Современные звуковые карты. Методы позиционирования и сжатия звука

После подачи команды на кодиpование front-end пеpедает введенные паpаметpы собственно кодеpy и ждет завеpшения его pаботы. Этот процесс может сопpовождаться как попытками пpедсказать оставшееся вpемя, так и выводом скромной таблички "Please wait".

В большинстве грабберов обеспечены средства для подключения внешних кодеров, поэтому любой из них может быть использован как front-end. В частности, при установленном ACM pro codec как таковой может быть использован любой граббер, позволяющий выбирать формат сохранения награбленного.

Что такое ACM pro codec (MP3-кодек)?

Формат WAV является метаформатом для данных любого типа. Имеет стандартный заголовок и описания областей данных, которых может быть несколько, способ же кодирования аудиосигнала может быть каким угодно. Вполне могут содержаться данные, к аудио отношения не имеющие.

Каждый метод кодирования, указываемый в заголовке, имеет собственный идентификатор, в соответствии с которым Windows и определяет, установлен ли кодек для работы с данным файлом, и если установлен -- использует его.

Кодеки, индивидуальные для каждого подформата, регистрируются в системе при их установке, после чего становится возможным использовать WAV-файлы, содержащие аудиоданные в форматах, поддерживаемых данными кодеками.

Тем не менее, хотя для MP3 тоже существует по крайней мере один кодек ACM pro codec от FhG IIS, сам по себе формат из-за потерь при кодировании непригоден на роль промежуточного, поэтому в редакторах с WAV-MP3 работать не рекомендуется. Единственным разумным применением данного кодека можно считать декодирование WAV-MP3, либо их кодирование, когда по каким-либо причинам неудобно сделать это из нормального кодера. При установленном кодеке можно применять WAV-MP3 в качестве стандартных звуков Windows.

Помимо оригинального кодека от FhG IIS, позволяющего кодирование только с битрейтом 128kbs и ниже, существуют несколько нелегальных версий кодека, сделанных группой Radium из кода, выкорчеванного из нового 'Продюсера'. Но первая версия этого кодека была нестабильной, и я не вижу оснований для того, чтобы испытывать доверие к более новым версиям. Лучше сделать еще один кодек из Lame.

Файлы какого формата можно перевести в формат MP3?

Кодирование из формата WAV PCM поддерживают все кодеры. Многими поддерживается AIFF. Mp3enc может принимать исходные данные потоком, без промежуточного файла, в фоpмате PCM. А mpegEnc и Cdex предлагают кодировать прямо с CD-ROM. Lame распространяется в виде исходных кодов и может быть обучен любому формату.

Каков статус MP3 кодеров?

Все продукты Fraunhofer IIS и Xing Tech -- коммерческие, но полные версии обычно можно найти на FTP поисковиках.

BladeEnc, mpegEnc -- freeware, но FhG IIS пожелал сделать их развитие невозможным. Сделано это очень простым методом -- за распространение кодеров нужно платить пеню FhG IIS, даже если кодер распространяется бесплатно. Поэтому свободное распространение mpegEnc невозможно, также могут возникнуть трудности с распространением BladeEnc, несмотря на особую политику страны автора по отношению к патентам на математические алгоритмы.

Lame не угрожает подобная участь, так как он распространяется в виде патча к исходному коду ISO и сам по себе кодером быть признан не может.

Каковы системные требования?

Фактически, единственное требование к системе -- наличие компилятора C. Но производительность MP3 кодеров на слабых системах оставляет желать лучшего, и из процессоров Intel не рекомендуется использовать что-либо ниже 486.

Декодиpование MP3

Cтандаpт MP3 однозначно опpеделяет, какие именно данные содеpжатся в MP3-файле. Hо сам процесс декодирования, процесс перевода аудио из MP3 в PCM, неизбежный при воспроизведении, более корректно будет назвать синтезом, чем декомпрессией. На практике он столь же неоднозначен, как и процесс кодирования.

Многие пpинимают за некий стандаpт самый пеpвый из декодеpов, написанный в FhG IIS -- l3dec. Этот декодер при работе не предпринимает каких-либо попыток "улучшить" звучание и, как правило, дает точную АЧХ сохраненного сигнала. Также в силу корректности его можно считать практически идеальным декодером для MP3 высоких и средних битрейтов.

С другой стороны, на практике иногда обнаруживают себя ньюансы, о которых раньше не задумывались. Например, разные кодеры сохраняют аудио в MP3 немного по-разному, хотя и не выходя за рамки стандарта, но несколько меняя алгоритм оптимального восстановления сохраненной части сигнала. Но если в данном случае отличия оказываются несущественны, то тот простой факт, что при кодировании с битрейтом 128kbs, пользующимся бешенной популярностью, мы значительно теряем в качестве, приводит к более существенным последствиям -- на низких битрейтах становится оправданным применение различных 'улучшающих' звучание алгоритмов, т.е. программных DSP, и более корректный декодер может оказаться менее предпочтителен, чем вносящий дополнительные искажения, но "повышающий" этим качество звучания. К сожалению, выбор не слишком велик.

Когда какой декодер лучше?

За время существования MP3 было написано великое множество самых разных декодеров. Тем не менее, выбор не составляет слишком большой проблемы. Основная сложность в том, что критерии оценки качества декодеров сильно разнятся для низких битрейтов порядка 128kbs и для высоких порядка 256kbs.

К ориентированным на высокие битрейты декодерам предъявляется одно основное требование -- корректное декодирование, то есть корректность примененного алгоритма декодирования и отсутствие ошибок в его реализации. Считается, что высокий уровень качества обеспечивается шириной потока, но тем не менее, разные декодеры дают разные по качеству результаты. Разумеется, высокая скорость работы декодера также желательна.

В данной категории хорошо себя чувствуют декодеры от FhG IIS, к которым обвинений в некорректности пока никто не смог предъявить.

К ориентированным на низкие битрейты декодерам выдвигаются несколько другие требования. Отличие состоит в том, что в силу искажений, вносимых при кодировании MP3 128kbs, требования к корректности декодирования ослабевают, в то время как требование качественности звучания никуда не пропадает. Поэтому не слишком корректные, но приятно звучащие плееры пользуются популярностью.

