Зачем кодировать магнитофонные записи со столь высокими (192-256 кбит/c) битрейтами? Это же не CD!

Ну вот, появилась возможность поговорить о парадоксах:).

Когда я только начал всем этим заниматься, я подозревал, что запись с винила и катушек будет для кодера очень крепким орешком. Мои подозрения оправдались. И вот почему.

Сначала давайте представим, как работает кодер. В материалах нашего сайта, в разделе Мультимедиа, уже опубликовано много материалов об этом. Вкратце скажу, что сигналы с низкой амплитудой не кодируются, если они соседствуют с сигналом, имеющим более высокую амплитуду и если этот громкий сигнал ниже по частоте. "Ненужные" спектральные компоненты тоже попадают "под нож" кодера.

Когда мы кодируем CD-композицию, то имеем дело с рафинированными, если хотите, выхолощенными сигналами. Иными словами, в сигнале присутствует лишь звуковая информация того или иного музыкального инструмента и ничего более. На студии уже позаботились о том, чтобы никаких посторонних шумов и призвуков не было, если конечно эти призвуки не предполагаются звукорежиссером. Таким образом, кодер кодирует только скрипку или только голос, или только оркестр и сопутствующую акустическую атмосферу студии/зала. Отсюда вывод - качество звучания зависит почти наполовину не от битрейта, а от сложности музыкальной информации.

С компакт-кассетой или винилом не так все просто. Помимо той информации, которая присутствует на студийном мастере или, говоря приближенно, на CD, в игру вступают еще различные гармоники, обертоны куда более высокие по уровню, чем некоторые полезные сигналы на компакт-диске (Рис. 4). Уровень шума тоже относительно велик (даже после реставрации), и необходимо часть потока резервировать и для него. Прибавим сюда и статистическую "неравномерность", хаотичность для одних и тех же сигналов, поэтому алгоритмы Хафмана, призванные для архивации конечной закодированной информации, сжимают несжимаемое (попробуйте заархивировать *.wav-файл, сграбленный по CD, и записанный с кассеты). Все это и порождает тот самый феномен, который вынуждает кодировать аналоговые записи с "неприлично" высокими битрейтами. Слава Богу, CD-R диски не столь дороги:-).

Рис. 4. Спектрограмма чистого тона (1000 Гц, -6дБ), для эталонного wav-файла и записанного на магнитофоне

Получается так, что вместо простой и гладкой волны кодеру приходиться сжимать пилу, огибающую волну. Понятно, что второй вариант - более сложен для кодирования ввиду наличия массы высокочастотных составляющих. Рассмотрим, например, как изменилось звучание контрабаса после перезаписи звучания этого инструмента на обычный "бюджетный" магнитофон 2-го класса (Рис. 5, а и б).

а)

б)

Рис. 5. Масштабированное представление фрагмента записи контрабаса:
а - эталонный фрагмент DAT-качества (16 бит, 48 кГц);
б - тот же фрагмент, после перезаписи на магнитофон.

Невооруженным глазом заметна разница в представленных осциллограммах. Видно, что гладкая волна превратилась в хаотичное приближение к оригиналу. Заметим, что в данном случае в Sound Forge делалось максимальное масштабирование по горизонтали (пиксел = выборка), а по вертикали раза в четыре. То есть, налицо модуляция первоначальной низкочастотной волны случайными гармониками. Так что, кодировать аналоговый звук - это задача не из легких. Кроме того, с выходом кодека Ogg Vorbis beta 3, автор перешел с формата mp3 на формат ogg. Этот новый формат превосходно сохраняет детальность и высокочастотные нюансы после кодирования, что так необходимо для сжатия оцифрованных аналоговых фонограмм. Уже с потоком 192 кбит/с получаются вполне приемлемые результаты. Жду, не дождусь официальной версии.