Школа Car-audio

Форматные войны

Любое изобретение, являющееся детищем стремительного научно-технического процесса, словно живой организм переживает несколько стадий: рождение, жизнь и постепенное забвение, влекущее за собой смерть. Только самые примитивные предметы, изобретенные человечеством еще на заре разумной жизни, не собираются умирать. Как пользовались колесом древние народы, так пользуемся сейчас и мы. Короткая жизнь присуща самым "свежим" изобретениям и чем позже они появились на исторической арене, тем скорее происходит процесс отмирания.

Доказательством этого процесса может служить хотя бы история звукозаписи, которая насчитывает уже более ста лет.

Эпизод 1.
По тонкой пленке.

 Массовое появление магнитофонов, доступных широкому числу потребителей следует отнести к послевоенным годам (в нашей стране они стали популярными в 60-е). Поначалу эти устройства использовались в качестве профессиональных в звуковом кино, в  радиовещании, применялись спецслужбами и для записи различных переговоров в диспетчерских службах и на транспорте. Носителем информации в начальный период истории магнитозаписи выступала магнитная проволока, магнитная лента появилась позже, когда понадобилось создать достаточно вместительный носитель, а в качестве основы выступала полиэтиленовая пленка, которая была покрыта тонким магнитным слоем – лаком, в котором растворены ферромагнитный порошок, пластификатор, различные добавки.

В основу магнитной записи заложено давно изученное свойство ферромагнитных материалов намагничиваться под воздействием внешнего магнитного поля и сохранять остаточное намагничивание достаточно долгое время. При необходимости полученную запись можно стереть переменным магнитным полем и записать информацию заново.  Запись осуществляется при помощи магнитной головки, на которую подается ток сигнала. Здесь возникали сложности – требовалась предварительная обработка сигнала, а значит, была необходимость в создании различных электронных преобразователей, усилителей сигнала, сложных лентопротяжных механизмов (последние были нужны для обеспечения равномерности скорости движения пленки).

Недостатков магнитная запись имела массу. Во-первых, сильно сказывался так называемый копирэффект, когда сильный сигнал намагничивал прилегающую часть пленки "копируя" содержимое на участок, где уровень сигнала был более слабым. Только с повышением качества магнитной ленты этот недостаток был сведен практически к нулю. Во-вторых, магнитофонная лента весьма чувствительна к влажности воздуха, наличию пыли. Ну, а в-третьих – не слишком-то она была удобна для пользования (в катушечных вариантах, кои являлись первоосновой).

 Эпоха расцвета магнитной записи приходится на вторую половину 20-го века. Именно тогда были созданы материалы и аппаратура, характеристики которых могли удовлетворить массового потребителя в плане качества, надежности и, что немаловажно, в отношении цены. В области магнитной записи было много лидеров, но одна из фирм (компания "Филипс") примечательна тем, что в 1973 году разработала ферромагнитный порошок с очень мелкой структурой частиц. Это позволило значительно уменьшить размеры носителей информации, и вскоре миру впервые была представлена компактная аудиокассета, а вместе с ней и первый кассетный магнитофон. Это уже была не эволюция – революция.

Надо ли говорить о том, что запросы потребителей были удовлетворены в значительной степени, и они с удовольствием стали отказываться от старых носителей в пользу аудиокассеты. Как ни крути, а кассетный магнитофон гораздо мобильнее проигрывателя и "катушечника" вместе взятых. Целый час звукозаписи на устройстве размером меньше пачки сигарет, а сам магнитофон размером с толстую книгу – это ли не прорыв? Позже, на основе еще более совершенных материалов были созданы 90-минутные кассеты (были и более вместительные варианты, но на рынке они оказались явно лишними – временные стандарты студийных записей  к ним не подходили – в общем "ни два, ни полтора").