Большинство декодеров являются плеерами, но не каждый плеер может перенаправлять вывод в файл, что приводит к трудностям в его оценке. Существует мнение, что такие плееры не следует называть декодерами.

В NAD и NADDY на одном из этапов декодирования пpименяется алгоpитм пpедсказания, также сyществyет возможность подстpойки под особенности кодеpов, использованных пpи полyчении MP3. Если говорить конкретно, то возможна подстройка под семейство ISO-based, под кодеры семейства FhG IIS, под старые кодеры XingTech с обрезом частот выше 16kHz и даже под еще не вышедший ко вpемени выхода NAD 0.93 кодеp ARCAM. В наследнике NAD, NADDY, упоминается вместо него "ARCoder v1.2+"; видимо, он все-таки вышел. Но, как уже упоминалось, значительного эффекта эта подстройка не дает.

Хотя NAD долгое время заслуженно считался чемпионом по части качества, в последнее время другой плеер -- Apollo -- мог с ним в этом поспорить. Но в данном случае речь идет о низких битрейтах, к тому же развитие Apollo теперь тоже остановлено. NAD просто более корректен.

Если задаться целью декодирования в WAV-файл, то выбоp сейчас следyет пpоизводить междy NAD, l3dec и Winamp (версии 2.21-2.22), пpичем чем выше битpейт, тем меньше причин пользоваться NAD. Для низких битрейтов можно также попробовать Apollo, но лучше Winamp с соответствующим "улучшающим" звучание плагином.

Hа высших битрейтах выбор производится только между корректными декодерами, и pазница оказывается настолько мала, что выбоp уже пpоизводится, например, междy yдобными интеpфейсами NAD и Winamp и yпpавлением l3dec с помощью ключей командной стpоки. Скорее всего, при серьезной проверке на битрейтах 256kbs-320kbs l3dec/Winamp превзойдут по качеству прочие -- при написании почти всех декодеров думают, к сожалению, главным образом о качестве звучания MP3 128kbs, на корректность тратятся только в FhG IIS. Но это не делает вывод NAD или Sonique непригодным или некачественным -- и в данном случае все отличия снова укладываются в рамки оговорки, сделанной в начале первой части.

L3dec работает только из командной строки и декодирует только в файл, поэтому выбор плеера производится в основном между популярным Winamp, NAD, Apollo и некоторыми другими.

Самые известные плееры

Winamp

Winamp является самым попyляpным на сегодня плееpом.

Winamp -- это мультимедиа плеер с подержкой неограниченного числа форматов. При этом могут используются декодеры, предоставляемые производителями. В целом система напоминает работу Windows с WAV файлами.

В версии 2.20 роль встроенного декодера MP3 наконец начал играть декодер от FhG IIS. После этого в плане проигрывания MP3 к Winamp не осталось серьезных претензий, но начиная с версии 2.23 был возвращен старый декодер, поэтому для качественного воспроизведения необходимо брать декодер из версий 2.21-2.22 ( так как 2.20 отказывается проигрывать некоторые MP3 ).

NAD

Признанным чемпионом по части звyчания, однако, на сегодня все же остается NAD. Его звучание несколько менее корректно на высоких битрейтах, но очень приятно. Превосходят его только декодеры от FhG, отличающиеся корректностью.

Во время своего развития данный плеер почти прямо противостоял Winamp и имел все шансы отобрать у него со временем львиную долю поклонников.

К сожалению, в тот момент, когда дописывались самые важные элементы интрефейса, которые должны были окончательно уравнять NAD по возможностям с Winamp, его развитие было прервано. Последние версии NAD содержат только основные функции, хотя идея плагинов использовалась в свое время и в нем, причем куда раньше того же Winamp.

Наиболее известны следующие веpсии NAD.

NAD 0.80 Стабильная, завеpшенная пpогpамма, но для обеспечения возможности дальнешего pазвития автоp оказался вынyжден пеpеписать весь код с нyля. В отличие от более новых, понимает ключи командной строки.

NAD 0.93 Последняя из завершенных веpсий после 0.80. Hекотоpые втоpостепенные фyнкции, такие, как pедактоp поля ID3-TAG, еще не pеализованы. Местами проявляются баги. Hо качество воспpоизведения не вызывает сомнений, при этом поддеpживается streaming и вывод в WAV-файл, поэтому его можно использовать и как просто декодер.

NAD 0.94 Готовился к выходу, когда весь пpоект неожиданно оказался выкyплен DimensionMusic. Чем и зарублен на корню, так как развитие NAD как плеера прекратилось. На основе 'движка' был создан набоp библиотек Audio Enlightenment ( AE ), но программист занимался его разработкой в свободное время, и первые результаты появились только через полгода.

На основе получившегося набора библиотек в последние дни 98-го была выпущена недоработанная в плане интерфейса первая и последняя бета-версия плеера NADDY, прямого наследника NAD. Скачать NADDY можно на страничке http://ae.dmusic.com. Сам NAD в данный момент есть на его ожившей домашней страничке, http://nad.inept.org.

В настоящий момент AE в очередной раз переименован, теперь уже в STARDUST, и используется в Sonique, а развитие NADDY остановлено, как раньше было остановлено развитие NAD. Но к Sonique есть свои претензии.

Sonique

Из всех полноценных MP3 плееров Sonique обладает самым красивым интерфейсом. Мне (и многим другим) он представляется несколько громоздким, но многочисленные поклонники с этим не согласны, да и после того, как большинство прежде не работавших элементов управления стали правильно функционировать, это почти перестало мешать. Также имеет большое значение производительность машины, на быстром компьютере интерфейс производит более благоприятное впечатление. И тем не менее, в плане интерфейса Sonique требует доработки. Это классический пример посредственного интерфейса со стильным дизайном.

В качестве MP3-декодеpа начиная c версии 0.75 использyется декодер STARDUST, ранее известный как Audio Enlightenment, а еще ранее -- как внутренний декодер плеера NAD. Доступны streaming, декодирование в WAV-файл и декодирование VBR, но в сравнении с Winamp Sonique по функциональности проигрывает.

K-Jofol

K-Jofol является одним из самых быстрых плееров, но на первенство по качеству воспроизведения он претендовать не может. Возможна полная перестройка программируемого интерфейса.

