Во второй половине 90х годов 20-го века эта ситуация изменилась кардинальным образом. С возникновением формата MP3 одна музыкальная композиция стала пригодной к копированию в виде обычного файла. Кроме этого, на таком же обычном диске поместилось несколько часов музыки в формате MP3. Также это же событие привело к возникновению индустрии продажи музыкальных треков и стало началом войны за копирайт. С тех пор изменилось очень многое, мультимедиа-форматы развивались и улучшались, многие пророчили смерть формата MP3, однако он живет и здравствует до сегодняшнего дня.
Поэтому мы решили рассказать о мультимедийных форматах файлов, об истории их появления, различиях между ними, особенностях кодирования — обо всем, что касается форматов мультимедийных файлов.
Цифровой звук
В 1995 году исследователи из института Фраунгофера — Fraunhofer Institute for Integrated Circuits IIS фактически дали начало существованию формата МР3, решив использовать расширение .mp3 для имен звуковых файлов, созданных на основе разработанной ими технологии.
MP3 означает сокращение от Motion Picture Experts Group-Layer 3. Алгоритм сжатия MP3 задумывался также для передачи звуковых файлов в Интернете. Главным его преимуществом было то, что благодаря нему можно было достичь на порядок меньший результирующий объем звуковых файлов. В МР3-файле можно сжать одну минуту звука до одного мегабайта. При этом качество звука оставалось достаточно высоким.
Формат стал становиться все более и более популярным и привлек внимание компании THOMSON Multimedia, при поддержке которой он стал одним из стандартов аудиосжатия.
MP3 — это потоковый формат: передача данных при его использовании происходит в виде потока отдельных блоков — фреймов. Для этого исходный сигнал при кодировании разбивается на равные по продолжительности участки-фреймы. А при декодировании сигнал формируется из последовательности декодированных фреймов.
Второй особенностью формата МР3 стало то, что он позволял изменять степень сжатия исходных данных. Благодаря этому пользователь получил выбор: пожертвовать качеством воспроизведения для достижения минимального объема звукового файла, или же получить больший файл, но гораздо лучшего качества.
Степень сжатия звукового файла характеризуется величиной битрейта (bitrate). Битрейт измеряется в количестве килобит, которое используется для кодирования одной секунды звукового потока (kbs). Чем выше битрейт, тем выше оказывается качество закодированного сигнала, а значит — и качество воспроизведения звукового файла.
Для кодирования МР3-файлов используется несколько наиболее популярных битрейтов, каждый из них используется в зависимости от ситуации. Битрейт 320 kbs (коэффициент сжатия 4:1) позволяет получить наилучшее качество, практически неотличимое от музыки на аудио-компакт-диске. Его использование оправдано для сложной классической музыки, для более простой музыки он излишен.
Битрейт 256 kbs (коэффициент 5:1) также позволяет получить хорошее качество звука, которое особенно важно при прослушивании на профессиональной аппаратуре.
Битрейт 192 kbs (коэффициент 7:1) сейчас становится все популярнее для распространения файлов в Сети
Битрейт 128 kbs (коэффициент 11:1) — еще недавно был самым популярным для размещаемых файлов в Интернете, однако в силу того, что его использование не позволяет хорошо сохранять высокие частоты и допускает некоторые искажения звука, он постепенно сменяется битрейтом 192 kbs.
Формат Windows Media Audio (WMA) был представлен в начале апреля 1998 года, автором его стала корпорация Microsoft. Формат позиционировался как альтернатива МР3, его разработчики, утверждали, что он обеспечивает более эффективный алгоритм компрессии аудиоданных по сравнению с mp3. Основной приверженец копирайта в цифровом мире, Microsoft естественно образом оснастила свой формат аудиоданных цифровой системой управления авторскими правами (DRM), которая запрещает прослушивать защищенные файлы на других компьютерах.
Несмотря на громкие заявления, формат WMA пока не позволяет добиться аналогичного качества на высоких битрейтах. А это препятствует его реальной конкуренции с МР3.
Один из самых популярных форматов, который можно рассматривать как реальный конкурент формату МР3 — это OGG Vorbis, он увидел свет в 2000 году. Формат является открытым и свободным для распространения. Алгоритм OGG Vorbis позволяет сжимать данные на всех возможных битрейтах (не ограничиваясь максимально доступным для МР3 значением в 320 kbs).
В пользу формата OGG Vorbis говорит его широкая аппаратная поддержка формата, а недостатком является невозможность обработки многоканального звука.
