Mp3 a spol. aneb nejpoužívanější formáty
Na našich stránkách se můžete setkat s různorodými články pojednávajícími o hardware a software stejně jako s tipy a triky majícími za úkol objasnění leckterých záležitostí nebo vysvětlení různých pojmů v oblasti IT. A jelikož jsme se rozhodli zaměřit se na mp3 playery (kompaktní přehrávače hudby spolupracující s PC) poněkud více, než tomu bylo doposud, jistě neuškodí, když si na úvod řekneme něco málo o ztrátové kompresi hudby a nejvíce používaných zvukových formátech se kterými se v této souvislosti u dnešních mp3 playerů můžete setkat.
Každá ztrátová komprese zvuku je založena na nedokonalosti lidského vnímání. Člověk totiž nedovede zpracovat všechny akustické signály, které se dostanou do jeho ucha. To dovede vnímat frekvence v rozsahu 20 Hz do 20 kHz. Ptáte se proč? Je to dáno jeho stavbou. Uvnitř se nachází hlemýžď s Cortiho ústrojím, které jsou složené z velmi citlivých buněk, z nichž každá je citlivá na jiné frekvence, asi do 40 kHz. Avšak při cestě středním uchem dojde k zredukování této frekvence na oněch 20 kHz. K dalším zkreslením pak dojde při vyhodnocování informací mozkem. Starší lidé ale už slyší třeba jen 80Hz až 16 kHz. Platí, že pokud si v mládí zničíme uši, např. posloucháním hodně hlasité hudby, tak ve stáří budeme nejen hluší, ale i neschopní rozlišovat různé zvuky.
Jak tedy komprese funguje? Vstupní signál je převeden do frekvenční oblasti a rozdělen do několika pásem odpovídajících lidskému sluchu. Signál je dále rozdělen na krátké pasáže, které jsou upravovány pomocí psychoakustického modelu lidského ucha. Dojde k zredukování velkého počtu monotónních pasáží na co nejmenší možný počet a k ořezání nejvyšších výšek a nejhlubších basů. Výsledná data jsou pak naformátována do bitového proudu. Kompresních ztrátových formátů je spousta, proto vyberu ty nejzajímavější, vzhledem k jejich podpoře současnými přenosnými přehrávači.
MP3 (MPEG-1 Layer III)
Snad každý z nás má ve svém počítači hudbu ve formátu MP3 a určitě vás taky napadla otázka odkud se vzaly? Plné označení je MPEG-1 Layer III, tudíž jak název napovídá pochází z rodiny videoformátů MPEG (Moving Picture Experts Group). Za kolébku můžeme považovat Fraunhofer Institut Integrierte Schaltungen (IIS), který leží v německém Erlangenu. Zde došlo v roce 1987 k vytvoření ztrátového kompresního algoritmu pro zvuková data.
Nejvýkonnější kompresní schéma Layer III, se objevilo v roce 1991 a jako ISO standart bylo přijato o tři roky později. Pokud bychom si hudbu ukládali jako audio CD, potřebovali bychom opravdu velký disk, neboť je potřeba datového toku 1400kbit/s. Pokud použijeme MPEG audio kódování, tak datový tok a výsledná velikost souboru se zmenší v poměru 1:12 při zachování kvality srovnatelné s CD, což je opravdu znát. Výsledkem je, že na jedno CD-R se vejde tolik MP3 hudby, jako na 10-12 audio CD.
Přestože se jedná o poměrně "starý" formát, představuje v současné době jednu z nejrozšířenějších variant pro ukládání a komprimování audia. Je však mnoho lidí, které můžeme nazvat audiofily, kteří nepovažují formát MP3 za dostatečně kvalitní, protože se děsí spojení ztrátová komprese, ale tento rozdíl je poznat jen na opravdu drahých audiosoustavách. Tím nemyslím bedničky k PC za 10 000.
Pokud nejste netopýr, tak MP3 soubory kódované při datovém toku 192kbit/s (a samozřejmě vyšším), je nemožné rozeznat od audio CD. Je pravda, že tomu dříve tak nebylo v závislosti na primitivních encoderech, ale v dnešní době je situace naprosto odlišná, protože psychoakustické modely jsou na velmi vysoké úrovni. Na internetu se ale vyskytují kvanta MP3 souborů o datovém tuku 128kbit/s, které jsou ještě kódované pomocí starých enkoderů a tudíž nevalné kvality. Stává se tedy často, že narazíme na hudbu, která je pro lidi s aspoň základním hudebním sluchem uširvoucí.
K vytvoření opravdu kvalitní MP3ky je potřeba dvou programů. Těmi jsou grabber a encoder(mp3kovač). Pomocí grabberu dochází ke zkopírování audio stop z CD a k jejich uložení ve formátu WAV, bez jakékoliv ztráty kvality. Pokud byste totiž použili obyčejné nahrávání z CD-ROMky, došlo by k převodu signálu na analogový, tím byste si ochutili hudbu šumem a teprve následně by došlo k digitalizaci pomocí zvukové karty. Pro tento účel patří mezi nejlepší Audiograbber, který grabne CD bez sebemenších potíží i pokud máte starší, či méně kvalitní mechaniky.