Популярность плееру принесла поддержка формата VQF, но теперь это -- обычное дело, да и сам VQF -- посредственный формат.

Apollo

Просто удобный приятный плеер. Более "высокое" качество звучания на низких битрейтах, чем у других плееров, но и высокая степень некорректности. Мудро организованный плейлист. Поддержка visualization plugins от Winamp. Все.

Другое

Помимо рассмотренных, пользуются определенной популярностью плееры Soritong, C-4. Второй хорош способностью занимать скромное место в любом из четырех углов экрана. Первый начинает прилично выглядеть после установки скина COMPACT. Но наиболее хорош, видимо, WPlay, о нем немного позже тоже будет написано.

Понятно, этим список распространенных плееров не ограничивается. Полный список можно найти н, но мало какие из них могут конкурировать с выше описанными ( за исключением, возможно, WPlay).

Dolby Digital - Общая информация

Звук Dolby Digital впервые появился в кинотеатрах в 1992 с премьерой фильма Возвращение Бэтмена (Batman Returns), и с тех пор звучит почти в тысяче фильмов по всему миру, и является одной из самых современных разработок.

Dolby произвела революцию в конце 60-х начале 70-х годов в системах записи на магнитную ленту своей системой шумоподавления Dolby A (для профессионалов) и Dolby B (для обычных пользователей). Позже, в 70-х годах, компания Dolby своей аналоговой системой Dolby Stereo революционизировала звук в фильмах.

Dolby Stereo принесла в фильмы 4 звуковых канала, с тремя спереди (левый и правый для музыки и эффектов и центральный для диалогов) и четвертым "окружающим" (Surround) для создания общей звуковой атмосферы. Позже, в 80-х, благодаря системе Dolby SR ("Spectral Recording - спектральная запись"), было значительно улучшено качество записи на ленту и звука в кинофильмах.

Также, компания Dolby революционизировала в конце 80-х начале 90-х годов бытовые устройства развлечений путем внедрения систем "домашнего театра" Dolby Surround, а позже и Dolby Pro Logic. В бытовых устройствах в основном используется технология Dolby Stereo для воспроизведения с видео лент и лазерных дисков (под лазерными дисками здесь и далее подразумеваются LaserDisc, т.е. "большие" видео лазерные диски). Эти системы позволяли зрителям использовать дома ту же самую 4-х канальную конфигурацию, что и в кинотеатрах.

Современные системы Dolby Digital вышли на новый уровень, предоставляя шесть каналов кристально чистого объемного цифрового звука. Левый, центральный и правый фронтальные каналы позволяют точно определить позицию источника звука на экране. Отдельные "разделенные" левый и правый задние боковые каналы вовлекают вас в фильм своими окружающими и обтекающими звуками. А дополнительный низкочастотный канал добавляет накал действию на экране.

Принципы Dolby Digital ведут свое развитие из разработок Dolby по аналоговому уменьшению шума. Шумоподавление Dolby работает путем ослабления шума, когда нет аудио сигнала, а когда он есть, позволяя более сильному полезному аудио сигналу перекрывать более слабый шум. Таким образом, эта технология использует преимущества психо-акустического феномена известного как слуховое маскирование. Даже если аудио сигнал занимает только часть спектра, шумоподавление Dolby уменьшает уровень шума в тех частях спектра, в который нет полезного сигнала делая шум незаметным. Это делается потому, что аудио сигнал может маскировать только ближний по частотам шум.

При переходе от аналоговой записи сигнала к записи на цифровой носитель такой как компакт-диск, обнаруживается, что цифровое кодирование аудио сигналов используемое в CD производит слишком большие объемы данных для того чтобы их эффективно хранить или передавать в электронном виде, особенно в случаях, когда необходимо кодировать несколько каналов. В результате появились новые формы цифрового кодирования аудио сигналов - известных под общим названием "perceptual coding - чувствительное (восприимчивое) кодирование" - которые были разработаны так чтобы можно было использовать низкоскоростные потоки данных с минимально ощущаемой потерей звукового качества. Примером такого алгоритма кодирования является третье поколение кодеров Dolby - AC-3.

Этот кодер был разработан так, чтобы максимально использовать преимущества человеческой способности к звуковому маскированию, для чего он разбивает спектр аудио сигнала в каждом канале на узкие частотные полоски разного размера оптимизированные с расчетом на частотную избирательность человеческого слуха. Это позволяет очень точно отфильтровывать шум оцифровки так, чтобы он оказался очень близко по частоте к частотным компонентам полезного аудио сигнала. Путем уменьшения или даже полной ликвидации шума там, где нет маскирующего аудио сигнала, качество звука исходного сигнала субъективно не изменяется. По этому ключевому аспекту такое кодирование как AC-3 является формой очень избирательного и качественного шумоподавителя.

Уникальный опыт Dolby Laboratories по устранению аудио шума является критическим для снижения потока данных в технологии AC-3: чем меньше бит используется для описания аудио сигнала, тем больше шумов связанных с самим кодированием.

В киноиндустрии звуковая дорожка Dolby Digital кодируется оптически прямо на киноленту в промежутках между перфорационными отверстиями. Размещение цифровой звуковой дорожки на том же носителе что и фильм позволяет ей сосуществовать вместе с аналоговой дорожкой без привлечения дополнительных носителей данных, таких как CD. Это позволяет упростить производство, а для владельцев кинотеатров использование фильмов, а также позволяет подготовить дорожку Dolby Digital практически без дополнительных затрат. Поскольку часть ленты с перфорированными отверстиями изготавливают с расчетом на высокую сопротивляемость износу и повреждениям, дорожка Dolby Digital не будет подвержена треску и шипению на протяжении всего времени эксплуатации ленты.

В бытовой электронике технологию Dolby Digital можно встретить в последнем поколении лазерных дисков (там где была обычная аналоговая звуковая дорожка), она является стандартной звуковой дорожкой в DVD и используется как аудио формат для телевидения высокой четкости - HDTV, а также в системах кабельного и спутникового телевидения.

Последние несколько лет компания Dolby Laboratories использовала термин Dolby Digital для ссылок на их новую цифровую систему для киноиндустрии, в то время как под термином Dolby Surround AC-3 подразумевала системы домашнего кинотеатра. На практике, эти две системы являются небольшими вариациями (слегка различающимися в скорости потока данных) одной базовой технологии. И для того чтобы больше не вводить пользователей в заблуждение, решили, что и формат Dolby для домашних многоканальных систем также назывался тем же именем, что и в киноиндустрии -- Dolby Digital.

