mp3-Audioformat, das beliebteste
Mit der rasanten Entwicklung der Dateikomprimierungstechnologie ist MP3 heute zum beliebtesten Musikformat geworden.
Hochwertige Musik verbreitet sich mit dem Arrangement von 0 und 1 schnell in alle Teile der Welt und erschüttert die Herzen der Menschen. Was ist MP3? Der vollständige Name von MP3 lautet MPEG Audio Layer 3. Es ist ein effizientes Computer-Audiocodierungsschema, das Audiodateien in kleinere Dateien mit der Erweiterung .MP3 mit einer höheren Komprimierungsrate konvertiert und im Wesentlichen die Klangqualität der Originaldatei beibehält. MP3 ist Teil des ISO/MPEG-Standards. Der ISO/MPEG-Standard beschreibt die Audiokomprimierung unter Verwendung eines hochleistungsfähigen Wahrnehmungscodierungsschemas. Dieser Standard wurde kontinuierlich aktualisiert, um dem Streben nach “hoher Qualität und kleiner Quantität” gerecht zu werden, und hat nun MPEG Layer 1, Layer 2, Layer 3 drei Audiocodierungs- und -decodierungsschemata gebildet. Die Kompressionsrate von MPEG Layer 3 kann von 1:10 bis 1:12 reichen. Eine 1 MB große MP3-Datei kann 1 Minute lang abgespielt werden, während eine 1 Minute lange WAV-Datei in CD-Qualität (44100 Hz, 16 Bit, 2 Kanäle, 60 Sek.) 10 MB Speicherplatz belegt, also sollte die Zeit berechnet werden. Die Wiedergabezeit einer 650 MB MP3-Disc sollte länger sein als 10 Stunden, während die Wiedergabezeit einer CD mit der gleichen Kapazität etwa 70 Minuten beträgt. Die Vorteile von MP3 werden von CD nicht erreicht. 2 Analyse des Prinzips von MP3 2.1 MPEG-Audiostandard MPEG (Moving Picture Experts Group) ist eine Expertengruppe für bewegte Bilder unter ISO, und der von ihr formulierte MPEG-Standard ist in verschiedenen Multimediabereichen weit verbreitet. MPEG-Standards umfassen Video- und Audiostandards, unter denen MPEG-1-, MPEG-2-, MPEG-2-AAC- und MPEG-4-Audiostandards entwickelt wurden. Die MPEG-1- und MPEG-2-Standards verwenden die gleiche Familie von Audio-Codecs: Layer 1, 2 und 3. Eine neue Funktion von MPEG-2 ist die Verwendung von Erweiterungskits mit niedriger Abtastrate, um den Datenverkehr zu reduzieren, und eine weitere Funktion ist die Mehrkanal-Erweiterungskit, das die Anzahl der Hauptkanäle auf fünf erhöht. Fraunhofer IIS und AT&T veröffentlichten 1997 den Standard MPEG-2 AAC (MPEG-2 Advanced Audio Coding), um den Datenverkehr deutlich zu reduzieren. Der von MPEG-2 AAC übernommene MDCT-Algorithmus (Modified Discrete Cosine Transform). Die Abtastfrequenz kann zwischen 8 KHz und 96 KHz liegen, und die Anzahl der Kanäle kann zwischen 1 und 48 liegen. MPEG Audio Layer 1, 2 und 3 verwenden die gleiche Filterbank, Bitstream-Struktur und Header-Informationen, und die Abtastrate beträgt entweder 32 KHz, 44,1 KHz oder 48 KHz. Schicht 1 ist für digitales Kompressionsband DCC (Digital Compact Cassette) ausgelegt, die Datenrate beträgt 384 kbps, und Schicht 2 ist ein Kompromiss zwischen Komplexität und Leistung eingegangen, und die Datenrate wurde auf 256 kbps bis 192 kbps reduziert. Layer 3 wurde von Anfang an für niedrige Datenraten entwickelt, und die Datenrate beträgt 128 Kbps-112 Kbps. Layer 3 fügt MDCT-Transformation hinzu, wodurch seine Frequenzauflösung 18-mal höher ist als die von Layer 2. Layer 3 verwendet auch Informationsmittelung ähnlich wie MPEG Video-Entropie-Codierung zur Reduzierung redundanter Informationen. Die überwiegende Mehrheit von MP3 verwendet den MPEG-1-Standard. 2.2 Der Zweck der Audiokomprimierung Das MP3-Format begann Mitte der 1980er Jahre, und das Fraunhofer-Institut in Erlangen, Deutschland, engagierte sich für eine hochwertige Audiocodierung mit niedriger Datenrate. Schauen wir uns ein Beispiel an: Sie möchten einen etwa 4 Minuten langen Song Ihrer Wahl sampeln, auf einer Disc speichern und im WAV-Format in CD-Qualität mit einer Abtastrate von 44,1 kHz sampeln, was bedeutet, dass Sie 44100 pro Sekunde empfangen . , Stereo, jede Sample-Datengröße beträgt 16 Bit (2 Byte), der von diesem Song belegte Speicherplatz beträgt also: 44100 x 2 Kanäle x 2 Byte x 60 Sekunden x 4 Minuten = 40,4 MB Wenn Sie diesen Song aus dem Internet herunterladen, gehen Sie davon aus, dass die Übertragungsgeschwindigkeit 56 kbps beträgt , die Downloadzeit beträgt: 40,4 x 106 x 8/56 x 103 x 60 = 96 Minuten. Selbst ein 1M-Breitbandnetz benötigt mehr als 5 Minuten. Es ist ersichtlich, dass die Audiokomprimierung besonders wichtig ist, um den Speicherplatz von Audiodaten zu reduzieren. 2.3 MP3-Codierung und -Decodierung Die MP3-Audiokomprimierung umfasst die Codierung und Decodierung in zwei Teilen. Beim Codieren werden die Daten in einer WAV-Datei in einen stark komprimierten Bitstream umgewandelt, und beim Decodieren wird der Bitstream genommen und in eine WAV-Datei rekonstruiert. MP3 verwendet einen Verzerrungsalgorithmus namens Perceptual Audio Coding. Der Frequenzbereich des vom menschlichen Ohr wahrgenommenen Schalls reicht von 20 Hz bis 20 kHz. MP3 schneidet viele redundante und irrelevante Signale heraus.
