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Was ist MP3?

“MP3” wird häufig in Audioplayern verwendet. Der offizielle Name ist “MPEG-1 Audio Layer III”, das Audioformat für MPEG-1. Das MP3-Format selbst wird parallel zu MPEG als Videoformat standardisiert und wird 1992 als “ISO / IEC IS 11172-3 (MPEG-1 Audio)” standardisiert.

Danach werden MP3s “wie besehen” unter Enthusiasten verteilt, aber dies war kein großer Fortschritt seit der Einführung des tragbaren “mpman” -Audioplayers, der 1998 von SAEHAN International in Südkorea auf den Markt gebracht wurde. Durch die Kombination dieses Players, der Musikdaten über das Internet herunterladen und abspielen kann, mit Napster, das 1999 erschien, der Szene der tragbaren Audioplayer, die früher Kassetten, CDs, MDs usw. es wird sich komplett ändern.

MP3s können auch die Originaldaten auf weniger als ein Zehntel reduzieren. Zum Beispiel ist es möglich geworden, eine einstündige Musik-CD auf etwa 40 MB zu komprimieren, und mit Napster usw. haben wir einen neuen Bedarf für die gemeinsame Nutzung von Musik zwischen Benutzern geschaffen. Danach bleiben MP3s trotz diverser “RIAA (Recording Industry Association of America)”-Verfahren und des Aufkommens von Nachfolgeformaten vieler Hersteller ein weit verbreitetes Audio. Es wird immer noch als Format verwendet.

■ MPEG

Um das Funktionsprinzip von MP3 zu verstehen, erklären wir uns zunächst “MPEG Audio” selbst. Ein Merkmal von MPEG Audio ist, dass es die Hörpsychologie, die untere Hörgrenze des Hörens und den Maskierungseffekt verwendet.

Beginnen wir mit dieser minimalen hörbaren Grenze. Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass Menschen Töne im Bereich von 20 Hz bis 20 kHz hören können. Natürlich ist dies ein durchschnittlicher Wert, und einige Leute können einen größeren Bereich hören, während andere nur einen engeren Bereich hören, aber diesmal lasse ich ihn fallen.

Wenn Sie also einen Ton im Bereich von 20 Hz bis 20 KHz hören können, ist dies nicht der Fall. Die untere hörbare Grenzkurve ist in Fig. 1 gezeigt, und es ist möglich, sogar einen ziemlich leisen Ton um 2 kHz zu hören, aber bei Frequenzen darüber oder darunter hört man, dass er nicht besonders laut ist. .

Vielleicht haben Sie schon einmal den Begriff “Lautstärkekurve” gehört, die in Abbildung 1 gezeigte Kurve. Daher hat das menschliche Ohr, selbst wenn es eine Schallquelle gibt, die in einem weiten Bereich von Bässen bis Höhen tönt (Abb. 2), die charakteristisch, dass es nur mit hängenden Enden zu hören ist (Abb. 3). Indem man sich dies zunutze macht und alle unhörbaren Frequenzdaten weglässt, wird ein hohes Maß an Komprimierung ermöglicht.

Maskierungseffekt

Der Maskierungseffekt ist ein weiteres Phänomen. Wenn beispielsweise ein sehr lauter Ton mit einer bestimmten Frequenz erzeugt wird, wird davor und danach ein bestimmter Bereich namens “Critical Band” erstellt. Und Sie werden keinen der anderen Sounds dieser kritischen Band hören.

Wenn Ton A erzeugt wird, ist der abfallende Bereich, der sich bis zu den Vorher- und Nachher-Frequenzen erstreckt, das kritische Band. Ich kann den Teil des B-Sounds, der aus dem Critical Band herausragt, problemlos hören, aber ich kann den C-Sound nicht hören, der vollständig in das Critical Band passt.

Bei MPEG Audio wird die Komprimierungseffizienz weiter verbessert, indem Tondaten weggelassen werden, die aufgrund dieses kritischen Bands wie zuvor nicht gehört werden können. Der Maskierungseffekt selbst wirkt übrigens nicht nur in Richtung der Frequenz, sondern auch in Richtung der Zeitachse. Mit anderen Worten, nicht nur unmittelbar nachdem ein lauter Ton erzeugt wird, sondern auch kurz davor, können Sie aus irgendeinem Grund keinen kleinen Ton hören. Dies wird als temporärer Maskierungseffekt bezeichnet, aber in Abbildung 5 werden Ton B und Ton C unhörbar. Dies ist auch für die Datenkomprimierung wirksam.