Считается, что это поможет потребителям более легко определять поддерживает ли какой-либо продукт эту технологию, и поможет отличить ее от форматов Dolby Surround и Dolby Pro Logic, которые базируются на аналоговых технологиях. В новом поколении лазерных дисков, и новых форматах использующихся в DVD и телевидении высокой четкости (HDTV), также будут ссылаться на термин Dolby Digital, как это сейчас делают в отношении профессиональных киноприложений. Общее название Dolby Digital также должно помочь прекратить растущие заблуждения пользователей, связанные с термином "AC-3" (Аудио код номер 3), который является техническим обозначением технологии Dolby, разработанной для многоканальных приложений.

Dolby Digital предоставляет в общей сложности шесть раздельных каналов звука. Как и Dolby Surround Pro Logic, она включает в себя левый, центральный и правый каналы во фронтальной части комнаты. Dolby Surround Pro Logic предоставляет дополнительно еще один канал с ограниченной полосой частот (от 100 до 7000Гц) для объемного ("окружающего") звука, который обычно усиливается через два канала усилителя и подается потом на два динамика. Тогда как Dolby Digital предоставляет раздельные левый и правый каналы объемного звука для более точного определения местоположения звуков и более натуральной, реалистичной передачи атмосферы и фона. И ко всему прочему все пять основный каналов передают полный спектр частот (от 3 до 20000 Гц), к которым вы можете добавить низкочастотные динамики (сабвуферы).

Шестой канал - Low Frequency Effects Channel (канал для низкой частоты и эффектов), иногда содержит дополнительную низкочастотную информацию для усиления эффекта от некоторых сцен, например, таких как взрывы, катастрофы и т.д. Из-за того, что этот канал сильно ограничен сверху по частоте (от 3 до 120Гц), его иногда называют ".1" каналом. Если его добавляют к полным 5 каналам Dolby Digital, то про такие системы говорят, как про имеющие "5.1" канала.

Все шесть каналов в системе Dolby Digital полностью цифровые, из чего следует, что на всем пути от пульта звукооператора до вашей домашней системы они передаются без потери качества. Но Dolby Digital еще и упаковывает их все в один канал, который занимает места меньше чем один канал на компакт диске. Именно это позволяет так легко добавлять звуковые дорожки Dolby Digital к обычным лазерным дискам, а также к множеству других источников. Dolby Digital используется уже несколько лет, чтобы вы могли смотреть фильмы с Dolby Digital, а теперь, с появлением Dolby Digital на лазерных дисках, вы можете наслаждаться этой прекрасной технологией и у себя дома. А так как она была разработана фирмой Dolby Laboratories, вы можете быть уверены, что звук будет потрясающим!

Между "обычными" и "новыми" лазерными дисками намного больше общего, чем различий. Новые лазерные диски, включая и диски с Dolby Digital, полностью совместимы с вашим существующим проигрывателем. Две цифровые (PCM) дорожки остаются без изменений, так что вы можете продолжать наслаждаться качеством Dolby Surround Pro Logic и с "новых" дисков. Дорожка Dolby Digital записывается вместо правой аналоговой (FM) дорожки диска. Левая аналоговая дорожка может содержать моно версию, комментарий или любой другой аудио материал.

Последние проигрыватели, которые могли воспроизводить звук только с аналоговых (FM) дорожек, выпускались более чем 10 лет назад. С тех пор практически все проигрыватели могут использовать более качественные цифровые (PCM) дорожки для воспроизведения стерео или Dolby Surround. Конечно же, все новые лазерные проигрыватели с AC-3 будут проигрывать все лазерные диски которые у вас есть, причем как цифровые так и аналоговые звуковые дорожки.

Dolby Surround Pro Logic еще долго останется с нами. Система Dolby Surround Pro Logic "складывает" четыре канала (левый, центральный, правый и частотно ограниченный "объемный" (Surround)) в два канала. В монофонических системах эти два канала складываются для воспроизведения.

И конечно вся информация доступна для воспроизведения в стерео системах.

Но когда эти два канала поступают на декодер Dolby Pro Logic, звуковая матрица "раскладывается" и становятся доступными все исходные четыре канала ("объемный" канал воспроизводится через отдельные левый и правый "объемные" динамики).

Самая потрясающая часть системы Dolby Surround Pro Logic это то, что исходный сигнал "уложенный" в стерео, может передаваться вместе с ним везде, где есть возможность передать стерео сигнал: телевизионные стерео передачи, через спутник (C-band, DSS или PrimeStar), кабельные передачи, УКВ (FM) радио, лазерные диски, видео ленты, и даже некоторые игровые приставки. Сегодня вы можете слушать звук в системе Dolby Surround во множестве регулярных телевизионных программах, в растущем списке компакт дисков и конечно на VHS и лазерных дисках, на которых записаны тысячи фильмов с системой Dolby Stereo (термин Dolby Stereo означает то же самое что и хорошо вам известный Dolby Surround, но применяемый в киноиндустрии).

Поэтому пока у нас есть стерео, то будет и Dolby Surround Pro Logic, и поэтому все декодеры Dolby Digital имеют встроенный декодер Dolby Pro Logic.

В следующей таблице проводится сравнение свойств Dolby Digital и Dolby Surround Pro Logic.

Параметр	Dolby Digital	Dolby Surround Pro Logic
"Объемный" канал	Стерео, полночастотный (3-20000 Гц).	Монофоничекий, с ограниченным спектром (100-7000 Гц).
Низкочастотный канал	Да (3-120 Гц).	Нет
Панорамирование	Разнообразное	Слева направо, справа налево, спереди назад и наоборот.
Каналы	6 отдельных, все каналы могут быть активны одновременно и независимо друг от друга.	4 производных, может воспроизводится только один преобладающий сигнал в каждый момент времени.
Разное	Улучшенная картина звука, благодаря "time alignment - выравниванию по времени", т.е. заставляет динамики звучать так, как будто они находятся от слушателя на одинаковом расстоянии.	Экономное решение задачи получения высококачественного объемного звука.
	При снижении общей громкости в звуковых дорожках динамичных фильмов (например, когда действие происходит поздно ночью), соответствующим образом подстраивается компрессия, так чтобы сохранить качество тихих фрагментов.	Объемный звук от любого незакодированного источника стерео звука.
	Декодеры могут быть настроены так, чтобы направлять низкочастотный звук в специальные каналы, для систем с сабвуферами.	Совместим со всеми существующими и будущими стерео форматами.
	Драматический шаг вперед по вовлечению слушателя в мир реальных звуков. Беспрецедентные творческие возможности для производства и управлению звуком.	Представляет собой значительный шаг вперед от обычного стерео звука. Является мировым стандартом.