С этого момента началось победоносное шествие автомобильной аудиоаппаратуры к массовому потребителю. Только в самый начальный и сравнительно короткий период цена являлась значительным сдерживающим моментом (стоимость самых первых автомагнитол не ограничивалась тысячей долларов), но как только к новым технологиям подключились всемирно известные гиганты по производству радиоэлектроники, цены быстро пошли вниз.

 В общем-то, следует признать, что автомобильные магнитофоны появились раньше, чем компактная аудиокассета. Попытки вместить в приборную панель катушечный магнитофон малых размеров, состоялись еще  в 60-х, но закончились весьма сомнительными изобретениями. Чем-то нужно было жертвовать и в первую очередь размерами (а значит характеристиками, объемом записи). Опять же сказывалось неудобство пользования. Так что аудиокассета появилась вовремя и сразу пришлась по вкусу потребителям. Но были у нее и недостатки. Связаны они были в основном с аналоговым принципом записи.

Эпизод 2.
Есть такая "цифра".

Камень преткновения заключался в том, что в аналоговых принципах записи определяющим фактором является уровень и частота сигнала (глубина и рельеф дорожки на грампластинке или уровень магнитной индукции на магнитофонной ленте) и сам сигнал имеет форму непрерывной кривой.

Цифровая же информация представлена в электронном, дискретном виде (бесчисленные нагромождения "нолей" и "единиц" – составляющих любого цифрового кода) которые преобразуются в аналоговый сигнал (доступный для прослушивания) программно-аппаратными средствами.  Если не вдаваться в дебри электроники, то можно вывести главный плюс "цифры" перед "аналогом" – надежность хранения электронной информации определяется только надежностью носителя. Грубо говоря, если создать вечный носитель, то информация, записанная на нем, будет сохраняться сколько угодно долго. А кроме того позволяет делать бесчисленное количество копий, ничем не отличающихся от оригинала.

Напротив, любая аналоговая запись подвержена быстрому старению. У грампластинки от постоянного воздействия иглы звукоснимателя стираются  дорожки, у магнитной ленты со временем снижается уровень магнитной индукции, она может быть размагничена случайным образом, а при частом пользовании идет естественный процесс механического стирания звукозаписывающего слоя. Можно еще много перечислять факторы, влияющие на качество сигнала, их очень много. Так что проблема надежности записанной информации всегда была актуальной.

Естественно, первым и долгое время главным образцом цифровой записи была запись  электронного кода на магнитные носители (магнитные ленты, диски – все это с успехом применялось в ЭВМ), со всеми присущими им недостатками. Цифровые магнитофоны стали появляться в начале 80-х годов (было разработано несколько форматов – S-DAT, R-DAT, DASH), но этим устройствам не суждено было стать общедоступными, они так и остались элементами профессиональной деятельности (до сих пор используются в звукозаписывающих студиях, при производстве видеофильмов, выпускаются в ограниченных экземплярах и стоят баснословных денег). Единственный, неплохо прижившийся в быту цифровой формат - Video-8 разработанный в свое время компанией Sony (компактные кассеты для видеокамер), но и он в ближайшее время может отправится в небытие, уступив свое место электронным картам памяти. Кстати, "Video-8" мог бы прижиться в домашних видеомагнитофонах, так как по всем характеристикам превосходил формат VHS (размер кассеты – чуть больше аудиокассеты, звук Hi-Fi качества), но по иронии судьбы (Sony несколько запоздала с выпуском своего видеомагнитофона) образцом финансового благополучия на долгие годы стали здоровенные видеомагнитофоны с аналоговыми видеокассетами.

Эпизод 3.
"Компактная" смерть "аналога".

Конец эпохе аналоговой записи и всем попыткам внедрить "цифру" в устаревших типах носителей положила технология создания оптических дисков, изобретенная в 1987 году. Производство их чем-то напоминало производство грампластинок (и сейчас штампованные аудио и DVD-диски выпускаются по той же технологии). Первоначально создается матрица – пучком лазера в специальной подложке выжигаются микроскопические углубления, в совокупности образующие кольцевые дорожки цифрового кода. Затем с этой подложки изготавливается первый оригинал - металлический диск (матрица). Матрицей прессуют пластмассовые диски, которые в свою очередь проходят несколько процессов обработки (металлизация, нанесение защитного слоя, наклейка ярлыка). Таким образом можно тиражировать миллионы идентичных изделий. Технология за последние годы настолько освоена, что себестоимость подобной продукции очень низка и покупатель если за что и платит – так это за авторское право (или за риск "пиратов", если диски штампуются в подпольных цехах).

