mp3-Komprimierungsartefakte

Der Komprimierungsalgorithmus einer MP3.

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Der Komprimierungsalgorithmus einer MP3.

Neben den physiologischen Baueigenschaften des menschlichen Ohrs spielt auch die Funktion des Gehirns eine sehr wichtige Rolle.

Mp3 compression algorithm

Die Tonhöhe im Klang wird durch den Grundton bestimmt, während die Klangfarbe durch die Obertöne bestimmt wird, und das menschliche Gehirn wird automatisch den Grundton vervollständigen, selbst wenn der Grundton nicht existiert. Beispielsweise beträgt die Bandbreite eines Telefons nur 300 bis 3200 Hz, aber wenn wir einem Mann mit einem Grundton von 120 Hz beim Telefonieren zuhören, können wir immer noch seinen korrekten Ton hören und werden einen Jungen nicht mit einem Mädchen verwechseln . . .

Wir wissen immer noch nicht, wie das Gehirn mithilfe komplexer Berechnungen diesen nicht vorhandenen Ton rekonstruiert.

PS Fügen Sie ein kleines visuelles Osterei hinzu, können Sie sehen, was an diesem Bild seltsam ist?

(Bitte lesen Sie die Antwort bis zum Ende)

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_ Ihre Vision ~ erstaunlich! Der menschliche Körper hat immer noch zu viele unbekannte magische Eier, die darauf warten ausgegraben zu werden~~

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Der Komprimierungsalgorithmus einer MP3.

Mp3 compression algorithm

Die Geburt des MP3-Kompressionsalgorithmus ist Unsinn der menschlichen Organe im digitalen Zeitalter. Der gesamte Algorithmus ist nicht um die Mathematik herum verbessert, sondern eher dahingehend optimiert, wie man das menschliche Hörorgan täuscht.

Dieser Algorithmus ist also sehr merkwürdig, Baidu hat nach langer Zeit endlich Informationen gefunden und hat ein wenig Verständnis für sein Prinzip, also notieren Sie es bitte.

Grundprinzip
Es gibt einen speziellen Schattierungseffekt auf das menschliche Gehörmodell.
Die Rolle der Cochlea ist die eines Spektrumanalysators, der Schallwellen in Signale unterschiedlicher Frequenzen umwandelt. Die Zottenzellen an jedem bestimmten Ort werden durch eine bestimmte Frequenz stimuliert, aber wenn die Basilarmembran zu Schwankungen führt, werden auch die Zottenzellen um sie herum stimuliert. Das heißt, wenn es eine Frequenz mit hoher Lautstärke und gleichzeitig eine relativ schwache Frequenz in der Nähe gibt, wird der Ton der relativ schwachen Frequenz von dem relativ lauten Ton überdeckt, und unsere menschlichen Ohren haben keine Möglichkeit um den Ton zu unterscheiden Es gibt einen anderen Ton mit einer schwächeren Frequenz.

Für das menschliche Ohr ändern sich die Wahrnehmungseigenschaften von Schall nicht auf einer linearen Frequenzskala (das menschliche Gehör ist nicht so gut), sondern können in einer Reihe von begrenzten Frequenzbändern ausgedrückt werden, die als kritische Frequenzbänder bezeichnet werden. Einfach ausgedrückt ist das gesamte Frequenzband in mehrere Segmente unterteilt, und in jedem Frequenzband ist die Hörwahrnehmung des menschlichen Ohrs gleich, dh die psychoakustischen Eigenschaften sind gleich.
Dann kann nach diesem Prinzip die mp3-Kompressionsarbeit einfach in zwei Teile geteilt werden:

Der erste Schritt: Aufteilung der Original-Audiodaten in mehrere unterkritische Frequenzbänder nach bestimmten Prinzipien;

Schritt 2: Analysieren Sie das Frequenzspektrum gemäß dem psychoakustischen Modell, um die Maskierungseffektkurve zu finden. Dann wird gemäß dieser Kurve jedes Subfrequenzband separat quantisiert, und schließlich liegt die Komprimierung des Audios unterhalb der Maskierungseffektkurve.

Auf diese Weise wird eine MP3-Komprimierung durchgeführt. Und es ist überraschend, dass mp3 in der digitalen Welt wirklich komprimiert wird, aber für die menschliche Wahrnehmung zur Kompression ohne Verzerrung gehört.

