mp3PRO / Spectral Band Replication (SBR)

Что такое mp3PRO?

mp3PRO — название комбинации двух технологий: MP3 и технологии расширенного кодирования аудио от Coding Technologies под названием Spectral Band Replication (SBR), что переводится как «репродукция спектральной полосы».

Технология SBR призвана улучшить качество кодирования с высоким уровнем компрессии (низким битрейтом).

SBR и MP3 64 кбит/с

В то время как обычный MP3 кодер при низком битрейте (например, 64 кбит/с) не способен обеспечить кодирование полного частотного диапазона, давая на выходе лишь часть спектра отмеченную серым (справа), использование репродукции спектральной полосы позволит получить полный спектр (серый + оранжевый диапазоны), как у исходного сигнала. Преимущество заключается в том, что технология SBR использует лишь небольшую часть битрейта кодированного файла.

Как работает SBR?

SBR не кодирует высокочастотный диапазон в полном смысле слова, он воссоздает его. В MP3 64 кбит/с примерно 60 кбит/с используется для обычных MP3 данных. MP3 кодер кодирует сигнал до 8 кГц обычным методом. Эта часть результирующего MP3 может быть декодирована любы декодером, так что обратная совместимость сохраняется.

В дальнейшем технология SBR использует эту часть декодированного сигнала для реконструкции утраченных высокочастотных составляющих от 8 до 16 кГц, путем копирования спектра. Такой трюк уже был использован Kenwood (D.R.I.V.E.) и Pioneer (Legato-Link). Так чем же SBR лучше? Всё просто: в то время как предыдущие аналогичные технологии работали в слепую, SBR располагает данными для лучшего восстановления утраченной части.

На этапе кодирования SBR кодер записывает некоторую информацию, предназначенную для правильной реконструкции на этапе декодирования. Она включает данные о том, из какой части исходного ограниченного по частоте сигнала должны быть восстановлены высокие частоты, а также коэффициенты масштабирования для этих частот. Объем этой информации крайне мал в сравнении с обычным кодированием высоких частот, записывается же она в MP3 файл как вспомогательные данные. Таким образом декодеры с поддержкой SBR смогут эти данные использовать.

Результаты

Прежде всего восстановление по технологии SBR требует больше вычислительных ресурсов. Современные MP3 декодеры с поддержкой данной технологии требуют в 3 раза больше процессорного времени, чем обычные декодеры. Если для компьютера это не проблема, это может быть проблемой для аппаратных декодеров, например, используемых в портативных устройствах.

Для низких битрейтов на слух результат получается очень даже неплохой (преимущества использования SBR на высоких битрейтах сомнительны). Конечно, mp3PRO не обеспечит сравнимое с CDDA качество при битрейте в 64 кбит/с. Но mp3PRO файл с таким битрейтом по качеству примерно соответствует обычному MP3 битрейтом 100 кбит/с, и это вполне хороший результат. Благодаря SBR, mp3PRO может сравниться на низких битрейтах с WMA.