Формат MP3 — Audio Coding

Расширение файлов: .mp3

История

В 1987 году институт Fraunhofer начал свою работу над алгоритмом аудио кодирования, основанном на восприятии в агентстве EUREKA, проект EU147: Трансляция Цифрового Аудио (Digital Audio Broadcasting — DAB). В совместной кооперации с Университетом Эрлангена (University of Erlangen, Prof. Dieter Seitzer), Fraunhofer IIS продумал и разработал очень мощный алгоритм, который был стандартизирован как ISO-MPEG Audio Layer-3 (IS 11172-3 и IS 13818-3).

Различную информацию по разработкам института Fraunhofer'а вы можете найти по адресу http://www.iis.fraunhofer.de/EN/bf/amm/

Общие сведения

Формат иногда путают с MPEG-3, но MP3 предназначен для сжатия исключительно аудиоинформации и полное название звучит как MPEG Audio Layer-3. MPEG-3 же предназначался для использования в системах телевидения высокой четкости (HDTV) с битрейтом потока 20-40 Мбит/с, но позже стал частью стандарта MPEG-2 и отдельно теперь не упоминается.

Нельзя сказать, что этот формат аудиосжатия легко пробился к массовому пользователю. На начальном этапе раскрутки Fraunhofer — институт, создавший МP3, едва не убил собственное детище не в меру поспешной жадностью (кстати, многие разработчики новых аудиоформатов, совершают ту же ошибку), но, увидев, что никто не желает платить деньги за кота в мешке, сделала единственно верный шаг — сделала этот формат открытым и бесплатным. Сказать, что после этого МP3 стал популярен — значит ничего не сказать. Это был взрыв популярности! Этот аудиоформат столь резво пошедший в массы обладал по тем временам нереально высоким коэффициентом сжатия звука при достаточно высоком качестве звука и с легкостью покорял любого пользователя, который любил слушать музыку. С молниеносной быстротой появилась целая индустрия: МP3-сайты, которые занимались только МP3, производители программных и аппаратных проигрывателей музыки в МP3 формате, нелегальные распространители музыкальных композиций, более известные как пираты, первые додумавшиеся до выпуска дисков типа "все песни этой группы на одном диске". Невероятно возрос спрос на пишущие CD-R дисководы и чистые диски для них. МP3 теперь всюду — это признанный звуковой формат. Его используют в играх, кодеки встраивают в операционные системы. Вот уже несколько лет МP3 на вершине популярности…

Но вот, эйфория, вызванная его появлением, потихоньку прошла, и стало ясно, что МP3 вовсе не безупречен. Несмотря на высокую степень сжатия, размер файлов все же слишком велик, чтобы сделать МP3 по-настоящему сетевым форматом, а 128 kbps, столь любимый пиратами и народом, дает настолько низкое качество, что огрехи при воспроизведении слышат не только продвинутые музыканты и меломаны, но и вполне рядовые пользователи. В свете этого возникла нужда в новых альтернативных более прогрессивных алгоритмах компрессии звука. И такие алгоритмы появились очень быстро. Некоторые из них начали разрабатываться практически одновременно с МP3 (например VQF), но по каким-то причинам вышли позже и упустили пальму первенства, некоторые алгоритмы разрабатывались и позиционировались разработчиками уже как замена МP3 (семейство MPEG-2 ААС). Тем не менее, эти алгоритмы по своим возможностям и качеству во многом превосходят MP3.

MP3Pro

Расширенная версия от Coding Technologies, которая использует Spectral Band Replicaton (отражение спектральной полосы частот) — SBR, чтобы повысить его эффективность для битрейтов ниже 96 kbps stereo. Не будучи частью MPEG стандарта, поддержка mp3PRO обеспечивается только некоторыми программными и аппаратными продуктами, например Thomson демо плеер/кодировщик и input plugin для Winamp, MusicMatch JukeBox, Nero, dbPowerAMP, JetAudio, Steinberg myMP3PRO, Impload, Spacial Audio, Audion 3, RCA Lyra портируемый и DVD плеер. Это возможно не изменится в будущем, тем не менее некоторые слуховые тесты показали хорошую производительность на низких битрейтах по сравнению с другими кодеками.

Реализации

Lame (Lame Ain't Mp3 Encoder)

Сайт проекта: http://lame.sourceforge.net/

Разработка Lame началась приблизительно в середине 1998 года. Майк Ченг (Mike Cheng) начал улучшение и исправление исходных кодов кодировщика 8hz-MP3. После некоторых сомнений сообщества о его качестве, Майк твердо решил начать с чернового варианта, основанного на исходных кодах dist10. Эта ветка стала LAME 2.0, и только на LAME 3.81 они освободились от всего исходного кода dist10, тогда-то LAME и перестал быть всего лишь доработкой. Проект быстро превратился в командный проект. Майк Ченг (Mike Cheng) в итоге оставил лидерство и начал работать над MP2 кодером, tooLame. Марк Тейлор (Mark Taylor) принял лидерство и появилась версия 3.0, имевшая новую психоакустическую модель, gpsycho, разработанную им. Сегодня Lame считается лучшим MP3 кодером на высоких и переменных битрейтах, следует сказать большое спасибо посвятившим этой работе талантливых разработчиков, таких как Takehiro Tominaga, Naoki Shibata, Darin Morrison, Gabriel Bouvigne, Robert Hegemann и так далее. Разработка Lame продолжается и по сей день. Таким образом, LAME на сегодняшний день является наиболее перспективным кодером. Замечательное качество и высокая доступность позволили получить ему народное признание. Используется в Winamp'е для кодирования информации в MP3 из Audio-CD, также есть в dbPowerAmp'е.

Gogo-No-Coda

Gogo является веткой MP3 кодека LAME с переписанными на ассемблере местами, наиболее требовательными к процессору. Это сделало Gogo одним из быстрейших MP3 кодеков с приемлемым качеством. Он был разработан командой японских программистов.

FhG Fastencc

Это — MP3 кодировщик, основанный на библиотеках, украденных из института Fraunhofer'а. По слухам, разработчик нарушил свое соглашение о конфиденциальности и сделал доступными эти библиотеки для некоторых программистов. Один из этих программистов сделал CLI для этих библиотек и назвал его fastencc.

Этот кодировщик известен своим отвратительным багом стерео, его использование крайне не рекомендуется.

Fraunhofer IIS

Это — кодек от создателей технологий MP3 и AAC. Считается самым медленным MP3-кодеком, тем не менее, он обладает довольно высоким качеством. Он входит в стандартную поставку Windows, используется в Adobe Audition.

Helix

После приобретения кодека Xing компанией RealNetworks, его развитие продолжилось и кодек стал называться Helix. На форумах doom9 пользователь karl_lillevold (похоже, что он является разработчиком в компании RealNetworks) объявил об открытии исходного кода проекта Helix. Сообщество восприняло довольно тепло такой шаг, участником Enig123 начали формироваться сборки с исправлениями и улучшениями.

На сайте сообщества Helix есть описание MP3 декодера, ключевыми моментами которого являются оптимизация под ARM-процессоры, легкая подключаемость в виде библиотеки и в целом качественный код.