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MP3: vollständige Analyse des Audioformats

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MP3: vollständige Analyse des Audioformats

WMA: WMA ist das von Microsoft entwickelte Dateiformat Windows Media Audio.

WMA richtet sich nicht an den freien Markt, sondern an das Netzwerk! Konkurrent ist die im Online-Medienmarkt bekannte Real Networks. Microsoft behauptet, dass WMA bei einer Bitrate von nur 64 kbps eine Klangqualität ähnlich der von CD erreichen kann. Im Gegensatz zur vorherigen Kodierung unterstützt WMA die Antikopierfunktion. Unterstützt das Hinzufügen von Schutz über den Windows Media Rights Manager, der die Wiedergabezeit, die Anzahl der Wiedergabezeiten und sogar die Wiedergabemaschine usw. einschränken kann. WMA unterstützt Streaming-Technologie, d. h. Wiedergabe während des Lesens, sodass WMA problemlos Online-Streaming realisieren kann. Da es sich um ein Microsoft-Meisterwerk handelt, hat Microsoft die Unterstützung für WMA in Windows hinzugefügt. WMA hat hervorragende technische Eigenschaften. Mit energischer Werbung wurde dieses Format von immer mehr Menschen akzeptiert.

WAV: Dies ist ein altes Audiodateiformat, das von Microsoft entwickelt wurde. WAV ist ein Dateiformat, das der PIFF Resource Interchange File Format-Spezifikation entspricht. Alle WAVs haben einen Dateiheader, die Kodierungsparameter dieses Dateiheaders für Audiostreams. WAV hat keine strenge Regulierung für die Codierung von Audiostreams.Neben PCM können fast alle Codierungen, die die ACM-Spezifikation unterstützen,WAV-Audiostreams codieren. Viele Freunde haben dieses Konzept nicht. Nehmen wir AVI als Beispiel, denn AVI und WAV sind in der Dateistruktur sehr ähnlich, aber AVI hat einen Videostream mehr. Es gibt viele Arten von AVIs, mit denen wir in Kontakt gekommen sind, daher müssen wir oft einige Decoder installieren, um einige AVIs anzusehen. DivX, mit dem wir viel in Kontakt gekommen sind, ist eine Art Videokodierung. AVI kann DivX-Codierung verwenden, um Videostreams zu komprimieren, und natürlich können wir auch andere Code-Komprimierung verwenden. In ähnlicher Weise kann WAV auch eine Vielzahl von Audiocodecs verwenden, um seinen Audiostream zu komprimieren, aber wir verwenden normalerweise WAV, dessen Audiostream durch PCM-Codierung verarbeitet wird, aber das bedeutet nicht, dass WAV nur PCM-Codec verwenden kann, es ist auch möglich MP3-Codec. in WAV Genau wie AVI können Sie diese WAVs genießen, solange das entsprechende Decode installiert ist. Auf der Windows-Plattform ist WAV basierend auf PCM-Codierung das am besten unterstützte Audioformat. Alle Audio-Software kann es perfekt unterstützen. Da es höhere Anforderungen an die Klangqualität erfüllen kann, ist WAV auch das bevorzugte Format für die Musikerstellung und -bearbeitung. Geeignet zum Aufbewahren von Musikmaterial. Daher wird WAV auf Basis der PCM-Kodierung als Zwischenformat verwendet und häufig bei der Konvertierung anderer Kodierungen, wie z. B. MP3 in WMA, verwendet.