Все бы хорошо, но подобная технология позволяет сделать лишь компакт-диск для многократного чтения, но отнюдь не для записи-перезаписи. Правды ради отметим, что это ограничение, существовавшее на протяжении почти десяти лет не спасло аудиокассету и лишь затянуло агонию. В самом деле, много ли найдется автовладельцев, которые даже сейчас в эпоху властвования CD-R\CD-RW занимаются составлением собственных записей на компакт-дисках? Немного. А тех, кому гораздо важнее надежность и качество звучания намного больше. Так что автомеломанов ожидал новый виток "гонки вооружений". Теперь признаком "крутизны" стало считаться наличие в салоне автомобиля CD-ресивера (CD-проигрыватель и радиоприемник в одном корпусе). С этого же момента стали появляться комбайны, которые позволяли прослушивать и аудиокассету и компакт диск.

Мини-диск – это попытка создать гибрид двух видов записи – магнитного и оптического. Для записи используется и лазерный луч, и магнитная головка. Носитель информации имеет магнитный слой, обладающий свойством отражать луч лазера в соответствии с намагниченностью участка поверхности. Если какой-либо сегмент носителя намагничен отрицательным полюсом, то луч лазера отражается под столь же определенным углом. Если же намагнитить этот сектор положительным полюсом, то отраженный луч отклоняется в другую сторону. Отклонения составляют примерно один градус, но этого вполне достаточно, чтобы считывающее устройство отличало "ноль" от "единицы". Идея может быть и хорошая, но состоялась она весьма несвоевременно. Когда уже на рынке появился CD, не было смысла создавать нечто похожее, тем более гораздо более сложное технологически, а то, что устройства с "мини-дисками" способны еще и записывать, не спасло их от участи умереть, так толком и не родившись. Сегодня устройства с "мини-дисками" совершенно не делают погоды на рынке, а в России практически не распространены.

Сегодня можно с полной уверенностью констатировать, что жизнь аудиокассеты сочтена. Только в бедных странах, к которым, к сожалению можно отнести и Россию, аналоговые носители информации все еще продолжают жить. В развитых странах, к примеру, выпуск видео- и аудиокассет прекратили еще в 2002 году. Видеомагнитофоны и автомагнитолы все еще производятся, но главным образом для третьих стран. Стандартом же сегодняшнего дня является "компакт-диск". Обычный CD-audio очень дешев в производстве. Формат CD-R позволяет самостоятельно создавать записи, надежно прочитываемые во всех более-менее современных компакт-проигрывателях. Несколько обособленно стоит формат CD-RW, но и он сегодня успешно применяется в звуковоспроизводящих устройствах новейшего типа. По крайней мере, в автомобильных CD-проигрывателях выпускаемых с 2004 года возможность работы с данным форматом должна быть заложена изначально.

Эпизод 4.
MP3 –  с чем его едят?

На фоне битв форматов носителей информации, в схватке которых определенно победили цифровые, нельзя не заметить все более возрастающую конкуренцию и среди программных форматов представления звуковой информации. С появлением записываемых и перезаписываемых дисков у народа появилось стремление вместить на один носитель как можно большее количество информации.

Вот тут и понадобились программисты. Создавая форматы компрессии аудиоданных, они преследуют главную цель – обеспечить сжатие информации, тем самым уменьшив размер файла. Оборотной стороной этого процесса является снижение качества. Как совместить несовместимое – вот эта задача и была поставлена перед разработчиками.

