Я уже писал, какое недовольство у аудиомагнатов вызвало появление магнитофонов. Возможность неподконтрольного копирования и распространения записей било по кошельку правообладателей и производителей. Но компакт-кассеты терпели, ибо понимали, что магнитная запись не столь качественна и долговечна, как механическая запись на пластинке. С каждой перезаписью качество магнитной фонограммы неотвратимо ухудшалось. Что до виниловой пластинки, то ее в домашних условиях не нарежешь.

«Цифровая» же запись при правильном копировании оставалась неизменной (ведь код – это не механические извивы дорожки). Правда, производители первых компакт-дисков надеялись, что технология их производства вряд ли будет доступна в домашних условиях. Но тут CD-магнатам огромную свинью подложили компьютерщики...

Наверное, не все знают, что оптический компакт-диск, в качестве носителя, компьютерщики просто позаимствовали – ведь информация на компьютере существует в виде того же двоичного кода. На компьютерах тут же появились дисководы для CD. Переломным моментом стало поступление в 1990 году на рынок первого CD-R (CD-Recordable) – так называемой «болванки» – диска однократной записи. Тут же появились и CD-рипперы – специальные программы, с помощью которых музыка с лицензионных CD-Audio загружалась в память компьютера. Теперь компакт-диски мог копировать и записывать любой обладатель компьютера с пишущим CD-приводом. Копировать и записывать без малейших потерь качества.

Что уж говорить о «пиратстве» в глобальном масштабе! Особый размах этот процесс получил в странах, где доходы населения не позволяли покупать дорогие лицензионные CD. Вспомните, как в 1995-97 гг. наши рынки были заполнены «пиратской» продукцией из Болгарии. А затем и отечественные флибустьеры подтянулись. Какое-то время это население пытались убедить, что лицензионные диски качественнее «самопальных». Постепенно эта разница стиралась, «пираты» даже стали печатать полноценные брошюры-вкладыши.

Однако магнитная пленка не сдавалась, продолжая сохранять ведущие позиции в сфере быстрой записи и перезаписи. Пока в 1992 году Sony не выпустила особый формат компакта – минидиск (MD). Минидиск совмещал в себе как свойства оптического диска (запись при помощи лазера), так и достоинства кассеты (магнитный принцип записи и перезаписи). Луч, нагревая диск, перемагничивал его, но, в отличие от кассеты, запись оставалась устойчивой к магнитным полям при обычной температуре. И еще: при своих маленьких размерах (7х7 см.) MD мог вместить те же 74 мин. звучания, как и обычный CD (а при понижении качества записи и в 4 раза больше). Подобная вместительность достигалась за счет технологии сжатия звука ATRAC (подробнее о сжатых форматах я расскажу позже). Минидиски были очень популярны на радио и телестудиях, но в массах (из-за дороговизны, установленной Sony на лицензию) не прижились. В то время, как производство CD-R, CD-RW и их проигрывателей не было монополизировано, и их выпускали сотни фирм.

Зато в 1997 году в продажу поступили дисководы CD-RW (CD-ReWritable) и соответствующие им диски традиционного размера. Они довольно быстро подешевели, и теперь потребитель мог перезаписывать один компакт сотни раз.

Принцип записи CD-R и CD-RW был несколько иным, чем CD-Audio. В болванке CD-R между отражающим и защитным слоем располагался слой особого органического вещества, которое под воздействием лазера меняло свою прозрачность. И если код на CD-Audio – это чередование ямок и островков, то на CD-R – чередование темных и светлых участков.

Вещество же рабочего слоя CD-RW обладает другим замечательным свойством – менять под воздействием луча свое фазовое состояние (с аморфного на кристаллическое и наоборот), в результате чего прозрачность слоя также меняется. Когда луч нагревает слой выше критической температуры – вещество переходит в аморфное состояние и остается таким и после остывания. При нагреве ниже критической точки – вещество вновь восстанавливает кристаллическое состояние. Эти особенности позволяют диск и стирать, и записывать.

Специфика «состава» CD-R и CD-RW снижает их «гарантийный срок» по сравнению с CD-Audio. Они более чувствительны к свету и механическим толчкам, поэтому их срок службы, в зависимости от условий хранения и эксплуатации, определяют от 3 до 10 лет (хотя, судя по всему, он дольше).