Ogg Vorbis: Der sogenannte MP3-Killer! Was ist der Ursprung von Ogg Vorbis? OGG ist der Projektname eines großen Multimedia-Entwicklungsprogramms, das die Codierungsentwicklung in Aspekten wie Video und Audio beinhalten wird. Der ganze Zweck des OGG-Projektplans besteht darin, eine völlig kostenlose Mediencodierungslösung für jedermann bereitzustellen! Die Überzeugung von OGG lautet: OFFEN! FREI! Das Wort Vorbis ist der Name einer „Playboy“-Figur in dem Fantasy-Roman „Small Gods“ von Terry Platjat. Dieser Begriff wurde zum offiziellen Namen für die Audiocodierung im OGG-Projekt. Derzeit wurde Vorbis erfolgreich entwickelt und ein Encoder entwickelt. Ogg Vorbis ist ein hochwertiges Audiokodierungsschema. Offizielle Daten zeigen, dass Ogg Vorbis bei relativ niedrigen Datenraten eine bessere Klangqualität als MP3 erreichen kann. Diese Ogg-Vorbis-Kodierung ist auch viel fortschrittlicher als MP3, das in den 1990er Jahren erfolgreich entwickelt wurde, und kann mehrere Kanäle unterstützen. Was bedeutet das? Das bedeutet, dass Ogg Vorbis alle Kanäle mit Unterstützung von SACD, DTSCD, DVD AUDIO-Ripping-Software (derzeit gibt es keine solche Software) kodieren kann, statt MP3 kann es nur 2 Kanäle kodieren. Der Aufstieg der Mehrkanalmusik hat revolutionäre Veränderungen in der Wertschätzung von Musik mit sich gebracht, insbesondere wenn man die Symphonie schätzt, wird sie ein stärkeres Gefühl der Präsenz bringen. Diese revolutionäre Änderung kann nicht an MP3 angepasst werden. Wie MP3 ist Ogg Vorbis ein flexibler und offener Audiocodec, der erhebliche Klangqualitätsanpassungen und weitere Algorithmusverbesserungen ermöglicht, sobald der Codec korrigiert wurde. Daher wird die Klangqualität immer besser, genau wie bei MP3.

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MP3: vollständige Analyse des Audioformats

Obwohl die MP3-Technologie jetzt vollständig offenbart wurde, haben ihre spezifischen technischen Details immer noch eine gewisse Tiefe.

Daher wird dieser Editor einige Technologien ausführlich erklären und hoffen, dass Internetnutzer darüber lachen werden.

Abtastrate:

Ein digitales Audiosystem reproduziert den Originalton, indem es die Wellenform der Schallwelle in eine Reihe binärer Daten umwandelt. Die für diesen Schritt verwendete Ausrüstung ist ein Analog-Digital-Wandler (A/D), der die Schallwelle mit einer Rate von Zehntausenden von Malen pro Sekunde abtastet. , zeichnet jedes Sample den Zustand der ursprünglichen analogen Schallwelle zu einem bestimmten Zeitpunkt auf, der als Sample bezeichnet wird.

Eine Reihe von Samples kann verbunden werden, um eine Schallwelle zu beschreiben. Die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde wird als Abtastrate oder Abtastrate bezeichnet, und die Einheit ist HZ (Hertz). Je höher die Abtastrate, desto höher kann die Frequenz der Schallwelle beschrieben werden. Jedem Abtastsystem wird ein bestimmtes Speicherbit (Anzahl von Bits) zugeordnet, um den Schallwellenamplitudenzustand der Schallwelle auszudrücken, was als Abtastauflösung oder Abtastgenauigkeit bezeichnet wird. Erhöhen Sie den Dynamikbereich von 6 dB, dh den Dynamikbereich von 6 dB, ein digitales 2-Bit-Audiosystem drückt Tausende von Zuständen aus, dh den Dynamikbereich von 12 dB, und so weiter. Wenn Sie die Anzahl der Bits weiter erhöhen, erhöht sich die Abtastgenauigkeit sehr schnell. Es kann berechnet werden, dass 16 Bit 65536 Zustände ausdrücken können, was 96 db entspricht, und 20 Bit 1048576 Zustände ausdrücken können, was 120 db entspricht. 24bit kann bis zu 16777216 Zustände ausdrücken. Entsprechend dem Dynamikbereich von 144 dB ist die Wiederherstellung von Schallwellen umso feiner, je höher die Abtastgenauigkeit ist. (Hinweis: Der Dynamikbereich bezieht sich auf den Bereich des Tons vom schwächsten bis zum lautesten.) Der Hörbereich des menschlichen Ohrs beträgt normalerweise 20 Hz bis 20 kHz.

