Специалисты Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ) модернизировали технологию сжатия аудио в формате MP3. Инновация обеспечивает сохранение четкости звучания при уменьшении размера файлов на 20%, а в некоторых случаях позволяет сократить объем вдвое без ощутимой потери качества. Тесты с участием слушателей подтвердили, что разница практически незаметна даже при значительном снижении битрейта.
Инновационная технология обработки MP3Исследователи МТУСИ предложили решение, которое поддерживает высокий уровень звучания цифровых записей без увеличения их объема. Напротив, алгоритм дает возможность сократить размер файлов на пятую часть. Традиционные методы сжатия, включая MP3, часто приводят к появлению артефактов, но новый подход минимизирует эти искажения, сохраняя чистоту звука даже при двукратном уменьшении данных.
Разработка особенно эффективна при обработке цифровых аудиозаписей, где традиционно проявляются недостатки, заметные человеческому уху. В отличие от аналоговых технологий, где фоновые шумы менее критичны, цифровой звук требует более тонкой настройки для сохранения естественности.
— Формат MP3, несмотря на широкое применение, имеет существенные ограничения. При преобразовании аналогового сигнала в цифровой (методом ИКМ) на скорости 250–270 Кбит/с теряются важные элементы звуковой палитры — динамические оттенки, влияющие на насыщенность и разборчивость аудио, — пояснили представители университета.
Новый метод демонстрирует впечатляющие результаты даже при скорости 56 Кбит/с — качество звука сопоставимо с базовой 16-битной импульсно-кодовой модуляцией, наиболее распространенным стандартом кодирования. Это подтверждено как инструментальными измерениями, так и субъективными оценками слушателей. Дополнительно ученые запатентовали алгоритм «безискажающего компандирования», который обеспечивает эффективное сжатие без появления шумов при конвертации аналогового сигнала в цифровой.
— Наша технология сокращает динамический диапазон на 10–15 дБ, но сохраняет чистоту звучания. При этом 16-битная запись по качеству приближается к 32-битному исходнику, что компенсирует традиционные недостатки формата, — отметили в МТУСИ.
Таким образом, инновация сохраняет качество звука до момента критического искажения цифрового сигнала — в отличие от аналоговых систем, где шумы воспринимаются как естественный фон. Благодаря этому MP3-файлы при 56 Кбит/с звучат не хуже стандартных записей. Многочисленные тесты подтвердили, что большинство слушателей не замечают различий, подчеркивают разработчики.
Области применения новой технологииЦифровой звук сегодня используется повсеместно: в стриминговых сервисах, аудиокнигах, игровой индустрии, кинопроизводстве, видеосвязи, умных устройствах и даже медицинских слуховых аппаратах, отмечает генеральный директор ST IT Group, эксперт TechNet НТИ Антон Аверьянов.
— Ключевая проблема — потеря тихих звуковых элементов при цифровой обработке. По устаревшим стандартам до 50% аудиоданных могло просто исчезать, а попытки исправить ситуацию приводили к увеличению размера файлов, создавая неудобства для пользователей. Особенно остро эта проблема проявляется при низких битрейтах или ограниченных ресурсах памяти. Результат — характерные искажения: пропадание тихих звуков, посторонние шумы, неестественное «металлическое» звучание. Например, в MP3 на 56–128 Кбит/с теряется половина информации, что делает звук плоским и невыразительным, — пояснил эксперт.
Разработка особенно востребована в звукозаписывающих студиях, стриминговых платформах и компактных устройствах с ограниченной памятью, резюмировал специалист.
Для успешного внедрения технологии важно не только ее массовое распространение, например через музыкальные сервисы, но и совершенствование звуковоспроизводящего оборудования. Современные смартфоны среднего класса уже обладают достойным качеством звука, что создает хорошие перспективы для нового формата, считает директор Центра спортивного программирования Уфимского университета науки и технологий Святослав Пегов.
Как отмечает IT-специалист Иван Калмыков, разработка в области обработки сигналов может стать настоящим прорывом: современные алгоритмы шумоподавления уже позволяют снизить битрейт потокового аудио до 24 Кбит/с без ущерба для разборчивости.
— Перспектива замены MP3 более совершенными алгоритмами выглядит реалистичной. Существующие решения, такие как SoundStream от Google, демонстрируют качество на уровне 128 Кбит/с при скорости всего 3 Кбит/с. Исследования российских ученых в области аудиокоррекции закладывают основу для аналогичных инноваций, — добавил он.
Запатентованные методы предварительной обработки открывают новые возможности для создания компактных аудиоархивов и потоковой передачи высококачественного звука даже при минимальных битрейтах, отмечает ведущий эксперт по ИИ «Университета 2035» Ярослав Селиверстов.
— Возможность передавать 32-битное качество через 16-битный поток — значимое достижение в условиях ограниченных ресурсов. Это особенно актуально для мобильных приложений, облачных хранилищ и систем искусственного интеллекта, где важны и объем данных, и их точность. Подобную разработку можно считать не просто перспективной, а фундаментальной для нового этапа развития цифрового звука, — подчеркнул он.
Особый потенциал имеет технология предварительной обработки сигналов, которая может улучшить качество звучания при низких битрейтах. Это найдет применение в онлайн-вещании, подкастинге и киберспорте, где важна четкость звука без перерасхода трафика. Также перспективно использование новых алгоритмов в студийной работе — например, для сжатия многодорожечных записей без субъективного ухудшения качества, уточняет IT-эксперт кафедры киберспорта университета «Синергия» Даниил Аржаков.
Подобные разработки могут стать основой не только для модернизации MP3, но и для создания новых стандартов кодирования, отвечающих современным требованиям к экономии ресурсов и высокому качеству восприятия. Это особенно актуально в условиях роста потребления медиаконтента и необходимости оптимизации инфраструктуры хранения и передачи данных, заключил специалист.