Журнал LinuxFormat - перейти на главную

LXF104:Сравнение

Материал из Linuxformat
Перейти к: навигация, поиск
Подписка на печатную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подписка на электронную версию
Весь 2015 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Подшивки старых номеров журнала (печатные версии)
Весь 2014 год (12 номеров)
Первое полугодие (6 номеров)
Второе полугодие (6 номеров)
Каждый месяц мы сравниваем тысячи программ – а вы можете отдыхать!

Содержание

Аудиокодеки

Дэниел Джеймс перебирает варианты «долгосрочного хранения» вашей фонотеки. Уместится ли она в доступную память без потери качества?

В 80-е годы исследования трансляции цифровых аудиоформатов спонсировались в рамках инициативы Eureka Европейского Союза. Были улучшены технологии сжатия, что позволило создавать аудиофайлы меньшего размера без существенных потерь в качестве записи. Эти технологии воплотились в стандарте MPEG-1 Layer III, который стал известен как MP3.

Формат MP3 сразу же заинтересовал Интернет, поскольку степень сжатия в нем может достигать 10:1 (из исходного размера WAV-файла), а звук остается все еще приятным. MP3 быстро превратился в стандарт de facto для использования в Интернете, и повернись жизнь иначе, он бы таковым и остался. Беда в том, что некоторые исследовательские организации, занимавшиеся кодировщиками и декодерами MPEG (сокращенно «кодеки»), на фоне интернет-бума в конце 1990-х решили нажиться на отчислениях за патенты на форматы аудио, MP3 в том числе. Из-за этого хода мы и унаследовали фрагментированный медиа-ландшафт.

Вместо того, чтобы плюнуть да оплатить патенты на использование проприетарных форматов, многие компании стали создавать собственные альтернативы MP3. На ранних стадиях в области интернет-трансляций лидировал Real Audio, тогда как MP3 оставался популярным для статических загрузок. Microsoft и Apple создали свои аудиоформаты, не только с целью избежать выплаты по патентам MP3, но и для того, чтобы получать выплаты по собственным патентам и заодно рулить ограничениями DRM.

Весь этот разговор был к тому, что большинство медиаформатов не предполагают использования их под Linux «из коробки». Но это не значит, что работать с ними нельзя, и ценой небольших усилий вы сможете слушать большинство форматов аудио, присутствующих в Интернете. В нашем Сравнении мы подходим к данному вопросу с точки зрения пользователя, выбирающего формат для собственной коллекции записей.

Про наш тест...

Ключевыми факторами нашего теста можно назвать качество аудиозаписи и время, затраченное на кодирование. Большинство современных ПК без проблем декодируют сжатые форматы на лету, в реальном времени, проигрывая файлы вполне гладко. Более быстрый или многоядерный процессор должен способствовать ускорению процесса сжатия, особенно если у вас много материалов для кодирования.

В тесте кодирования мы использовали три разных инструментальных трека, чтобы снять зависимость размера и качества сжатого файла от звукового содержимого.

Спецификация ПК с GNU/Linux

  • Материнская плата Tyan S2875
  • Два процессора AMD Opteron 240
  • 1 ГБ оперативной памяти OCZ
  • Два жестких диска Seagate 7200PRM (80 ГБ /root, 200 ГБ /home)
  • Встроенный аудио чипсет AC-97
  • Дистрибутив 64 Studio 2.0 AMD64

MP3

Самый известный из аудио кодеков, но есть ли от него польза?

В сентябре 1998 года, немецкая исследовательская организация, открытое акционерное общество Fraunhofer-Gesellschaft, отправила письма многим разработчикам ПО для работы с MP3 с просьбой оплатить лицензии. Невзирая на то, что исследование в этой области проводилось на деньги налогоплательщиков ЕС, несколько организаций выступили под флагом http://www.mp3licensing.com для сбора выплат от каждого значимого пользователя технологии.