Прогресс в сфере оптической записи на этом не остановился. В 1995 году на рынке появился новый формат – DVD, призванный воскресить идею создания высококачественного оптического видеоносителя. Для записи и считывания информации в DVD-приводах использовался лазер с меньшей, чем в CD-приводах, длиной волны. В результате достигалось более точное (а следовательно и качественное) воспроизведение. Сам же диск из-за более узкой нарезки дорожек стал обладать внушительной емкостью. На одну сторону стандартного DVD можно было записать до 4,7 гигабайт информации (в 7 раз больше, чем на CD). Компьютерщики восхищенно цокнули языком и тут же обзавелись DVD-приводами. А сами DVD снова стали использовать как универсальный носитель «цифровой» информации. Стоит ли говорить, что тут же появились DVD-R и DVD-RW…

Не успел потребитель привыкнуть к DVD, как появился очередной оптический носитель – Blu-ray Disc («Диск синего луча»), где для записи используется лазер с еще меньшей длиной волны, чем в DVD (его частота находится в «синем спектре», а не в «красном», откуда и название). В результате на один диск «синего луча» можно записать 50 гигабайт информации. Так, что, дорогие мои современники, покой нам только снится…

Вскоре пришел конец и последнему оплоту магнитной пленки – кассетным диктофонам. Компакт-кассеты сменил другой замечательный универсальный «цифровой» носитель – так называемая flash-память. В среде меломанов популярность «флэшек» оказалась неразрывно связана с распространением так называемых «сжатых» аудиоформатов, наиболее известным из которых, безусловно, является mp3. Именно mp3 вкупе с Интернетом нанес самый страшный удар по кошельку аудиомагнатов и вновь показал насущность нового подхода к проблеме свободы распространения информации и авторских прав.

Часть 2.

Сжатый звук
Мало того, что коварные компьютерщики позаимствовали у аудиокомпаний CD, так они еще и сделали им весьма сомнительный ответный «подарок» в виде формата mp3.

Мp3 (MPEG audio player 3) изобрели в 1994 году ученые из немецкого института Fraunhofer. Но настоящая популярность этого формата началась после того, как 19-летний программист Джастин Франкель изобрел для mp3 специальную проигрывающую программу Winamp. Благодаря тому, что и Winamp, и кодировщики для mp3 были бесплатными, они с мгновенной скоростью распространились среди пользователей компьютеров безо всякой рекламной кампании по старому житейскому принципу «Понравилось – поделись с другом». Неподконтрольная популярность нового формата заставила сдаться даже монополистов из Microsoft, и сегодня mp3 проигрывает любой стандартный проигрыватель Windows.

Главная прелесть mp3-файлов, безусловно, связана с их малыми размерами. Так, на один компакт-диск вместо 74 мин. несжатого звучания можно записать более 11 часов mp3-фонограммы. Каким же образом происходит сжатие?

Дело обстоит так. При кодировке исходного аудиофайла (который представлен на CD-Audio в виде высококачественного и «тяжелого» формата wav) в mp3 отсекаются ненужные звуковые элементы – в основном те, которые не воспринимаются человеческим ухом. Сюда относятся и лишние сигналы близкой частоты, и те звуки, которые следуют за громким сигналом (когда чувствительность уха на мгновение ослабляется). Учитывается и то, что для нашего слуха особую ценность представляет достаточно узкий диапазон – 1-4 кГц (диапазон человеческой речи). Чем больше звуковых элементов «вырезано», тем легче получаемый файл.

Конечно, за чрезмерную «легкость» приходится платить. Поэтому надо обращать внимание на качество mp3-файла. Оно определяется двумя показателями – битрейтом и частотой дискретизации.

Битрейт – это так называемая пропускная способность звукового потока. Он показывает, сколько объема памяти нужно для хранения 1 секунды звуковой информации. Однако битрейт характеризует только общую информационную величину потока. Частотный же диапазон звука характеризует другой показатель – частота дискретизации. Как мы уже писали выше, преобразуя аналоговый сигнал в цифровой, компьютер делает как бы замеры («выборки») частотных характеристик звука через определенные временные промежутки. Чем чаще делаются «выборки», тем более точной получится «цифровая» копия. Вот частота дискретизации и показывает, сколько делается замеров аналогового сигнала в секунду. В бытовой медиааппаратуре частота дискретизации обычно составляет 44, 1 кГц (то есть 44 100 замеров в секунду), в студийной – 48 кГц.

Конечно для качества звука важны обе характеристики. Но во время создания музыкального mp3-файла над частотой дискретизации обычно мало экспериментируют (частота меньше 44, 1 кГц заметно сказывается даже на качестве речевых фонограмм). Остается варьировать битрейтом.

Для речевых фонограмм вполне приемлемым может быть и качество 56-64 кбт/с. А вот минимально приемлемым битрейтом для музыкальных файлов принято считать 128 кбит в секунду. Конечно, такой битрейт обеспечивает всего лишь сносное качество, но зато сам файл весит при этом очень мало. Например, 3 минуты звука в формате mp3 с битрейтом 128 кбит/с занимают около 2,8 мб, в то время как на обычном аудиодиске – около 30 мб. Максимально же возможный битрейт mp3-файла – 320 кбт/с – как доказывают тесты, для среднего слуха практически неотличим от аудиофайла на CD, при том, что и здесь он меньше оригинала в 5-6 раз. Не стоит забывать, что качество mp3 зависит не только от битрейта, но и от качества исходного файла, а также от кодировщика.