На данный момент существует огромное количество источников звука, поддерживающих Dolby Pro Logic. А как насчет Dolby Digital? На что еще можно записывать Dolby Digital кроме лазерных дисков?

У Dolby Digital есть одна прекрасная вещь - большая гибкость кодирования. Dolby Digital технически допускает огромное разнообразие форматов, а некоторые из них появятся в самое ближнее время:

Телевидение высокой четкости (HDTV). Эта новейшая система одной из первых выбрала Dolby Digital своей основной звуковой подсистемой. Выбор был сделан "Grand Alliance" - организацией устанавливающей все стандарты для систем HDTV в США.

Спутниковое телевидение - Direct Broadcast Satellite (DBS) уже сегодня активно использует такие преимущества системы Dolby Digital как высокое качество и простота передачи. К примеру, служба "DMX for Business" использует Dolby Digital для передачи 120 музыкальных стерео каналов, и все они передаются с одного передатчика. PrimeStar планирует в ближайшее время добавить Dolby Digital к свой службе телевизионной спутниковой передачи.

Кабельное телевидение внедряет системы с Dolby Digital из-за соображений эффективности и для того чтобы быть готовым к стандартам будущих систем телевидения высокой четкости.

В формат Digital Video Disc (DVD) уже входит Dolby Digital.

Остальные форматы, такие как цифровые видеокассеты - Digital Video Cassette (DVC), и цифровая аудио передача - Digital Audio Broadcast (DAB), являются первыми в списке на внедрение уникальной комбинации качественного звука, эффективной передачи всего спектра сигнала и многоканальных возможностей технологии Dolby Digital.

Буквы "AC" в Dolby AC-3, расшифровываются как Audio Coding - кодирование звука. На цифровое кодирование звука часто ссылаются как на "perceptual coding" (кодирование основанное на ощущениях). Проще говоря, это такое кодирование, которое пытается обнаружить и затем удалить ту звуковую информацию, которую мы все равно не может услышать, но сохраняет то, что мы можем услышать. Его назначение уместить как можно больше полезной информации в доступном спектре. Рассмотрим аналогию:

Предположим, что вам необходимо доставить 4000 человек (полезная информация) из одного места в другое в течении часа. По шоссе может проехать только 1000 машин в час. Если разместить все 4000 человек в 1000 автомобилей, то можно избавиться от лишней информации (оставим 3000 машин дома). Это высокоэффективная доставка, и именно для этого предназначена система Dolby Digital.

Одна из причин, почему качество звука на компакт диске так высоко в том, что он содержит огромный объем данных: 16-ти разрядные семплы выбираются 44100 раз в секунду отдельно для каждого канала. Это соответствует потоку в 1411200 бит в секунду. Компакт диск представляет собой настолько большое хранилище информации, что позволяет записать до 74 минут музыки на один диск. Но что делать, если надо записать 2 часа 20-ти разрядного сигнала и ко всему прочему там должно быть шесть каналов? На сегодняшний день такой большой поток данных непрактичен ни для хранения, ни для передачи.

Кодер Dolby Digital является первым кодером разработанным специально для многоканального звука. Уникальный опыт Dolby Laboratories по устранению аудио шума является критическим для снижения потока данных, потому что чем меньше бит используется для описания аудио сигнала, тем больше шум.

Шумоподавление Dolby работает путем уменьшения уровня шума в отсутствии аудио сигнала, а также позволяя более сильному полезному аудио сигналу перекрывать или "маскировать" шум. Но это позволяет замаскировывать только шум, близкий по частотам к полезному сигналу. Поэтому Dolby Digital разбивает звуковой спектр для каждого канала на узкие полоски разного размера, оптимизированные с расчетом на частотную избирательность человеческого слуха. Это позволяет очень точно отфильтровывать шум оцифровки так, чтобы он оказался очень близко по частоте к частоте кодируемого сигнала. Аудио сигнал эффективно заглушает шум, делая его неслышным для уха. Там где отсутствие сигнала не позволяет маскировать шум оцифровки, Dolby Digital прикладывает максимум усилий чтобы его уменьшить. Можно сказать, что Dolby Digital это очень эффективная система шумоподавления, и в результате качество звука субъективно очень близко к оригиналу.

Dolby Digital использует технологию "shared bitpool" ("разделяемых битов"), и также модель маскирования человеческого слуха, чтобы достичь наибольшей эффективности передаваемых данных. Разряды неравномерно распределяются между множеством узких полосок частоты, причем в каждом конкретном случае по-разному, в зависимости от спектра и динамической структуры кодируемого сигнала. Применяя модель слухового маскирования, кодер предоставляет оптимальное количество разрядов для аудио сигнала в каждой полосе. Дополнительно происходит перераспределение разрядов между разными каналами в соответствии с моделью, по которой более насыщенный частотами канал потребует больше данных для передачи, чем другие, слабо заполненные, а также учитывается, что сильный сигнал в одном канале может маскировать появляющийся шум в других каналах. В результате Dolby Digital может использовать пропорционально больше передаваемых данных для кодирования звука, выдавая более качественный сигнал и позволяя кодировать несколько звуковых каналов в более низкоскоростные потоки данных чем требует даже один канал на компакт диске.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Кодер Dolby Digital способен обработать входной сигнал с, по крайней мере, 20-ти разрядным динамическим цифровым сигналом с диапазоном частот от 20 до 20000 Гц ±0.5 дБ (-3 дБ на 3 и 20300 Гц). Низкочастотный канал покрывает диапазон от 20 до 120 Гц ±0.5 дБ (-3 дБ на 3 и 121 Гц). Поддерживаются частота дискретизации в 32, 44.1 и 48 кГц. Ширина выходного потока данных может варьироваться от минимума в 32 кбит/сек для одного монофонического канала, до максимума в 640 кбит/сек, удовлетворяя всему возможному диапазону требований. Типичными являются скорости в 384 кбит/сек для "5.1" канального Dolby Digital потребительского формата, и 192 кбит/сек для двух канальной передачи звука.