Некоторые другие организации также заявили о своих правах на формат MP3, примером чему была тяжба Microsoft и Alcatel-Lucent в 2006. В феврале 2007 Microsoft обязали выплатить Alcatel-Lucent 152 миллиардов долларов компенсации. Компания из Редмонда обратилась с апелляцией по этому судебному решению, на том основании, что компания уже заплатила миллионы долларов Fraunhofer за право использования MP3 в своих продуктах.

Наш тест MP3 начался с Lame 3.97 (разработчики, опасаясь судебного преследования, выбрали рекурсивный акроним Lame Ain’t an MP3 Encoder – в переводе, Lame не кодировщик MP3!). Несмотря на это имя, собрав его, вы сможете кодировать MP3 с битрейтом от 32 до 329 kbps. Постоянный битрейт MP3 иногда требуется для обратной совместимости, но при переменном битрейте некоторые данные можно исключить из аудиофайла, не особо влияя на качество, так что результирующий объем будет меньше.

Гонка за битрейтом

Все хором утверждают, что ниже примерно 100 kbps, MP3-сжатие становится довольно заметным, и, возможно, поэтому битрейт в Lame по умолчанию выставлен в 128 kbps. Однако запуск Lame из командной строки предоставляет пользователю большое разнообразие вариантов для корректировки битрейта и качества записи, а также выбор из алгоритмов увеличения скорости кодировки в ущерб качеству записи.

В графических интерфейсах для переписи информации с CD и кодирования многие из этих опций скрыты, и если вы хотите извлечь из MP3 максимум, есть смысл почитать man-страницу. К счастью, имеются предустановленные опции качества для кодирования, включая «стандартный», «экстремальный» и «безумный». «Безумная» опция кодирует аудиофайл, не оглядываясь на размер, а поскольку весь смысл MP3 заключается в снижении размера, она так и названа.

В нашем тесте, Lame работал из командной строки с опцией preset standard. Это примерно равно битрейту между 160 и 192 kbps, в зависимости от материала. Используя эту предустановку, Lame вырисовывает график в окне терминала или в консоли, где показывает, как варьируется битрейт во время кодировки.

Он вовсе не ламер

Полученные MP3-файлы мы проиграли, используя LGPL’ный Totem и модуль расширения Fluendo для поддержки MP3 в GStreamer. Этот модуль – не свободное ПО, но его можно бесплатно скачать с сайта http://shop.fluendo.com. В отличие от более популярного декодера libmad, модуль Fluendo лицензирован у патентодержателя, а значит, он может использоваться в коммерческих продуктах с некоторой степенью юридической безопасности.

На наш вкус, MP3-файлы звучали неплохо для повседневного, регулярного прослушивания, чего и следовало ожидать при таком битрейте. Прежде тем, как устанавливать эту предустановку для записывания вашей музыкальной коллекции, проверьте совместимость с аппаратными MP3-плейерами: они могут не понять переменный битрейт. Но если вы твердо намерены использовать MP3, Lame – программа, в которой стоит записывать.

Статистика: MP3

Имя файла Illusion.wav Square.wav Unobtanium.wav
Размер файла WAV (MБ) 63.0 45.2 39.5
Время кодирования (минуты:секунды) 1:04 0:43 0:37
Размер файла MP3 (MБ) 8.1 5.1 5.4
Степень сжатия (примерно) 8:1 9:1 7:1

Vorbis

Претендент на корону MP3 от свободного ПО?

Кодек Vorbis был создан в итоге «подметного письма», разосланного программным проектам по разработке MP3 в 1998. Дерзкие разработчики свободного ПО решили, что кодеки – основной компонент Интернета, и доступ к этой технологии не должен контролироваться интересами корпораций. Под зонтичным брэндом http://www.xiph.org они создали набор свободных кодеков, предоставив его во всеобщее пользование, без каких-то патентных выплат, включая сжатие c потерями Vorbis. Впоследствии проект Xiph стал официальной некоммерческой организацией, как проект Mozilla, который разрабатывает Firefox.