Gemäß dem Abtasttheorem von Nyquist kann das Abtasten mit der doppelten Frequenz einer Sinuswelle die Wellenform vollständig wiederherstellen, sodass die Abtastfrequenz einer digitalen Aufzeichnungswelle direkt mit ihrer Abtastrate verbunden ist. Zum Beispiel kann eine Abtastung mit einer Abtastfrequenz von 44,1 KHZ die höchste Frequenz von 22,05 KHZ wiederherstellen — dieser Wert ist etwas höher als die Hörgrenze des menschlichen Ohrs (Hinweis: MD kann aufgezeichnet werden, bitte z. B. die Abtastrate von R900 ist 44,1 KHZ, es hat auch einen Abtastfrequenzkonverter, der die Eingangsfrequenz von 32 KHz/44,1 KHZ/48 KHZ in die Standard-Abtastrate des Geräts von 44,1 KHZ umwandeln kann.Die Bildwiederholfrequenz reicht aus, um den Ton wirklich aufzunehmen und wiederzugeben, den jeder unterscheiden kann , so dass die Sampling-Spezifikation von CD-Audio als 16 Bit 44 KHZ definiert ist, selbst wenn die 16-Bit-Aufnahme tatsächlich mit hochpräzisen elektronischen Komponenten erfolgt, die im wirklichen Leben in der idealsten Umgebung fast unmöglich herzustellen sind, gibt es immer noch Probleme wie Tonfilterung und Positionierung Menschen können immer noch so viele winzige Verzerrungen erkennen Viele professionelle digitale Audiosysteme haben 18-Bit oder sogar 24-Bit für Aufnahme und Wiedergabe verwendet.

Bestehende Stichprobenverfahren:

MP3: Der vollständige Name von MP3 sollte MPEG1 Layer 3 Audiodatei lauten MPEG (Moving Picture Experts Group) wird ins Chinesische als Moving Picture Experts Group übersetzt, was sich auf den Komprimierungsstandard für bewegte Videos bezieht. Die MPEG-Audiodatei ist der Tonteil im MPEG1-Standard. Es wird als MPEG-Audio-Layer bezeichnet, das je nach Komprimierungsqualität und Codierungskomplexität in drei Schichten unterteilt ist, nämlich Layer-1, Layer2, Layer3, und den drei Audiodateien MP1, MP2 bzw. MP3 entspricht. , und verwenden Sie unterschiedliche Ebenen für unterschiedliche Zwecke. Je höher die Stufe der MPEG-Audiocodierung, desto komplexer der Encoder und desto höher das Komprimierungsverhältnis.Das Komprimierungsverhältnis von MP1 und MP2 beträgt 4:1 bzw. 6:1-8:1, während das Komprimierungsverhältnis das Komprimierungsverhältnis von MP3 ist bis 10:1-12:1, d. h. eine Minute Musik in CD-Qualität benötigt ohne Komprimierung 10 MB Speicherplatz, nach Codierung mit MP3-Komprimierung nur etwa 1 MB. MP3 verwendet jedoch ein verlustbehaftetes Komprimierungsverfahren für Audiosignale. Um den Grad zu reduzieren

Wie unterscheidet sich MP3 von AAC?

Mp3 vs Aac

Die Leute bezeichnen jede Musikdatei oft als „MP3“, aber das ist nicht genau. MP3 ist ein bestimmter Typ von Audiodatei und nicht alle digitalen Audiodateien sind MP3s. Wenn Sie ein iPhone oder ein anderes Apple-Gerät verwenden, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass der größte Teil Ihrer Musik überhaupt nicht im MP3-Format vorliegt.

Mp3 vs Aac

Was für Dateien sind also Ihre digitalen Songs? Dieser Artikel behandelt die Details des MP3-Dateityps, des fortschrittlicheren AAC-Formats, das von Apple verwendet wird, und einiger anderer gebräuchlicher Audiodateitypen, die mit iPhones und iPods verwendet und nicht verwendet werden.

Was ist MP3 und wie funktioniert MP3?