Dalším krokem, časově poněkud náročnějším, je vlastní tvorba MP3ky. Encoderů je mnoho a liší se svou kvalitou. Já osobně mám dobré zkušenosti s encodery LAME, jejichž vývoj jde rychle dopředu. Příjemná je možnost přidání encoderu Lame do již zmíněného programu audiograbber a to tak, že dll knihovnu zkopírujete do adresáře, kde máte nainstalovaný audiograbber, čímž vznikne plnohodnotný program na tvorbu MP3ek té nejvyšší kvality.
Pokud chcete mít hudbu opravdu kvalitní, tak volte bitraty od 160 do 256kbit/s. Nižší bitrate než 128kbit/s rozhodně nedoporučuji vzhledem k malé šířce pásma a větší než 256 kbit/s zabírají zbytečně moc místa. Pokud ale nahráváte přes zvukovku (například z kazety), tak vám můžou stačit i menší datové toky (96 nebo 112 kbit/s) .
OGG
Je jeden z nejnovějších. Je to formát, který vznikl prakticky od nuly, tudíž není zatěžkán zbytečnými licencemi. Pokud ho chcete využít, např. ve svém software, nemusíte se trápit složitou licenční politikou, která u MP3 rozhodně je. Pokud srovnáme OGG a MP3 tak pro vysoké hodnoty bitrate (192 - 320 kbit/s) jsou stejně kvalitní, avšak pro hodnoty 128 - 160 kbit/s je OGG kvalitnější. Majitele starších počítačů může zajímat, že OGG zatěžuje procesor o poznání více, proto zakódování hudby trvá podstatně déle.
Další předností OGG, alespoň pro méně zkušené uživatele, je nutnost nastavit pouze minimum parametrů před kódováním, které mají minimální vliv na výslednou skladbu. U MP3 je situace naprosto odlišná, jelikož lze nastavit spoustu hodnot, které mají zásadní vliv na výslednou kvalitu. Toto, spolu se stále se rozšiřující podporou výrobců přístrojů, může být značnou výhodou oproti MP3. K zakódování do OGG můžete použít například program FreeRIP, nebo na stránkách tvůrců nalézt úplně jiný.
WMA (Windows Media Audio)
WMA vyvinula společnost Microsoft a nalézt ho můžete v programovém vybavení Windows Media. Zvukově mírně překonává MP3, zvláště při nižších datových tocích. Tímto formátem Microsoft rozhodně udělal radost velkým nahrávacím společnostem, neboť splňuje podmínku licencování jednotlivých skladeb. Ve spojení s ASF - Advanced Streaming Format - může být WMA streamován, což je důvod proč se stal konkurentem formátu Real Audio. Microsoft tento formát dost drasticky prosazoval s tím, že chtěl vytlačit MP3, což se mu ovšem nepovedlo a s tímto formátem ani nepodaří.
AAC (Advanced Audio Coding)
AAC je součástí audio standardu MPEG-2 a MPEG-4. Hlavním nositelem licence je firma Dolby Labs, ovšem na vývoji se podílelo mnoho výzkumných firem. Největší předností je 48 audio kanálů a širší počet vzorkovacích frekvencí, než nabízí formát MP3. Samozřejmě při mnohem dokonalejší kompresi. K masovému rozšíření ale nedošlo, ačkoliv AAC posloužilo jako základ několika zabezpečených audio formátů. Programů na tvorbu AAC je velice málo. Jedním z nich je dBpowerAMP Music Converter, jenže k podpoře AAC je ještě třeba doinstalovat tento kodek.
VQF (Vector Quantization File)
Tuto technologii vyvinuli v Japonsku v institutu NTT Human Interface Laboratories. Pokud ji opět srovnáme se stařičkým formátem MP3, tak datový tok 80 kbit/s u VQF odpovídá 128 kbit/s u MP3. Kvalitou se naprosto rovnají, proto hlavní rozdíl bude opět ve velikosti výsledného souboru. VQF soubory jsou asi o 30% menší než MP3 při srovnatelné kvalitě. Cenou za tuto úsporu jsou zvýšené nároky na hardware, zvláště při kompresi. Vytvořit VQF skladbu trvá až 10 krát déle než klasickou MP3.
Jelikož se jedná spíše o komerční formát, k jeho masivnímu rozšíření zatím nedošlo a podle mého názoru ani nedojde, právě vzhledem k již uvedené hardwarové náročnosti. Pokud si ho chcete vyzkoušet, tak ke kompresi budete potřebovat již zmíněný dBpowerAMP Music Converter s nainstalovaným VQF kodekem.
Doufáme tedy, že jsme vám přinejmenším přiblížili nejvíce používané zvukové formáty s kterými se můžete setkat ve spojitosti s komprimovanou hudbou a tedy pro nás důležitými mp3 playery. Přestože těchto formátů je poněkud více a existuje možnost volby, mnoho lidí preferuje pouze jeden a na ostatní zcela zanevře, přičemž ani třeba netuší, jaké vlastnosti alternativy vůbec mají. Proto se o své zkušenosti s různými formáty můžete podělit s ostatními v diskuzi pod článkem. To by bylo tedy něco málo pro začátek, příště se již podíváme na pár pro začátek vybraných typů flashových mp3 playerů.