Кодек Vorbis практически всегда используется с файловым контейнером Ogg, поэтому многие пользователи считают, что Ogg Vorbis – имя самого кодека. Вообще-то контейнер Ogg может содержать любое число свободных кодеков. Одна из сильных черт Vorbis – значительно лучшее звучание на низком битрейте, чем у MP3, откуда следует, что при одинаковом размере файлов Vorbis будет звучать лучше, чем MP3. Но при записи личной музыкальной коллекции мы вряд ли будем использовать битрейт ниже 100 kbps, потому что и жесткие, и флэш-диски сейчас здорово подешевели: диск SATA II на 500 ГБ стоит примерно 15 центов за гигабайт, а 4-ГБ USB-брелок можно легко найти за 40–50 долларов, так что нет нужды жертвовать качеством; ну, разве что с деньгами уж очень туго.

Oggenc – это кодировщик командной строки, присутствующий в пакете vorbis-tools на большинстве дистрибутивов GNU/Linux. Как и в случае с Lame, существует множество графических интерфейсов для копирования аудио с CD, которые облегчают процесс. Gnome стандартно включает приложение Sound Juicer, с поддержкой кодирования ваших CD в Vorbis.

Зажигайте быстрее

При использовании Oggenc, доступны предустановки качества от 0 до 10, где 10 – самое высокое, а 0 – самое низкое. Аудио, записанное с качеством 0, звучит на удивление хорошо, несмотря на низкий битрейт, но поскольку мы тестируем кодеки для долгосрочного использования, мы будем использовать значение по умолчанию – 3. Недостаток кодеков с потерями качества – утрату информации уже не восполнить, если отсутствует ее источник; а если источник все равно приходится хранить, то теряет смысл вся затея со сжатием.

Файлы Vorbis проигрывались вместе с MP3-версиями в Totem, с использованием модулей расширения GStreamer 0.10 для декодирования файлов Ogg. Субъективно, заметить разницу между форматами MP3 и Vorbis трудно – несмотря на то, что средний битрейт файлов Vorbis был между 102 kbps и 107 kbps, значительно ниже, чем у файлов MP3. Разница в битрейте объясняет разницу в размере: файлы Vorbis занимают на 35–43% меньше места. Более удивительно то, что время кодирования Vorbis одного файла было чуть ли не вдвое меньше, чем у MP3.

Эти значительные преимущества отражают тот факт, что Vorbis – более современный кодек; но, к сожалению, справедливо будет заметить, что Vorbis не имеет такой широкой поддержки портативных, домашних и авто- мобильных проигрывателей, как MP3. Тем не менее сейчас существует множество плейеров на флэш- и жестких дисках, поддерживающих Vorbis – они приведены на http://wiki.xiph.org/VorbisHardware. Как ни странно, множество дешевых MP3- и MP4-плейеров неизвестных марок имеют поддержку Vorbis, даже если это не указано ни на упаковке, ни в инструкции. Есть также ряд проигрывателей, на которых сперва была поддержка Vorbis, но в последних моделях отменена, так что прежде чем делать заказ, рекомендуем выполнить некоторое исследование.

Статистика: Vorbis

Имя файла Illusion.wav Square.wav Unobtanium.wav
Размер файла WAV (MБ) 63.0 45.2 39.5
Время кодирования (минуты:секунды) 01:29 0:21 0:19
Размер файла Vorbis (MБ) 4.7 3.3 3.1
Степень сжатия (примерно) 13:1 14:1 13:1

FLAC

Сжатие без потерь в формате свободного ПО?