Комментарии к переводу:

Некоторые термины не поддаются однозначному переводу, так как им нет однозначно соответствующих по смыслу слов в русском языке в употребляемом контексте, а именно "Surround" (окружающий, обтекающий, объемный) и "Perceptual Coding" (имеется в виду кодирование, основанное на психоакустической модели слуха человека, имитационная модель).

Под термином лазерный диск понимается "большой" лазерный диск (Laser Disc), не путайте его с "маленькими" компакт дисками (CD). В настоящее время они вытисняются получающими все большее распространение, более современными, дешевыми и удобными DVD дисками.

Компандеры Dolby, несомненно сыграли роль реактивного двигателя, вынесшего на рынок компакт-кассету и заманившего в кинотеатры зрителя, уже начавшего привыкать к вездесущему телевидению. Работая "зеркально" при записи-воспроизведении, они теоретически должны обеспечивать идентичность (за исключением шумов) сигнала на входе и выходе устройства, что к сожалению, не соответствует действительности. Причина - в наличии на передаточной характеристике точек излома, служащих именно для более эффективного шумоподавления. Без них обеспечить эффективное шумопонижение заложенным в Dolby принципом "скользящей полосы" было бы весьма затруднительно.

Как следствие, оснащенные этими устройствами магнитофоны должны иметь коэффициент передачи сигнала запись-воспроизведение точно равным единице и, что более важно, точки перегиба экспандера и компрессора должны совпадать. Добиться этого можно, но…в дело вступают износ головок, разные характеристики магнитной ленты и ее старение… В общем, все это напоминает тщательно отлаженный ламповый High-End усилитель, который уже через год теряет оптимальность настройки именно в силу старения самих ламп.

Правда, идея сжатия-расширения звукового сигнала нашла замечательное воплощение в уникальном, но малоизвестном в бытовой технике компандере dbx, который, в отличие от Dolby, имеет линейную передаточную характеристику и обладает полной независимостью АЧХ и ФЧХ от уровня обрабатываемого сигнала. А ведь именно они отвечают за локализацию в пространстве источников звука! Да и степень подавления шумов (до - 40 dB, тогда как у Dolby C, к примеру, -20dB) несравненно выше, также как и способность шумопонижения на средних и низких частотах. Именно невозможность совместить подавление шумов и четкую объемность звука толкнула Dolby Laboratories к созданию Dolby Stereo с аж четырьмя каналами и прочих Dolby Surround. Ну а идея оснастить ими кинотеатры вообще оказалась золотой жилой - во-первых, много места и, во-вторых, уровень фоновых шумов зала достаточен для маскировки нехватки динамического диапазона (повышать громкость звука ведь тоже можно только до болевого порога!).

Ну а последующие поколения Dolby - цифровые- реализованы весьма толково и чего-либо добавить к сказанному автором статьи просто не имею возможности. Именно этим системам самое место в кино- и дома - театрах!

Почему звуковые карты не воспроизводят AC-3 звук в играх?

AC-3 звук в настоящее время не используется (и даже не предназначался) для интерактивного 3D звука.

Типичный процесс создания многоканального звука следующий:

Сначала производится запись многоканального звука, который может иметь много индивидуальных дорожек -- инструменты, голоса, звуковые эффекты и т.д. Дорожек этих может быть 24, 36, 48 или гораздо больше, особенно если это звуковое сопровождение фильма. Затем многоканальная запись микшируется ("mixed down", микширование с сокращением числа каналов) на специальной аппаратуре в музыкальной или кино студии инженерами по смешиванию звуков. Во время микширования для каждой звуковой дорожки контролируется, уровень громкости, расположение источника звука, баланс, эффекты и т.д с целью получения требуемого результата.

В случае со стерео звуком, результатом такого микширования являются два канала: левый и правый. Микширование с целью получения многоканального surround звука (multi-channel surround) представляет собой просто использования большего числа выходных каналов. В обоих случае, каждый канал состоит из сигналов, которые предназначены для направления в отдельные колонки при прослушивании пользователем. Каждый из этих сигналов представляет собой результат сложного микширования исходных источников, состоящих из многих звуковых дорожек.

Далее, происходит процесс кодирования каналов, полученных после микширования (например, 6 каналов для формата "5.1" Dolby Digital/AC-3) и в результате получается один цифровой поток (bitstream). Процесс кодирования содержит много интенсивных вычислений, в то время как процесс декодирования (все еще не прогулка по парку) требует гораздо меньшего количества ресурсов для выполнения.

Теперь цифровой поток поступает к пользователю, на DVD диске, в виде MPEG файла или в каком-то другом.

Когда вы начинаете проигрывание, декодер обрабатывает цифровой поток в режиме реального времени, разделяя его на индивидуальные каналы и передавая их для воспроизведения на шести акустических колонках. (Или, декодер может делать еще и простой ремикс, т.е. новое микширование, для создания лишь нескольких выходных каналов. Если у вас имеется меньше чем шесть колонок, например, если у вас всего две колонки, тогда канал сабвуфера (низкочастотный) и центральный (диалогов) добавляются одновременно к обоим выходным каналам. Задний левый канал добавляется к левому выходному каналу, задний правый к правому выходному каналу. 3D звуковой процесс может быть использован для "имитации" наличия реально отсутствующих акустических колонок.)

Звуковое содержание "законсервировано". Где бы инженер по микшированию не решил поместить звук, там вы его и услышите. Точка. В такой же мере, что бы инженер ни сделал по отношению к уровню громкости, балансу или любому студийному эффекту, вы услышите это. Точка. Точно как с CD, он всегда один и тот же, каждый раз, когда вы его проигрываете. В игре, единственный случай, когда вы можете использовать законсервированное содержание, это окружающий звук, т.е. создающий атмосферу игры, музыка, видео клипы и т.д., потому что они не могут быть сделаны так, что бы реагировать на ваши действия, за исключением их запуска и остановки, что естественно.

