Компьютеры -> Аудио -> MP3 музыку не остановить

Бурные споры, разгоревшиеся вокруг цифрового аудиоформата MPEG Layer III, или MP3, заставляют многих задуматься о том, каким образом цифровое аудио из металлически звучащих MIDI-файлов внезапно превратилось в файлы CD-качества МР3.

С технической точки зрения трудно понять, почему этот прорыв оказался столь революционным. МР3 просто-напросто сокращает размер файла без заметной потери качества.

В конце 80-х цифровая звукозапись пребывала в состоянии застоя. Компьютерная индустрия была не в состоянии создать достаточно вместительные для мультимедиа носители, на которых музыканты могли бы хранить свои цифровые произведения. Доминирующей схемой компрессии в то время был формат JPEG (от Joint Photographics Expert Group), который использовался исключительно для неподвижных изображений и не справлялся с высококачественным видео или аудио.

Появление MPEG

Если кто-то хочет, чтобы его технология стала стандартом MPEG, он должен подготовить опытный образец и передать его в организацию MPEG. По нему должно быть видно, каким образом кодер и декодер мультимедиа обрабатывают программный код. Впоследствии этот механизм применяется для проверки того, как предложенная в качестве стандарта технология действует в реальных условиях. Если организация MPEG решит, что модель успешно прошла опытную стадию, она переходит к этапу рабочего проекта.

Рабочий проект по существу представляет собой готовый стандарт данной технологии. Организация MPEG использует его версию для дальнейшей оценки, которая включает несколько этапов. MPEG 1 и MPEG 2, прежде чем стать современными стандартами аудио и видео, прошли весь этот процесс от начала до конца.

MPEG-1

MPEG-2

В MPEG-2 добавлена новая для стандарта MPEG функция: способность кодирования файлов с пониженными значениями частоты дискретизации: 16; 22,05 и 24 КГц. Это позволило повысить эффективность кодирования за счет более низкой разрядности данных. Иными словами, файлы получаются меньшего размера без заметной потери качества.

В процессе дальнейшей оценки MPEG-2 организация MPEG убедилась в том, что если в MPEG-2 отказаться от обратной совместимости и добавить несколько новых функций, то можно очень сильно повысить эффективность кодирования. В результате в 1994 году появилась технология MPEG-2 Advanced Audio Coding - следующий этап на пути обеспечения пользователей цифровой музыки средствами высококачественного кодирования с малым размером файлов.

MPEG Audio Layer III
Формат, называемый МР3, на самом деле не является третей ступенью официального стандарта MPEG. Тройка означает третий уровень аудиокодирования - MPEG Layer III. Первоначально предполагалось, что MPEG-3 будет создаваться для HDTV, но так как в MPEG-2 нет встроенных инструментов для работы с HDTV, пока разрабатывался стандарт MPEG-3, многие средства для HDTV пришлось добавить в MPEG-2. А MP3, то есть MPEG Audio Layer III, является частью MPEG-2.

Чтобы объяснить, как появился формат MP3, нужно разобраться уровнях аудио MPEG-1. До появления уровня 3 потребителями широко использовался первый, самый простой уровень MPEG-1. Он позволяет кодировать аудиофайлы с частотой дискретизации от 32 Кбит/с до 448 Кбит/с. Главным образом этот формат использовался в музыкальных автоматах и видео на CD-I (Compact Disk-Interactive). Его недостаток в том, что для аудиофайлов стерео используется повышенная разрядность данных, а это приводит к большому размеру файлов.

В технологии уровня 2 это проблема решена за счет записи стереофайлов с частотой дискретизации от 195 до 256 Кбит/с. Во многих случаях это дает хороший результат. Такой формат тоже применялся в музыкальных автоматах и видео на CD-I, но его стали использовать и для видео CD, DVD, кабельного телевидения, саундтреков и ряда других разновидностей мультимедийных записей.

Третий уровень обеспечивает самую высокую степень компрессии. Для того чтобы создать аудиофайл качества стерео, кодеру достаточно частоты дискретизации в 112-128 Кбит/с. Технология MPEG Audio Layer III (авторы называли ее MPEG-2.5) разработана в Германии Институтом Фраунгофера совместно с Эрлангенским университетом. Без компрессии одна секунда стереомузыки образует файл размером 1,4 Мбайт. Чтобы сократить этот размер, ученые использовали так называемый перцепционный метод кодирования, то есть метод, основанный на особенностях восприятия звука человеческим ухом. По существу он лежит в основе всех аудиоформатов MPEG.

Человек слышит только звуки определенной частоты. А громко играющий оркестр забивает голос человека, стоящего сзади. Этот голос <маскируется> оркестром, его становится не слышно. Подобная ситуация используется в цифровом аудио: ухо воспринимает не каждый звук, присутствующий в песне. Считывая аудиофайл, кодеры MPEG определяют, какие звуки слышны, а какие - нет.

Будущее цифровой музыки
Цифровая музыка прошла долгий путь развития. Воспользовавшись парой простых идей, организация MPEG создала музыкальный стандарт, потрясший основы музыкальной индустрии. Если недавнее прошлое чему-нибудь учит, то музыкальную индустрию ожидает настоящий переворот. Сейчас организациям MPEG работает над стандартом MPEG-4, в котором используется принципиально новый подход как к аудио-, так и к видеокомпрессии.