FLAC (Free Lossless Audio Codec) отличается от остальных кодеков нашего Сравнения, потому что он задуман как кодек без потерь – несжатый файл должен быть идентичен оригинальному WAV. Он скорее похож на архиватор gzip, чем на традиционный аудиокомпрессор, только специализируется на звуке; и это позволяет ему создавать меньшие по размеру файлы, чем удается gzip на материале нашего теста. Например, используя gzip для сжатия 63-MБ файла illusion.wav, мы получили файл 55,8 MБ, а шифрование того же WAV-файла с установками по умолчанию в FLAC позволяет получить файл 31,4 MБ. При использовании FLAC ищется компромисс между размером файла на выходе и временем шифрования: использование fast эквивалентно установке уровня сжатия в 0, а best – эквивалентно уровню сжатия 8. В режиме best можно сократить файл еще на 0.2 MB, но шифрование займет 51 секунду против 9 со сжатием по умолчанию, равным 5.

Другое преимущество FLAC над общими методами сжатия файлов – то, что некоторые новые аудиоплейеры могут проигрывать файлы FLAC напрямую: список таких есть на http://flac.sourceforge.net/links.html#hardware. С учетом распространения выделенных линий, пара лишних мегабайт не создает проблем, и некоторые музыкальные онлайн-магазины предлагают скачать аудио в формате FLAC. Звезды поп-рока Eagles выпустили свой последний альбом, Long Road Out of Eden, в формате FLAC, и он даже стоит на доллар дороже, чем 256-kbps версия MP3.

Флакон с Ogg

В январе 2003, проект FLAC присоединился к фонду Xiph; теперь вы можете указать в командной строке, чтобы ваш файл FLAC был помещен в контейнер Ogg. Выходной файл получает расширение .ogg, но поскольку кодек внутри все тот же, можно декодировать файлы Ogg FLAC самим FLAC- декодером.

В нашем тесте файлы FLAC проигрывались при использовании Totem с модулем расширения GStreamer. Разницу между файлами FLAC, Vorbis или MP3 услышать трудно, по крайней мере, при такой конфигурации. При сжатии с использованием настроек по умолчанию, размер FLAC-файла почти в шесть раз больше, чем Vorbis. Но приятно сознавать, что при шифровании ничего не утратилось, и это делает FLAC более подходящим для долгосрочной перспективы или для систем проигрывания файлов высокого качества. В конце концов, сохранив FLAC-файл, вы всегда успеете сделать из него файл Vorbis, тогда как обратная процедура не улучшит качество прослушивания.

Радио Свободной Европы

Следует отметить, что в последние годы также появились другие сжатые аудиоформаты, под различными лицензиями на ПО. Они включают кодек от Apple, Windows Media Audio Losssless, WavPack, Monckey’s Audio и Shorten. Однако именно FLAC имеет убойную комбинацию свободного от патентов ПО и хорошей поддержки приложениями и проигрывателями. European Broadcasting Union использует FLAC в сети Euroradio (см. http://www.ebu.ch/en/radio/ops_rdo/erc), отмечая, что FLAC – хороший аудиостандарт без потери качества, несмотря на протесты собственников патентов и менее известных форматов.

Статистика: FLAC

Имя файла Illusion.wav Square.wav Unobtanium.wav
Размер файла WAV (MБ) 63.0 45.2 39.5
Время кодирования (минуты:секунды) 0:09 0:07 0:06
Размер файла FLAC (MБ) 34.4 25.8 22.8
Степень сжатия (примерно) 2:1 2:1 2:1

AAC

MPEG воюет с собственным наследником.

ААС – это молодой кодек из линейки MPEG, чье имя означает “Advanced Audio Coding” (Улучшенное кодирование аудио). Он определяется в MPEG-2 Part 7 и MPEG-4 Part 3, но обычно описывается как часть MPEG-4. Более всего известен за применение в закрытых продуктах Apple типа iPod, также присутствует в Sony Playstation 3, Nintendo Wii и в видеоклипах MPEG-4. Он является частью новых систем DAB+ и Digital Radio Mondiale, возвращаясь к истокам исследования аудио сжатия без потерь.