В случае с интерактивным 3D звуком микширование не производится заранее в студии и не может быть там осуществлено. Микширование происходит в режиме реального времени, в момент, когда вы играете в игру. Отдельные звуки ("дорожки") извлекаются с диска и имеют собственный уровень громкости, расположение в пространстве, тональность и т.д., при этом выбор звука зависит от того, в каком направлении вы сдвинули мышку или джойстик. В сущности, в игру встроен собственный робот-инженер по микшированию.

Итак, если вы хотите использовать при игре внешнюю систему проигрывания Dolby Digital звука (что теоретически возможно), вам понадобится звуковая карта, имеющая возможность производить в режиме реального времени не только многоканальное микширование, но и кодирование на лету в цифровой поток. Эта звуковая карта должна ОЧЕНЬ БЫСТРО СЧИТАТЬ, потому что любая заметная задержка между, скажем, нажатием кнопки выстрела и появлением звука вылетающей ракеты, сделает играбельность удручающей.

Итак, предположим, вы можете сделать все это. Тогда вам нужно будет послать кодированный сигнал на расстояние в три фута от вашей карты до декодера, который должен будет снова разделить цифровой поток на множество каналов. Если такой декодер есть на карте, отлично, но это будет по-настоящему глупо, потому что тогда нет никакого смысла осуществлять кодирование в начале.

Как было бы хорошо иметь такую карту, которая могла бы кодировать на лету, правда единственно, что она сможет обеспечить, это удобная возможность управления внешней системой, воспроизводящей окружающий слушателя звук (surround system). Однако стоимость DSP с требуемой для этого вычислительной мощностью взвинтит цену нашей теоретической звуковой карты до уровня стратосферы. Это не является достоинством. Может быть, когда-нибудь это станет реальностью, но не задерживайте свое дыхание.

По иронии, работающий "на лету" Dolby Pro Logic кодировщик очень прост, потому что он основан на очень простой концепции.

В заключение, заметим, что некоторые разработчики игр используют формат звука AC-3 нестандартным образом для интерактивных звуков, однако, все равно процесс кодирования на лету не применяется. Они просто используют преимущества высокой степени сжатия/высокого качества цифрового формата для упаковки своих звуков на диске.

VQF

Термин VQF происходит от расширения (extension) имени файла содержащего звук сжатый при помощи алгоритма TwinVQ. Этот стандарт сжатия более эффективный и качественный MPeg Audio Layer3. Декодирование (расжатие) занимает приблизительно столько же времени, а иногда и меньше, как при МР3 компрессии. Чего нельзя же сказать о процессе кодирования (преобразование WAV в VQF).

Производительность TwinVQ

Алгоритм TwinVQ был разработан для более мощных процессоров чем требовалось для MP3, однако это сказалось только на сжатии данных в TwinVQ. Изготовление VQF файлов происходит очень медленно (даже используя процессор P-II). Примерно в три раза медленнее чем аналогичный процесс для Mpeg Audio Layer3 (используя MMX). Как утверждают разработчики, для реально быстрого процесса сжатия необходим процессор P-II 450MHz XEON или G3-600 (хотя я лично обходился P-II 266MHz)!

Но нельзя сказать, что VQF файл превосходит или уступает MP3 файлу, это просто различные файлы. Взглянув на эти картинки Вы легко поймете это различие: когда Вы кодируете музыку в MP3, процесс кодирования вносит искажения в звук и вырезается ряд частот. В отличие от этого, когда Вы кодируете музыку в TwinVQ, мелкие незначительные детали теряются и звук "сглаживается" (softened). Так при 96Kbps VQF файл выглядит более близким к оригиналу чем при 128Kbps MP3, но он менее детален. Две другие проблемы - это спатализация (Spatalisation) и пре-эхо.

Как же это все работает?

TwinVQ использует метод кодирования подобно MP3, AAC или Dolby AC-3. Хотя он и использует некоторые классические средства использованные в MP3 (bitstream) или AAC (interframe backward prediction) но кодирование музыки отличается в корне. В этом методе, индивидуальные биты музыкальных данных непосредственно не кодируются, а объединяются в сегменты (вектора). Эти вектора сравниваются со стандартными образцами, которые подготовлены заранее. Выбирается стандартный вектор, который обеспечивает ближайшее соответствие, и количество, связанное с этим образцом передается как код сжатия. Данные упаковывается в длинный фреймовый режим или короткий фреймовый режим (8 subframes) согласно константе bitrate для того, чтобы повысить устойчивость к ошибке. Искажения сводятся к минимуму, так что музыка и другие звуки успешно воспроизводятся с качеством очень близким к оригиналу.

Следует заметить, что технология аудиосжатия TwinVQ включена в стандарт MPEG-4.

Что необходимо для TwinVQ?

	Encoder (SoundVQ, VVStudio)	Player (Sound VQ, KJofol, VVS Player v.1.3.0)
OS	Windows 95/NT4.0	Windows 95/NT4.0
CPU	Pentium 66MHz или выше	Pentium 90MHz или выше (для режима 44KHz Stereo data) i486 66MHz или выше (для режима 22KHz Mono data)
Memory	16MB и выше	16MB и выше
Audio	16bit (stereo) PCM sound function (стандартный SB)	16bit (stereo) PCM sound function (стандартный SB)

Слухи и заблуждения

1. VQF дает большую нагрузку на CPU чем layer3 (mp3)

	WinAMP v.1.9.0 (MP3)	K-Jofol Player, VVSPlayer v.1.3.0 (VQF)
Windows'95 (OSR2.1)	2 - 5%	0 - 3%
Windows NT4.0	2 - 5%	1 - 3%

2. Медленный encoder

Да, это так. Но разве можно сидеть на двух стульях? Качество & мощное сжатие... В этом случае время приносится в жертву.

3. Необходимо иметь два плейера для проигрывания MP3 & VQF

Неверно. VVS Player v.1.3.0, Kjofol + огромное коллчиество новых разработок (включая Winamp) могут воспроизводить оба эти стандарта.

4. MP3 - время прощаться с ПК

Роман MP3 и CD приносит первые плоды на рынке бытовой электроники.