Цифровое видео
Форматов цифрового видео на сегодняшний день гораздо больше, это связано, прежде всего, с гораздо более актуальной задачей уменьшения данных для записи их на внешние носители — CD и DVD-диски.
Один из самых первых формат видеофайлов, получивший широкое распространение — это разработанный фирмой Apple в конце 80-х годов формат QuickTime. Вначале формат использовался только на компьютерах Macintosh, впоследствии был перенесен в операционную систему Windows. Формат позволяет хранить видео — и аудиоинформацию в файле с расширением mov, обеспечивает хорошую степень сжатия, однако при этом достигается не достаточно высокое качество воспроизведения, особенно по сравнению с другими видео-форматами. Это является одной из причин того, что QuickTime в последнее время теряет свои позиции.
Формат данных AVI (Audio and Video Interlaced — чередующиеся аудио и видео) был разработан фирмой Microsoft в начале 90-х годов для использования в пакете Microsoft Video for Windows. Еще недавно формат AVI был лидером для компьютеров на платформе Windows и использовался для распространения фильмов различной длительности и назначения. Однако ограничения этого формата, например, то, что размер AVI-файла не может превышать 4 гигабайта, снизили его популярность.
Формат WMV представляет собой дальнейшее развитие формата AVI, название этого формата переводится как Windows Media — Video. Формат был разработан фирмой Microsoft в конце 90-х для проигрывателя Windows Media. Видеофайлы, сохраненные в этом формате, имеют расширение wmv или asf. По сравнению с AVI, формат WMV имеет различные дополнительные возможности, в частности, средства защиты от несанкционированного копирования.
Формат MPEG был разработан в начале 90-х годов группой MPEG (Motion Picture Encoding Group) для хранения фильмов. MPEG базируется на формате AVI, но лишен его ограничений, в частности на размер файла. Файлы формата MPEG могут иметь расширение dat, mpg, mpe, mpeg, mpl, mp2 или mp4.
Группой MPEG было разработано три алгоритма для сжатия видеоданных.
Самый первый алгоритм из этого семейства MPEG 1 был создан еще в начале 90-х. Он обеспечивает среднее качество изображения и не очень высокую степень сжатия. Этот алгоритм использовался для создания VideoCD, который сегодня считается устаревшим. Он позволял записывать на компакт-диск около полутора часов видео с качеством, близким к качеству видеокассеты.
Алгоритм MPEG 2 был разработан во второй половине 90-х для записи фильмов на DVD-диски. Благодаря большой емкости таких дисков по сравнению с обычными компактами на односторонний однослойный диск DVD может поместиться двухчасовой фильм гораздо лучшего качества.
Алгоритм MPEG 4, также разработанный во второй половине 90-х. Обеспечивает более высокое качество изображения и степень сжатия лучше, чем MPEG 1 и MPEG 2, также поддерживает различные дополнительные возможности, например, защиту от несанкционированного копирования и создание интерактивных элементов. На сегодня MPEG 4 — самый перспективный алгоритм сжатия видеоинформации.
При использовании алгоритма MPEG 4 стандартный фильм в среднем разрешении может поместиться на компакт-диске, хотя качество записи при этом уступает качеству записи DVD-видео. Также формат на основе алгоритма MPEG 4 остается основным для трансляции видеороликов в Интернете.
Хотя многие фильмы выпускают именно в этом формате, в последнее время он получил широкую известность под названием DivX. Созданный в самом конце 90-х годов на основе алгоритма MPEG 4 алгоритм DivX обеспечивает еще большую степень сжатия при более низком качестве изображения.
Кодирование мультимедийных данных
Электронные форматы мультимедиа данных неотъемлемы от кодирования. Кодек (Coder-decoder) - это способ шифрования для записи мультимедийных данных (аудио или видео) в файл, например в AVI или МР3, и расшифровки информации для воспроизведения этих файлов. Кодеками еще называют специальное программное обеспечение, которое осуществляет это кодирование.
При сжатии аудиоданных может использоваться кодирование с потерями информации и без потерь. Для каждого вида кодирования существуют свои виды аудиокодеков. При кодировании информации без потерь сжатие данных не приводит к потере информации, поэтому полученный аудиофайл абсолютно идентичен оригиналу. При этом способе кодирования сокращение первоначального объема информации достигает 20-50%. Наиболее популярными кодеками, осуществляющими кодирование без потерь являются FLAC, Monkey's Audio, WavPack, и TTA.
