для mp3, и процессор при проигрывании загружается чуть больше или чуть меньше — в зависимости от проигрывателя.
Теперь о недостатках. Единственный широко доступный кодер для создания VQF-файлов, разработанный все той же Yamaha, сжимает музыку в два раза медленнее, чем Fraunhofer для mp3. И это даже на мощных процессорах — таковы особенности алгоритма. Не впечатляет и выбор проигрывателей. Базовый вариант — Yamaha SoundVQ Player с минимальным набором функций и весьма неприглядным внешним видом. Пользователи, часто имеющие дело с VQF-файлами, предпочитают K-jofol — самый лучший, по их мнению, проигрыватель VQF, а заодно mp3 и AAC-файлов. Впрочем, можно пользоваться и любимым Winamp — к нему только понадобится подключить соответствующий плагин.
Денис Лавникевич, denis_ln@hotmail.com
Появление и массовое распространение персональных компьютеров не могло не повлиять на музыкальную индустрию, особенно на фоне "мультимедийного рывка" 1994-98 годов. Аудио-CD к тому времени уже распространились повсеместно, и их можно было переписывать на жесткий диск в формате WAV. Качество при этом практически не отличалось от CD. Но такой подход оказался весьма затратным, ведь отличительная особенность WAV-файлов — их огромный размер. Минута звучания с CD-качеством занимает 10 Мбайт. А лишнего места на винчестере, как известно, не бывает. Поэтому весьма востребованными оказались разработки в области сжатия файлов с приемлемым качеством и, что самое важное, разработка единого стандарта в этой сфере.
Первым на рынке появился ныне очень популярный формат mp3 (Mpeg Layer 3). Собственно говоря, развитие технологий сжатия серии Mpeg началось давно, но только 3-й алгоритм сжатия смог обеспечить качество звука, способное удовлетворить большинство слушателей. Формат сжатия Mpeg Layer 3 был разработан Fraunhofer'овским институтом в конце 1996 года, являясь следующим звеном в цепочке эволюции после Mpeg Layer 2. Первоначально новый стандарт создавался для использования в аудиоконференциях, однако вскоре многие сообразили, что возможности его на самом деле намного шире, а для хранения и передачи по компьютерным сетям музыки он подходит самым лучшим образом. Развитие инструментов работы с новым многообещающим стандартом шло стремительными темпами. К 1998 году проигрыватели и кодеры вышли уже на приличный потребительский уровень, и в Интернете начали появляться большие архивы самой различной музыки. Не замедлили объявиться и специальные поисковые серверы, а затем и peer-to-peer сервисы для обмена файлами. Пионером "цифрового коммунизма" стал скандально известный Napster. Он не продержался и года, но ему на смену пришло множество других р2р-сетей. В результате сегодня в Сети можно найти практически любую песню. Все это, конечно, нанесло большой урон звукозаписывающим корпорациям, однако они мало что могут реально противопоставить новым технологиям. Да и сочувствующих им что-то не наблюдается...
Сейчас уровень общедоступной техники таков, что аудио-CD можно записывать из файлов mp3; продаются миниатюрные плееры, проигрывающие эти файлы, а количество музыки данного формата в Интернете просто огромно. При этом mp3, придуманный еще шесть лет назад, считается сегодня самым продвинутым стандартом сжатия, в то время как работы в этой области не стоят на месте.
Формат Mpeg Layer 3 нашел свое применение и в играх, так как при его использовании можно сжать музыку и речь героев в 10-12 раз по сравнению с использовавшимся ранее WAV или треками CD-аудио при сходном качестве, которое в играх к тому же не так критично, как при прослушивании музыки.
В технологическом плане, в алгоритме сжатия mp3 в основном применяется обрезание так называемых маскированных частот (то есть звуков такой частоты, которую человеческое ухо не улавливает или улавливает, но плохо), резервируется информация, по которой потом восстанавливаются высокие частоты и т.д. Благодаря этому, а также использованию специальных алгоритмов компрессии и достигается сжатие оригинального файла в 10-12 раз. При этом результирующий звук считается на уровне качества аудио-CD, если ему соответствует битрейт в 112-128 Кбит/с. Битрейт — это количество информации в килобитах в 1 секунде звука. То есть 128 Кбит/с означает, что секунда звука описывается 128 Кбит, что соответствует 16 Кбайт. Оказывается, что такого размера большинству людей вполне хватает. Однако понятно, что чем битрейт больше, тем звук лучше. Файл mp3 с CD-качеством занимает примерно столько же места в Мбайт, сколько минут и звучит — композиция в 5 минут займет, соответственно, 5 Мбайт.