История с пришествием в мир формата музыкальной компрессии MP3 - отнюдь не из разряlа обыкновенных. То, что новому стандарту суждено коренным образом изменить положение дел на рынке музыкальной продукции, поняли все и сразу. Производители компакт-дисков и концерны звукозаписи хватались за голову, потребительская аудитория бурно ликовала. И все - кто с радостью и предвкушением, а кто с трепетом, ждали того момента, когда новый стандарт компрессии звука шагнет из тесной каморки персоналок в поистине безграничный мир бытовой электроники…

Чтобы понять всю важность происходящего - а мы говорим ни много ни мало, о революции в мире производства и распространения музыкальной продукции - приведу немного статистики и общеизвестных фактов. Количество выпущенных за три последних года MP3-дисков (начиная с памятной всем серии "Рок-Архив" знаменитого "Фаргуса") перевалило за 300 - MP3-коллекции сегодня уверенно занимают третье место в пиратском обороте, после программ и игр. В ассортименте одной лишь серии "Домашняя коллекция" (сайт пиратской фирмы-производителя находится по весьма престижному адресу) - заявлено не менее 70 дисков (800-1000 альбомов)!

Если учесть, что в среднем на каждом MP3-диске помещается 10-15 альбомов (или 10-12 часов звука), то получается, что в любой момент к услугам российского меломана - более 4000 альбомов по цене 15-20 центов за альбом (2-2,5 доллара за MP3-коллекцию из 10-15 альбомов против 1 доллара за ОДИН альбом на кассете, 2 - на пиратском и 10-15 - на фирменном CD).

Прибавьте к этому еще такое же количество "самопальных" коллекций, составленных любителями в домашних условиях и распространяемых из рук в руки... И получается, что любой меломан может уместить на свободной полке своего книжного шкафа ассортимент небольшого музыкального магазина - 8000 наименований дисков, включая практически полные коллекции ВСЕХ ведущих исполнителей и групп за последние 30 лет! Причем обойдется ему это удовольствие максимум в 800 долларов - стоимость 70-80 фирменных CD! Если смотреть в макромасштабе - зная средний тираж пиратских "релизов" (1000 экземпляров), нетрудно посчитать, что сейчас в России "крутится" не менее 300 тысяч MP3-дисков! Цифра, конечно, по масштабам музыкального бизнеса, не слишком внушительная… но помножьте число дисков на количество альбомов, и вы увидите, что

За последние три года mp3-коллекции "вытеснили" с рынка почти четыре миллиона обычных компакт-дисков!

Революция? Халява галактического масштаба? Несомненно. Но - с двумя оговорками. Во-первых, высокая степень MP3-сжатия, используемая при составлении пиратских коллекций (или, иными словами - низкая "пропускная способность" сжатого звукового потока, именуемая "битрейтом" - bitrate) существенно снижает качество звука. То есть слушать тех же Beatles, Элвиса или бардов в виде MP3-файлов с битрейтом 128 Кб/с еще можно, а King Crimson, Tangerine Dream или ELO - уже нет. Тут нужна меньшая степень сжатия и более высокий битрейт (от 192 Кб/с) - а такую роскошь пираты себе не позволяют. Еще бы - тогда на одном CD угнездится всего лишь 6-8 альбомов вместо 12-15… Ну да Бог с ними, с эстетами - их у нас не так уж много, большинству и кассетного качества хватает вполне. Да и сделать битрейт побольше не проблема - был бы спрос!

Другая закавыка серьезнее. Дело в том, что до недавнего времени стандарт MP3 был намертво привязан к компьютеру. А владельцев ПК у нас покамест меньше, чем счастливых обладателей хотя бы простеньких музыкальных центров или магнитол. Учтите и то, что по качеству звучания 1000-долларовый компьютер, оборудованный 50-долларовыми колонками, существенно уступает 100-долларовой магнитоле…Прибавьте сюда же "фактор мобильности" - компьютер с собой не унесешь, а музыку хочется и можется слушать не токмо развалившись на диване.

Теперь становится понятным, что появление на рынке портативных, независимых от компьютера mp3-проигрывателей - одно из самых ожидаемых событий последних пяти лет.

Нет, мы имеем в виду не MP3-плееры первого поколения, выброшенные на прилавки еще два года назад - красивые и дорогие, но убогие до предела игрушки. Высокая стоимость самих плееров в сочетании с запредельно высокой стоимостью и малой емкостью носителей (максимум час звука даже не кассетного качества на 50-долларовой карточке) напрочь убивали все преимущества MP3…

И все же, при всей своей непрактичности и убогости эти аппаратики вызвали настоящую панику среди олигархов от звукозаписи - все мы прекрасно помним попытки запретить производство MP3- проигрывателей через суд. Чуяло, ох чуяло бизнесменское сердце, что все эти Diamond Rio сотоварищи - лишь предтечи продуктов совсем иного класса, что рынок ждет настоящего MP3-проигрывателя. И того и гляди, дождется. Конечно же, речь идет о портативных CD-проигрывателях, способных воспроизводить наряду с обычными дисками, и компьютерные MP3-коллекции.

И вот наконец мы подходим к изюминке нашего исследования… Да-да, вы не ошибаетесь - уже через 2-3 месяца на прилавках появятся первые образцы этой вожделенной мечты меломанов всего мира! Кстати, история с MP3-плеерами - едва ли не первый случай перехода технологий из компьютерного мира на рынок бытовых устройств. Обычно, происходило наоборот - большинство "примочек" к современному ПК эволюционировали от "бытовых" электронных технологий.

Конечно, это могло бы случиться и раньше, ведь модернизация существующих CD-проигрывателей до CD/MP3 - не шибко сложная задача: как минимум год назад сразу несколько фирм начали производство чипов аппаратного MP3-декодирования, и стоят эти "камешки" весьма недорого. Но крупные фирмы-производители электроники, памятуя скандал вокруг Diamond Rio, не рисковали вступать на "минное поле" MP3-электроники - тяжбы со звукозаписывающими фирмами были неминуемы. А если вспомнить, что многие "электронные гиганты" (например, Sony) имеют свои интересы в традиционной сфере звукозаписи и дискового бизнеса…Как бы то ни было, за дело взялись мелкие фирмы - юркие, нахрапистые и абсолютно лишенные комплексов.