Сжатие данных с потерями используется для получения файла меньшего размера. При этом не возможно достижение полного соответствия между оригиналом и его полученной копией. При кодировании данных с потерями размер оригинала удается уменьшить в несколько раз. При этом, чем выше степень сжатия, тем меньше соответствие между оригиналом и получаемым аудиофайлом. На сегодняшний день существует три наиболее популярных кодера, реализующих сжатие в MР3 формат — от изобретателя формата компании Fraunhofer-IIS, от ISO (International Standards Organisation) и от компании Xing Technologies. Свою лепту в создание MP3-файлов приложили и разработчики Open Source, выпустившие бесплатный кодек LAME. LAME создает наилучшие по качеству MP3 файлы, близкие по звучанию к исходному (несжатому) аудио.
Для кодирования видеоданных наиболее популярным на сегодня является коммерческий кодек DivX. Конкуренцию ему составляет некоммерческий XviD.
Как определить формат видеозаписи
Пользователи часто сталкиваются с проблемой: по какой-то причине видеозапись не воспроизводится. В подавляющем большинстве случаев эта проблема вызвана отсутствием необходимого кодека видео или звука в системе. Найти нужный декодер и установить его в систему совсем не сложно, сложно определить, какой именно декодер нужен для воспроизведения той или другой видеозаписи.
Существует три варианта решения этой проблемы. Первый - использовать проигрыватель, который в случае отсутствия того или иного кодека автоматически предложит скачать его из Интернета. Такими возможностями обладают LightAlloy, Media Player Classic, Crystal player, Zoom Player. Такой способ, однако, не всегда срабатывает: проигрыватель может просто «не знать» о существовании какого-либо формата сжатия.
Второй способ - использовать проигрыватель, который может отображать расширенную информацию о видеофайлах; например LightAlloy или Crystal player. Вместо проигрывателя вы можете использовать простой редактор видео VirtualDub (или его модификацию VirtualDubMod): откройте файл видеозаписи и откройте окно File Information. Обычно программы отображают так называемый «четырехсимвольный код» (FourCC), который служит своего рода подписью кодера видео (например: 'DIV3' - DivX 3, 'DIVX' - DivX 4, 'DX50' - DivX 5/6, 'XVID'- XviD). Для популярных форматов программа может также указать не только код, но и полное название
И, наконец, третий способ: использовать специальные программы, которые предназначены для определения формата видеозаписей. Вот некоторые из этих программ:
AVIcodec — позволяет определять формат не только одного, но и нескольких файлов сразу, проверяет наличие поддержки декодирования каждого формата в вашей системе и предлагает скачать недостающие декодеры из Интернета.
Gspot — анализирует содержимое видеофайла, обнаруживает все совместимые декодеры в системе, проводит базовую диагностику и даже дает советы по исправлению типичных проблем с воспроизведением видеозаписей. Пользователю доступно множество параметров различных декодеров, есть возможность тестового воспроизведения.
abcAVI Tag Editor — эта программа предназначена для редактирования текстовых описателей видеозаписей. Определение формата записи - одна из множества ее возможностей. Информация о формате видеозаписей может также выводиться в виде всплывающей подсказки в Проводнике Windows. Программа позволяет составлять каталоги видеозаписей, переименовывать множество файлов с видеозаписями и многое другое.
Взгляд в будущее
Такое многообразие музыкальных и видео-форматов порождает логичный вопрос — какие перспективы у этого рынка, какие форматы мультимедиа-файлов будут скачивать лет через 7-10?
С одной стороны, приверженцы MP3 утверждают, что этот формат никуда не денется, несмотря на засилье копирайта и блокировки доступа к нелегальному контенту. С другой — все больше правообладателей и музыкальных ритейлов приходят к отказу от DRM-средств и используют другие модели распространения, например, рекламную, когда пользователь получает контент бесплатно, а за это фактически платит необходимостью прослушивать рекламные блоки.
Рост популярности широкополосного доступа, а также различных онлайновых сервисов — онлайнового видео, радио, интернет-телевидения также повлияет на рынок мультимедийного контента, когда часть информации будет распространяться по Сети в потоковом режиме без возможности сохранить ее на свой жесткий диск.
Однако даже такие прогнозы, на наш взгляд, не значительно повлияют на популярность музыкальных форматов. МР3 жил, и, скорее всего, еще долго будет жить, особенно в условиях такой технической поддержки производителей МР3-плееров.