Требования к качеству звука зависят и от типа музыки – если нехитрая электронная поп-музыка неплохо слушается и в mp3, то звучание симфонического оркестра заставляет немало меломанов с тоской вспоминать виниловую пластинку. Решающее значение имеет и качество звуковоспроизводящей аппаратуры. Недостатки mp3, не заметные на обычных компьютерных колонках, становятся вполне ощутимыми на аппаратуре класса Hi-Fi.

Есть еще один интересный и эффективный метод сжатия звука – так называемый VBR (variable bit rate) – сжатие с переменным «плавающим» битрейтом. Это, когда каждый отдельный фрагмент кодируется с наиболее подходящим битрейтом. Например, один фрагмент файла с меньшими показателями – 112 кбт/с, другой – 128 кбт/с, третий – 192 кбт/с. В результате достигается удачное сочетание экономии и качества.

Mp3 – не единственный формат сжатия звука, хотя, безусловно, самый известный и распространенный. Тут можно вспомнить и ATRAC (метод сжатия, придуманный Sony для минидисков), и wma (созданный Microsoft как альтернатива mp3), и AAC, и ogg (дающие лучшее качество, чем mp3 при более низких битрейтах), и многие другие.

Емкость звуконосителей и пропускная способность Интернета растут, и если буквально пять лет назад стандартным битрейтом считался 128 кбт/с, то сейчас в Интернете господствует показатель от 192 кбт/с до 320 кбт/с.

Впрочем, уже сейчас форматы сжатия с потерями (описанные выше) вытесняются так называемыми Lossless-форматы (FLAC, APE, WV и др.), которые сегодня очень популярны у требовательных меломанов. Эти форматы, конечно, не столь «экономны», как mp3. Они ужимают исходный CD-файл лишь наполовину, но зато делают это без всяческих вырезок и потерь для звука. По сути дела, Lossless-форматы – это те же архиваторы (как и хорошо известные многим zip и rar), только для аудио. Поэтому после декомпрессии такого формата вы получите файл ПОЛНОСТЬЮ АНАЛОГИЧНЫЙ тому, что был на CD-Audio – то есть, в качественном и «тяжелом» формате wav. К тому же есть программы, играющие Lossless-форматы без предварительной декомпрессии.

Теперь вернемся к носителям. Основным носителем сжатых аудиоформатов стала flash-память. Флэш-память – это память полупроводниковая, где данные хранятся на интегральных микросхемах. Хранение данных энергонезависимо, очень скромное питание требуется только во время записи и воспроизведения. Перенос информации производится через USB-порт. Данные на таком носителе могут неизменно храниться от 20 до 100 лет. Но главное достоинство флэш-памяти в том, что этот носитель не имеет движущихся механических частей, а следовательно менее подвержен износу, совершенно не боится толчков, пыли и электромагнитных полей. Если добавить к этому совсем уж миниатюрные размеры, то становится ясным, почему широкое применение «флэшки» получили, в первую очередь, в диктофонах, мобильных телефонах, цифровых фотоаппаратах и, конечно же, в плеерах.

Маленькая, но при этом емкая, флэш-память оказалась успешным и безжалостным конкурентом других «цифровых» носителей. В первую очередь, она начала выводить из обихода все менее удачливые ВРЕМЕННЫЕ накопители – будь то дискета или CD-RW. А с 2003 года «флэшки» в союзе с форматом mp3 начали активно вытеснять и CD-плееры, одержав на сегодняшний день убедительную победу.

Пишут, что первый mp3-плеер, поступивший в продажу, был изготовлен в 1998 г. корейской компанией SaeHan. Он имел память всего 32 мб (т.е. мог вместить около восьми треков с битрейтом 128 кбт/с) и стоил 250 долларов.

Сейчас самым популярным mp3-плеером является iPod. Одни модели используют флэш-память и способны вместить до 16 гб музыки. Другие имеют встроенный жесткий диск (подобный тому, что находится в компьютерном винчестере) и их вместимость доходит до 160 гб! Однако при этом они более чувствительны к ударам и могут легко повредится при падении.

Только относительная дороговизна и приверженность аудиорынка к оптическим дискам помешала флэш-памяти стать не только временными, но и постоянными хранителями информации.

Однако «флэшки» стремительно дешевеют, их емкость постоянно растет, и кто знает, не станут ли именно они основными «цифровыми» носителями будущего.