MP3 ist ein Akronym für MPEG-2 Audio Layer 3. Es ist ein digitaler Medienstandard, der von der Moving Picture Experts Group (MPEG) entwickelt wurde, einer Branchenorganisation, die technische Standards erstellt. im Vergleich zu demselben Song, der in einem Audioformat in CD-Qualität gespeichert ist, wie z. B. WAV, im MP3-Format

Songs nehmen weniger Platz ein (dazu später mehr). Sie tun dies, indem sie die Daten im Song komprimieren. Beim Komprimieren eines Songs in MP3 werden Teile der Datei entfernt, die das Hörerlebnis nicht beeinträchtigen, normalerweise die sehr lauten und sehr leisen Teile des Audios. MP3 ist als „verlustbehaftetes“ Komprimierungsformat bekannt, da einige Daten entfernt wurden und MP3 nicht so klingt wie die Version in CD-Qualität. Der Verlust einiger Teile des Audios hat einige Audiophile dazu veranlasst, MP3s dafür zu kritisieren, dass sie das Hörerlebnis beeinträchtigen, obwohl viele den Unterschied nicht erkennen können.

Da MP3s komprimiert sind, können mehr MP3-Dateien auf demselben Speicherplatz gespeichert werden als Dateien in einem verlustfrei komprimierten Format. Im Allgemeinen nehmen MP3s etwa 10 % des Speicherplatzes einer Audiodatei in CD-Qualität ein. Wenn also die Version des Songs in CD-Qualität 10 MB groß ist, wird die MP3-Version etwa 1 MB groß sein (dies kann je nach Ihren Audiocodierungseinstellungen geändert werden).

Bitrate und MP3 verstehen
Die Audioqualität von MP3 (und allen digitalen Musikdateien) wird anhand ihrer Bitrate gemessen. Eine höhere Bitrate bedeutet, dass die Datei mehr Daten enthält und MP3s besser klingen. Die gebräuchlichsten Bitraten sind 128 kbps, 192 kbps und 256 kbps.

MP3 verwendet zwei Bitraten: konstante Bitrate (CBR) und variable Bitrate (VBR). Viele moderne MP3-Dateien verwenden VBR, wodurch die Datei kleiner wird, indem Teile des Songs mit einer niedrigeren Bitrate und Teile des Songs mit einer höheren Bitrate codiert werden. Beispielsweise ist ein Abschnitt eines Songs mit nur einem Instrument einfacher und kann mit einer niedrigeren Bitrate codiert werden. Einige Liedteile mit komplexeren Instrumenten erfordern weniger Komprimierung, um die gesamte Klangpalette zu erfassen. Durch Ändern der Bitrate kann die Gesamtklangqualität der MP3 hoch gehalten werden, während die Dateigröße weiter reduziert werden kann.

Audiokomprimierung, wie es funktioniert Teil 4

Audio compression

Andere Unterteilungen von Kompressionsverfahren.