MPEG-4 завязан на патенты, возможно, даже больше, чем MPEG-1 Layer 3. Любая компания или НИИ, занятые созданием стандартов MPEG, нацеливаются «откусить» часть пирога Интернета и СМИ (чтобы «съесть с подливкой», можно предположить). Преимущество ACC перед MP3 в том, что не требуются выплаты по патентам при распространении и трансляции – если вы владелец музыкального магазина iTunes, это должно вас порадовать. Увы, в области кодирования и декодирования выплат не избежать, поэтому формат АСС сложно поддерживать в дистрибутивах свободного ПО.

Инструменты АСС

Для пользователей GNU/Linux существуют инструменты работы с АСС-кодеком благодаря http://www.audiocoding.com. FAAC – свободный ACC-кодировщик, выпущенный под лицензией GNU LGPL. Автор признает, что качество FAAC не дотягивает до других имеющихся кодировщиков АСС. FAAC дополнен Faad2, декодером АСС, распространяющимся по лицензии под GNU GPLv2. Оба пакета, подобно Lame, поставляются в виде открытого исходного кода, а web-страницы Faac и Faad четко устанавливают, что на распространение скомпилированных двоичных файлов требуется лицензия.

Параметры качества в FAAC по умолчанию – переменный битрейт где-то от 100 до 120 kbps, для обычного WAV-файла, копируемого с аудио CD. Максимально доступное качество – 500, минимальное – 10.

Время записи было идентично с результатами тестирования Vorbis, но файлы ACC на выходе были большего размера. В нашем тесте, АСС-файлы звучали отлично для обычного прослушивания, но не были ни хуже, ни лучше, чем меньшие по размеру файлы Vorbis. Последняя секунда или около того звучала так, словно файл усечен в Totem с движком GStreamer, хотя декодированный с помощью FAAD WAV-файл заканчивался корректно. Это скорее можно приписать менее качественной поддержке АСС в Totem или GStreamer, чем неправильной работе кодировщика FAAC.

Теоретически, поскольку АСС поддерживается Apple и другими частными компаниями и музыкальными магазинами, он должен стать долгоиграющим форматом с множеством доступных проигрывателей. Проблема только в том, что свободное ПО, FAAC, разрабатывается независимо от компаний, которые имеют права на этот формат. Оно не поддерживает ни одной из настоящих или будущих схем DRM, которые могут понадобиться проигрывателям для права воспроизводить аудиоматериал. Поэтому совместимость в будущем превращается в лотерею; но есть возможность наполнить iPod свободным ПО, например, прошивками с http://www.rockbox.org. Эти изменения также создают побочный эффект добавления в вашем плейере поддержки открытых форматов, типа Vorbis и FLAC.

FAAC и FAAD, тем не менее, являются полезными инструментами, особенно если вам нужно обменяться файлами с пользователями iTunes или другого ПО АСС – пока вы сможете держаться подальше от DRM.

Имя файла Illusion.wav Square.wav Unobtanium.wav
Размер файла WAV (MБ) 63.0 45.2 39.5
Время кодирования (минуты:секунды) 0:29 0:21 0:19
Размер файла AAC (MБ) 5.6 4.2 3.9
Степень сжатия (примерно) 11:1 11:1 10:1

Вердикт

FLAC 9/10

Когда дистрибутивы GNU/Linux стали добавлять поддержку мультимедиа, они изначально включали свободные кодировщики и декодеры Vorbis и FLAC, хорошо интегрированные со свободным ПО. Поддержка MP3 и ACC остается проблематичной: производители дистрибутивов не хотят судебных разборок, как в случае с Microsoft, а проекты, работающие с кодеками, все еще озабочены легальностью своих действий. Разработчики Lame уверяют, что их ПО всего лишь инструмент для изучения алгоритмов MP3, и не является настоящим конвертором. Некоторые дистрибутивы включают библиотеку libmad для MP3, но большинство не поставляет двоичные файлы Lame, опасаясь судебных тяжб, а формат, который вы можете только декодировать, полезен лишь наполовину. Модули расширения Fluendo для GStreamer частично являются решением, но их нельзя скомпоновать с программами, выпущенным под GNU GPL, из-за их проприетарной природы.

