Кодирование и хранение звуковых данных

Для кодирования звука и записи его в файл применяются три различных способа. Все эти способы мы сейчас кратко рассмотрим.

Первый способ - кодирование и запись в файл собственно звука. В этом случае к компьютеру подключается микрофон или иной источник звука, и сигнал с него с помощью специальных программ записывается в файл. Такой способ записи звука применяется в подавляющем большинстве случаев. Например, популярные форматы WAV, MP3, VQF, WMA - все это форматы хранения звуковых данных.

Преимуществом такого подхода к хранению звука является точное его воспроизведение на любом устройстве. Например, вы можете переписать з формат МРЗ любимые кассеты, и ваша запись будет нормально проиграна на любом компьютере или носимом МРЗ -проигрывателе, хотя, конечно, с разным качеством. Также достоинствами являются возможность записи любых звуков (голоса, природных и искусственных шумов, любых музыкальных инструментов) и легкость обработки (подавления шумов, нормализации и др.). Недостаток, пожалуй, один: большой объем получающегося в результате записи звука массива данных.

Чтобы уменьшить массив звуковых данных, применяют различные алгоритмы сжатия. Это может быть сжатие как без потерь, так и с потерями. Как правило, без потерь сжимают звук, предназначенный для дальнейшей обработки, а с потерями - предназначенный для распространения (например, известный формат МРЗ). Иногда звук не сжимают вообще.

Кодирование и запись звука - самый распространенный способ хранения звуковых данных. В частности, он используется для распространения музыки на компакт-дисках и в файлах. На компакт-дисках записывается несжатый звук, для распространения в файлах применяются различные алгоритмы сжатия. Также этот способ записи звука служит для создания звукового сопровождения к видеоклипам.

Второй способ - хранение в файлах только команд для воспроизведения звука. При проигрывании таких файлов эти команды читаются и выполняются либо специальной программой-проигрывателем, либо соответствующим образом оснащенной звуковой картой компьютера. Для создания таких файлов используются специальные программы или музыкальные синтезаторы, опять же в совокупности со специальными программами.

Для воспроизведения собственно звука проигрыватели файлов и звуковые карты имеют примеры звучания реальных инструментов или различных реальных или синтезированных звуков, называемые инструментами или сэмплами. Для удобства загрузки и управления инструменты объединяются в банки инструментов. Некоторые очень старые программы и звуковые карты применяют для вывода звука метод частотного синтеза, но качество такого звука очень плохое.

Достоинством второго способа является компактность получающихся файлов. В самом деле, чтобы записать пару байт, составляющих команду, много места не нужно. Недостатки: невозможность записи любых звуков (только тех, для которых в используемом банке инструментов есть соответствующие сэмплы) и зависимость воспроизводимого звука от используемой программы, звуковой карты и банка инструментов.

Второй способ используется практически для тех же целей, что и первый. С его помощью можно записывать и распространять музыку, хранить репетиционные записи (они занимают немного места), помещать музыкальное сопровождение в различные программы и на Web-сайты. Самые распространенные форматы записи звука вторым способом: MIDI и WАV.

Третий способ - небольшая модификация второго. А именно: в файле сохраняются не только команды для воспроизведения звука, но и используемые для этого сэмплы. Фактически каждый такой файл содержит в себе свой собственный банк инструментов. Такой формат записи данных часто называют гибридным.

Третий способ объединяет достоинства и недостатки первого и второго способов. Файлы, созданные третьим способом, адекватно воспроизводятся на любом оборудовании и любой программой, они имеют размер, меньший чем файлы, созданные первым способом, но больший, чем файлы звуковых команд.

Как ни странно, но третий способ записи звука не снискал особой популярности. В настоящий момент его используют только особые "малобюджетные" программы создания музыки, называемые трекерами. Файлы, создаваемые с помощью трекеров, называются трекерными модулями. Существует целая подпольная трекерная субкультура, живущая своей особой жизнью, но почти не известная "в миру". Часто, говоря о форматах записи звуки и программах для создания музыки, трекеры даже не упоминают.

WAV

Формат WAV (от английского wave - волна) был создан фирмой Microsoft в качестве стандартного формата хранения звуковых данных в операционной системе Windows. К настоящему времени получил широчайшее распростра­нение для записи звука, предназначенного для последующей обработки, для хранения сэмплов, помещения звуковых данных в различные программы, на Web-сайты и т. п. Поддерживается абсолютно всеми программами записи и обработки звука, за исключением самых специализированных.

Файл формата WAV имеет "говорящее" расширение wav. Звуковые

данные могут быть сжаты с использованием любого алгоритма, для которого в системе установлен кодек, в том числе, популярным алгоритмом MPEG 1 уровень 3, или вообще не сжаты.

Судя по всему, формат WAV будет применяться и в дальнейшем. Пока что никаких причин отказываться от него нет. И все же, для распространения музыки он применяется очень редко.

МРЗ

Формат МРЗ был создан для распространения музыкальных файлов, сжатых по алгоритму MPEG 1 уровень 3. В настоящее время, похоже, стал самым популярным форматом звуковых файлов в Интернете. Поддерживается абсолютно всеми профаммами записи и обработки звука, за исключением некоторых узкоспециализированных.

Файл этого формата имеет "говорящее" расширение трЗ. Звуковые данные всегда сжимаются с помощью алгоритма MPEG 1 уровень 3. другие алгоритмы не допускаются. Файл МРЗ также может хранить дополнительные данные, называемые тегами. В частности, с помощью тегов сохраняются имя исполнителя, название композиции, название альбома, год записи альбома и жанр музыки.

Этому формату, похоже, уготована долгая жизнь. Несмотря на то, что многие фирмы-распространители музыкальной продукции настроены против него, МРЗ полностью завоевал Интернет и сдавать завоеванные позиции не собирается. Более того, этот формат не собирается уступать и более новым форматам записи звука (VQF, OGGVorbis, MSWMA и др.), хотя более новые разработки обеспечивают лучшее качество звука при значительно меньшем размере файла.