Самый популярный формат сегодняшнего дня – МР3 (MPEG Layer III, запатентованный в начале 90-х годов). Разработан он был как формат сохранения звуковой дорожки в MPEG-видеофильмах, но благодаря универсальности и гибкости нашел более широкое применение. Потери качества, неизбежные при сжатии (исходный образец разбивается на участки равной продолжительности, которые кодируются по отдельности, а потом собираются воедино при воспроизведении) минимизируются главным образом за счет того, что из первоосновы извлекаются участки звукового сигнала, которые не могут быть услышаны в силу инерционности и несовершенства человеческого слухового аппарата. Скажем, при резких переходах с одной звуковой частоты на другую "маскируется" более слабый сигнал, а так же удаляются полосы частот, трудно различимые человеческим ухом. Все это называется адаптивным кодированием. Настройки звукозаписывающих программ, работающих в МР3 позволяют получать исходный файл разного уровня качества и размерности. Файл, весьма близкий по качеству к оригиналу (CD-audio), так что даже профессиональные музыканты затрудняются определить разницу, будет иметь размеры примерно в шесть раз меньше.

Так как МР3 весьма распространен в последнее время, появляется все большее число автомобильных CD-проигрывателей, работающих c этим форматом, к тому же существует богатое программное обеспечение.

Но помимо МР3 имеются еще несколько не менее интересных форматов. Скажем формат VQF, основанный на совершенно других принципах кодирования и имеющий гораздо больший коэффициент сжатия. Пользователи замечают, что VQF-файлы имеют более качественное и близкое к оригиналу звучание, нежели МР3-файлы того же размера. Правда VQF характерен существенный недостаток – он требует наличия мощного процессора. Бытовым, а уж тем более автомобильным аудиосистемам компьютерные мощности и не снились, так что это существенно ограничивает притязания данного формата на роль лидера и МР3 еще долго продержится на первом месте. Впрочем, техника не стоит на месте.

Эпизод 7.
Удар ниже пояса.

Все смешалось… Действующих форматов носителей информации не счесть. Компакт-диски, мини-диски, DVD, ZIP, магнитные компьютерные диски (винчестеры). Разработчики "пугают" народ появлением еще более новых "зверюшек" - FMD (Fluorescent Multilayer Disk – позволяет записывать информацию на многослойные диски), DataPlay – маленькие оптические диски с большой плотностью, floptical – оптические дискеты. Но, как в свое время аналоговые форматы имели существенный недостаток, так и большинство современных цифровых носителей имеет очень серьезный недостаток, который приведет к их общей скорой смерти.

Недостаток этот – механическая часть. Во всех широко распространенных на сегодняшний день форматах используется приводной механизм, благодаря которому носитель вращается, а информация, считываемая с него, превращается в сплошной цифровой поток.

Ближайшее будущее за носителями, не имеющими механической части. То есть чисто электронными устройствами. Начало этому формату положили "флэш-карты" - устройства, в которых в качестве носителя выступает микросхема (микросхемы) памяти. Информацию можно многократно перезаписывать, компактность этих модулей памяти просто невероятна. Но что самое интересное – динамика цен на эти устройства.

Скажем, в 2002 году, устройства типа "компакт-флэш" с объемом памяти 512 мегабайт стоили более 15 тысяч рублей. Наступающая эра цифровой фотографии внесла в процесс повсеместного наступления карт памяти новую струю. Опять-таки появилась масса новых форматов (чем новее – тем компактнее и, соответственно, дороже), но в целом технологии производства позволили ценам упасть в несколько раз.

Так, к примеру, сегодня карта памяти с тем же объемом 512 мегабайт стоит порядка 5 тысяч рублей. Ровно столько же стоит MP3-flash плеер со встроенной памятью 256 мегабайт. А это позволяет вместить несколько часов записи.

В общем, любителям аудио следует пристально всмотреться в современные компьютерные технологии и тенденции. Именно они определят дальнейшее развитие форматов.

К. Юрченко

"Автомаркет+Спорт" №18 07.05.04