Реальное аудио

Real вышел на рынок как-то неохотно, открыв исходные тексты в рамках проекта Helix, но не включив все важные кодеки Real Audio. Тем временем компания потеряла лидерство на рынке потокового аудио, и даже его бывший стойкий приверженец BBC теперь выглядит ручным пуделем Microsoft, после фиаско с iPlayer. Adobe приобрела некоторые позиции на рынке потокового аудио посредством слияния с Macromedia. При использовании основанных на Flash медиаплейеров, встроенных в web-сайт, конечный пользователь даже не знает (и знать не хочет), какой кодек используется, потому что эти вопросы решаются внутри модуля Flash. Adobe хотя бы поддерживает GNU/Linux на x86, в настоящее время, с его двоичным плейером.

Компании-владельцы запатентованных кодеков мало интересуются поддержкой Linux, коль скоро нет способа получать с этого прибыль. Официальной поддержки кодеков Windows Media или Apple iTunes для GNU/Linux пока не существует, хотя сторонние компании и независимые разработчики свободного ПО уже нашли несколько способов поддержки этих форматов. Мы не тестировали кодеки Windows Media в этом Сравнении, потому что они являются частной собственностью и даже не опубликованы, как стандарты MPEG.

Когда вы собираетесь сжимать звук с CD или студийной записи, возникает целый ряд вопросов. Стоит задуматься не только о соотношении качество/размер, но также и над поддержкой формата. Вашу фонотеку ждет долгая жизнь, так неужели вы хотите гоняться за двоичным декодером, который будет работать на компьютерах через 20 лет? За последние 10 лет из Интернета ушло несколько проприетарных кодеков, включая Liquid Audio и Sony ATRAC. Свободные форматы имеют здесь естественное преимущество, поскольку могут пережить своих создателей, если останутся популярны. Но когда доходит до портативных аудиоустройств, многие изготовители заключают сделки с поставщиками запатентованного ПО. В случае с iPod от Apple и Zune от Microsoft, изготовитель и поставщик ПО один и тот же, что ведет к полной закрытости. К счастью, на свете довольно много открытых изготовителей, которые позволят вам наслаждаться свободным ПО, если вы будете осмотрительны при покупке.

Главный победитель этого обзора – FLAC, благодаря качеству его аудио, впечатляющей скорости кодирования и растущему списку поддерживающих его компаний. Пусть его файлы занимают гораздо больше места по сравнению с другими протестированными кодеками: когда дисковое пространство или канал ограничены, на помощь придет Vorbis, который очень хорошо сочетается с FLAC. Архивы файлов FLAC можно хранить на жестком диске и превращать их в файлы Vorbis для проигрывания во Flash-плейере или потоковом сервере Icecast. Для большей гарантии долговечности, сделайте резервную копию вашего жесткого диска, как и с любыми другими ценными данными. LXF

Таблица свойств

Название Лицензия Проблемы с патентами? Качество аудио Сжатие файла Скорость кодирования Интеграция с дистрибутивом
Faac LGPL Да Хорошее Хорошее Хорошая Плохая
FLAC Типа BSD Нет Прекрасное Плохое Прекрасная Хорошая
Lame LGPL Да Хорошее Среднее Плохая Средняя
Oggenc Типа BSD Нет Хорошее Хорошее Хорошая Хорошая
Источник — «http://wiki.linuxformat.ru/wiki/index.php?title=LXF104:%D0%A1%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5&oldid=12836»
Персональные инструменты
купить
подписаться
Яндекс.Метрика