Есть у стандарта Mpeg Layer 3 и свои недостатки. Например, иногда ощущаются искажения на высоких тонах (появляются, в частности, паразитные звуки). Сказывается и режим, в котором композиция записывалась на винчестер — цифровой или аналоговый. Рекомендуется производить запись в цифровом режиме: выигрыш в качестве в этом случае довольно заметный.
Главным на сегодняшний день конкурентом mp3 является менее распространенный и соответственно менее известный формат VQF, который при меньших размерах обеспечивает аналогичное, если не лучшее, качество звука. Стандарт был разработан компанией Yamaha примерно через год после появления Mpeg Layer 3. Собственно, алгоритм сжатия называется TwinVQ, и надо сказать, что он получился более качественным, нежели сверхпопулярный mp3.
Беда его в том, что проигрыватели файлов, сжатых по этому стандарту, появились в свободном доступе в то время, когда в Интернете были уже тысячи mp3-файлов, и поколебать незыблемость широко распространившегося формата было достаточно трудно.
Сейчас, несмотря на то, что сайтов, посвященных VQF, еще мало, формат постепенно распространяется по Сети, и уже довольно часто можно встретить в музыкальных архивах файлы, сжатые по технологии TwinVQ. Так что, возможно, через пару лет VQF и потеснит mp3, ведь на то есть достаточно причин. Хотя сама по себе история соперничества mp3 и VQF как нельзя более ярко демонстрирует, что в наше стремительное время в Интернете "первый получает все".
Технология сжатия музыки в формате TwinVQ хотя и имеет некоторые общие моменты с Mpeg (тот же поток битов, например), в целом совершенно другая. Все дело в механизме компрессии. Если Mpeg Layer 3 акцентирует внимание на определенных деталях и работает по принципу избирательности, то TwinVQ в свою очередь как бы сглаживает звук наподобие того, как сглаживает текстуры 3D-ускоритель. При использовании этого метода индивидуальные биты музыкальных данных непосредственно не кодируются, а объединяются в сегменты (векторы). Затем они сравниваются со стандартными образцами. Выбирается стандартный вектор, который обеспечивает ближайшее соответствие, и количество, связанное с этим образцом, передается как код сжатия. Данные упаковываются в длинный или короткий фреймовый режим согласно константе битрейт для того, чтобы понизить вероятность возникновения ошибки. Искажения сводятся к минимуму, так что музыка и другие звуки успешно воспроизводятся с качеством, очень близким к оригиналу.
При этом в среднем достигается компрессия 1:18 и качество субъективно лучшее, чем у Mpeg Layer 3, при меньшем, к тому же, битрейте. Так, 80 Кбит/с TwinVQ соответствуют 128 Кбит/с Mpeg Layer 3. Нетрудно догадаться, что размер файла VQF при этом оказывается гораздо меньшим — процентов на 30.
Процедура создания файлов mp3 и VQF практически одинакова. Сначала интересующий вас файл должен быть списан на жесткий диск специальной программой (CD-риппером), которая прочитывает звуковые дорожки, как правило, в цифровом виде, в WAV-файл с параметрами, соответствующими CD-качеству, а уже после этого списанный файл сжимается по заданному алгоритму программой-кодировщиком.
Изначально этот формат разрабатывался для использования на мощных машинах, но стремительный рост производительности процессоров и быстро подешевевшая оперативная память сделали его абсолютно пригодным для современных персоналок. Системные требования для прослушивания VQF-файлов точно такие же, как и для mp3, и процессор при проигрывании загружается чуть больше или чуть меньше — в зависимости от проигрывателя.
Теперь о недостатках. Единственный широко доступный кодер для создания VQF-файлов, разработанный все той же Yamaha, сжимает музыку в два раза медленнее, чем Fraunhofer для mp3. И это даже на мощных процессорах — таковы особенности алгоритма. Не впечатляет и выбор проигрывателей. Базовый вариант — Yamaha SoundVQ Player с минимальным набором функций и весьма неприглядным внешним видом. Пользователи, часто имеющие дело с VQF-файлами, предпочитают K-jofol — самый лучший, по их мнению, проигрыватель VQF, а заодно mp3 и AAC-файлов. Впрочем, можно пользоваться и любимым Winamp — к нему только понадобится подключить соответствующий плагин.
Денис Лавникевич, denis_ln@hotmail.com
Компьютерная газета. Статья была опубликована в номере 20 за 2002 год в рубрике soft :: мультимедиа