Audio compression

Auf dem Gebiet der Audiokomprimierung gibt es zwei Komprimierungsverfahren, verlustbehaftete Komprimierung und verlustfreie Komprimierung. Häufig gesehene MP3, WMA, OGG werden als verlustbehaftete Komprimierung bezeichnet. Wie der Name schon sagt, reduziert die verlustbehaftete Komprimierung die Audio-Samplerate und Bitrate, und die ausgegebene Audiodatei ist kleiner als die Originaldatei. Eine andere Audiokomprimierung wird als verlustfreie Komprimierung bezeichnet, worüber wir sprechen. Die verlustfreie Komprimierung kann die Lautstärke der Audiodatei unter der Prämisse, 100 % aller Daten in der Originaldatei zu speichern, auf eine kleinere Größe komprimieren, und nach der Wiederherstellung der komprimierten Audiodatei kann sie dieselbe Größe und dieselbe Bitrate wie die Quelle erreichen Datei. Zu den verlustfreien Komprimierungsformaten gehören APE, FLAC, WavPack, LPAC, WMALossless, AppleLossless, La, OptimFROG, Shorten, während gängige und herkömmliche verlustfreie Komprimierungsformate nur APE und FLAC sind. [1]
Hauptklassifikationen und typische Vertreter von Audiokomprimierungsalgorithmen.Streaming bearbeiten
Allgemein können Audiokomprimierungstechniken in zwei Kategorien eingeteilt werden: verlustfreie Komprimierung und verlustbehaftete Komprimierung, und gemäß unterschiedlichen Komprimierungsschemata können sie in Zeitdomänenkomprimierung, Transformationskomprimierung und Zeitdomänenkomprimierung, Teilband sowie unterteilt werden hybride Komprimierung, bei der mehrere Technologien miteinander kombiniert werden. Verschiedene Komprimierungstechniken weisen große Unterschiede in der Algorithmuskomplexität (einschließlich Zeitkomplexität und Raumkomplexität), Audioqualität, Algorithmuseffizienz (dh Komprimierungsverhältnis) und Codec-Verzögerung auf. Auch die Anwendungen verschiedener Komprimierungstechniken sind unterschiedlich.
Zeitbereichskomprimierungstechnologie (oder Wellenformcodierung)
Es verarbeitet direkt die Abtastwerte des Audio-PCM-Codestroms und komprimiert den Codestrom mithilfe von Stilleerkennung, nichtlinearer Quantisierung und Differenz. Gemeinsame Merkmale dieser Art von Komprimierungstechnologie sind eine geringe Algorithmuskomplexität, durchschnittliche Klangqualität, ein kleines Komprimierungsverhältnis (CD-Qualität > 400 kbps) und die kürzeste Codec-Verzögerung (im Vergleich zu anderen Technologien). Diese Art von Komprimierungstechnologie wird im Allgemeinen für Anwendungen mit Sprachkomprimierung und niedriger Bitrate (kleine Quellsignalbandbreite) verwendet. Die Zeitbereichskomprimierungstechnologie umfasst hauptsächlich G.711, ADPCM, LPC, CELP und Blockkomprimierungstechnologie, die auf diesen Technologien entwickelt wurde, wie z. B. NICAM, Subband ADPCM (SB-ADPCM)-Technologie.
Subband-Komprimierungstechnologie
Die Subband-Codierungstheorie wurde erstmals 1976 von Crochiere et al. vorgeschlagen. Die Grundidee besteht darin, das Signal in die Summe der Komponenten in mehrere Subbänder zu zerlegen und dann unterschiedliche Komprimierungsstrategien für jede Subbandkomponente gemäß ihren unterschiedlichen Layoutmerkmalen anzuwenden, um die Coderate zu reduzieren . Die unten beschriebene übliche Teilbandkompressionstechnologie und Transformationskompressionstechnologie basieren auf dem menschlichen Wahrnehmungsmodell (psychoakustisches Modell) des Tonsignals und der Quantisierungsreihenfolge der Teilbandabtastwerte oder der Abtastwerte. Der Frequenzbereich wird durch Analysieren des Spektrums des Signals bestimmt . andere Parameter ausgewählt werden, so dass es auch als wahrnehmungsbezogene Kompressionscodierung (Perceptual) bezeichnet werden kann. Im Vergleich zur Time-Domain-Kompressionstechnik sind diese beiden Kompressionsverfahren deutlich aufwendiger, gleichzeitig wird aber auch die Codiereffizienz und Tonqualität stark verbessert und die Codierverzögerung entsprechend erhöht. Im Allgemeinen ist die Komplexität der Teilbandcodierung etwas geringer als die der Transformationscodierung, und die Codierungsverzögerung ist relativ kurz.
Standardisierung der Audiokomprimierungstechnologie und MPEG-1-Übertragung
Da die digitale Audiokompressionstechnologie ein breites Anwendungsspektrum und gute Marktaussichten hat, scheuen einige Forschungsinstitute und Unternehmen keine Mühe, ihre eigenen proprietären Technologien und Produkte zu entwickeln. Die Standardisierung dieser Audiokompressionstechniken ist sehr wichtig. Ein großer Erfolg bei der Standardisierung der Audiokomprimierung ist MPEG-1 Audio (ISO/IEC11172-3). In MPEG-1 sind drei Modi für die Audiokomprimierung spezifiziert, nämlich Schicht I, Schicht II (dh MUSICAM, auch bekannt als MP2) und Schicht III (auch bekannt als MP3). die drei Modi