MPEG-4, как MIDI, позволяет не просто воспроизводить, а синтезировать музыку. Но в отличие от MIDI звуки в программе MPEG-4 - не простые образцы (samples). Этот способ синтеза музыки получил название <метода Колмогорова>. Кроме того, MPEG-4 будет сочетать два языка программирования, используемых в цифровом аудио. Один из них, SAOL, применяется для обычного компьютерного аудио, а другой, SASIL, поддерживает MIDI. В своей простейшей форме MPEG-4 генерирует звук так же, как образуются файлы .WAV, но файл MPEG-4 будет гораздо меньше.

Организация MPEG обсуждает уже и формат MPEG-7, который, похоже, снова полностью изменит подход к кодированию крупных аудио- и видеофайлов. Но MPEG-7 будет применяться не для создания файлов аудио и видео, а для их поиска. Организация надеется предложить пользователям Интернета быстрый и эффективный способ находить мультимедийные файлы.

В общем, у организации MPEG грандиозные планы. Но по мере того как аудиофайлы становятся все более компактными, а их качество повышается, споры вокруг MP3 разгораются все сильнее. Чем они завершатся и что станет с музыкальной индустрией, покажет время. А организация MPEG может и должна упросить использование не только аудио, но и других массовых развлечений: телевидения, радио и видео.

Всего несколько лет назад об МР3 очень мало кто знал. Лишь немногие имели возможность обмениваться файлами МР3, так как за использование своей технологии институт Фраунгофера требовал деньги. Теперь эта технология получила массовое распространение в Интернете. Люди копируют CD на свои жесткие диски и обмениваются музыкальными файлами с другими любителями музыки во всем мире. Кто мог подумать, что движение разрастется до таких масштабов?

Если бы не многочисленные судебные процессы, инициированные Американской ассоциацией индустрии звукозаписи (RIAA) и другими организациями, технология МР3, наверное, ни за что не приобрела бы так быстро столь широкую известность. Теперь каждый, кому это интересно, может загрузить плеер, скачать несколько файлов МР3 и поделиться ими с приятелями.

Видя растущую популярность технологии, ею занялись предприимчивые люди. Майкл Робертсон (Michael Robertson), CEO MP3.com, оказался достаточно сообразительным, чтобы зарегистрировать имя домена, чаще всего связываемое с файлами МР3. Он создал целую империю, предоставляя возможность самодеятельным артистам публиковать свои произведения на сайте MP3.com. Затем MP3.com занялся более спорным бизнесом, предложив сервис My.MP3.com - персональные веб-сайты, где люди могут хранить музыкальные записи.

Из поиска файлов МР3 выросла целая индустрия. Начали появляться специальные программы, упрощающее обмен файлами МР3. Однако индустрия эта, лидером которой является Napster, не опирается на твердую почву, так как в ее основе лежит пиратское использование музыкальных записей. Конечно, RIAA сразу обратила внимание на то, что Napster способствует распространению нелегальных копий МР3, и подала в суд, но это не остановило компании, разрабатывающие все новое ПО обмена музыкальными файлами.

В начале марта компания Nullsoft, создатель одного из первых массовых плееров МР3, также выпустила ПО этого типа. Но родительская компания Nullsoft America Online объявила этот проект несанкционированным и закрыла его. Тем временем GlobalScape - разработчик популярной FTP-программы CuteFTP - выпустил собственное ПО обмена музыкальными файлами. Время покажет, что станет с этим проектом, но ясно одно: угрозы RIAA в отношении компаний, планирующих разработку программ для торговли файлами МР3, не возымели должного действия.

Законно ли пользоваться файлами MP3?
Один из самых спорных вопросов, связанных с файлами МР3, это вопрос об их законности. Каждая из заинтересованных сторон отвечает на него по-своему. Одни уверены, что <Акт о законном использовании> позволяет людям делать с имеющейся у них музыкой все, что они хотят. То есть если кто-то пожелает перевести всю свою коллекцию CD в формат МР3, то он имеет на это право.

Представители индустрии звукозаписи возражают на это, что покупатель компакт-диска приобретает только носитель, но не музыку. Поэтому у него нет права делать с ней все, что ему вздумается. С диском же он может поступать как угодно - например, играть им в <апорт> со своей собакой. Торговлю файлами МР3 индустрия считает крайне нелегальным занятием. И, наверное, она права. Торговля звукозаписями без разрешения владельца авторских прав нарушает закон об авторских правах. Если это не ваша музыка, вы не имеете право распоряжаться ею или передавать другим.

Судебные иски, поданные RIAA на Napster и MP3.com, помогут установить, владеют ли люди музыкой, которую они покупают, или же только носителем. До постановления суда вопрос, кто прав в этом споре, будет оставаться открытым.

Дальнейшее развитие МРХ
Очевидно, что индустрию звукозаписи волнует потенциальное влияние МР3 на ее огромные доходы, и она предпринимает шаги к тому, чтобы эти доходы сохранить. Уже появился защищенный формат SDMI (Secure Digital Music Initiative), но никто не знает, как он повлияет на МР3 и сработает ли вообще. Интересно отметить, что председатель организации SDMI одновременно является председателем MPEG.

С точки зрения технологии очевидно, что MPX будет продолжать развиваться и давать все более компактные файлы без потери качества. А распространение цифровой музыки продолжится независимо от исхода тяжбы между RIAA и основными поборниками МР3.

Аудиоформат MPEG Audio Layer III имеет долгую историю, а впереди у него еще более долгое будущее. Изменится ли он под нажимом индустрии или сам изменит индустрию, покажет время. Ясно одно: мы можем стать свидетелями гигантских тектонических сдвигов. Дальнейшее развитие ситуации обещает быть еще более интересным.