Wie funktioniert MP3?

mp3 compression

1. Der gebräuchliche Name für tragbare MP3-Player. ein tragbarer Player
Wird verwendet, um Musik im MP3-Format abzuspielen (jetzt kompatibel mit WMA, WAV und anderen Formaten).

MP3 Compression

Der tragbare MP3-Player wurde ursprünglich von den Koreanern Wenguang Su und Huang Dingxia (Moon & Hwang) entwickelt, 1997 erfunden und für verwandte Patente angemeldet. Detaillierte Erklärung der
Technologieentwicklung des MP3-Formats Format, das darauf ausgelegt ist, die Menge an Audiodaten drastisch zu reduzieren, während für die meisten Benutzer die Wiedergabequalität gegenüber dem ursprünglichen unkomprimierten Audio nicht merklich verschlechtert wird. Es wurde 1991 von einer Gruppe von Ingenieuren der Forschungsorganisation der Fraunhofer-Gesellschaft in Erlangen, Deutschland, erfunden und standardisiert. MPEG-1 Audio Layer 3, oft als MP3 bezeichnet, ist heute eines der beliebtesten Formate für verlustbehaftete Komprimierung und digitale Audiocodierung. Es gibt keinen merklichen Abfall der Tonqualität im Vergleich zum ursprünglichen unkomprimierten Audio. Es wurde 1991 von einer Gruppe von Ingenieuren der Forschungsorganisation der Fraunhofer-Gesellschaft in Erlangen, Deutschland, erfunden und standardisiert. Allgemeine Informationen MP3 ist ein Datenkompressionsformat. Es verwirft Audiodaten der Pulscodemodulation (PCM), die für das menschliche Ohr nicht wichtig sind (ähnlich wie JPEG eine verlustbehaftete Bildkomprimierung ist), was zu einer viel kleineren Dateigröße führt. Bei MP3 werden verschiedene Techniken verwendet, einschließlich Psychoakustik, um zu bestimmen, welche Teile des Audios verworfen werden können. MP3-Audio kann mit unterschiedlichen Bitraten komprimiert werden, was eine Vielzahl von Kompromissen zwischen Datengröße und Klangqualität bietet. Das MP3-Format verwendet einen hybriden Konvertierungsmechanismus, um das Zeitbereichssignal in das Frequenzbereichssignal umzuwandeln: * 32-Band Polyphase Integrating Filter (PQF)
* Modifizierter diskreter Kosinusfilter mit 36 oder 12 Abgriffen (
MDCT); jede Teilbandgröße ist unabhängig zwischen 0…1 und 2…31 wählbar. Aufgrund der beispiellosen Popularität von MP3 ist der Erfolg eines anderen Formats jedoch derzeit unwahrscheinlich. MP3 bietet nicht nur umfangreiche Unterstützung für Client-Software, sondern auch viel Hardware-Unterstützung, wie z. B. tragbare Mediaplayer (bezieht sich auf MP3-Player), DVD- und CD-Player.
Die Entwicklung von
Die MPEG-1 Audio Layer 2-Codierung begann mit dem Digital Audio Broadcasting (DAB) der Deutschen Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt (später Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Deutsches Weltraumzentrum), das von Egon Meier-Project Engelen verwaltet wird. Dieses Projekt wird von der Europäischen Union als EUREKA-Forschungsprojekt finanziert und sein Name ist allgemein als EU-147 bekannt. Der Studienzeitraum für EU-147 war von 1987 bis 1994.
Bis 1991 gab es bereits zwei Vorschläge: Musicam (genannt Layer 2) und ASPEC (Adaptive Spectrum Sensing Entropy Coding). Das von Philips aus den Niederlanden, CCETT aus Frankreich und dem Institut für Rundfunktechnik aus Deutschland vorgeschlagene Musicam-Verfahren wurde aufgrund seiner Einfachheit, Robustheit gegenüber Fehlern und des geringeren Rechenaufwands bei hochqualitativer Komprimierung ausgewählt. Das auf Subband-Codierung basierende Musicam-Format ist ein Schlüsselfaktor bei der Bestimmung des MPEG-Audiokompressionsformats (Abtastrate, Rahmenstruktur, Datenkopf, Abtastpunkte pro Rahmen). Diese Technologie und ihre Designphilosophie sind vollständig in die Definition der Formate ISO MPEG Audio Layer I, II und später Layer III (MP3) integriert. Der Standard wurde von Leon van de Kerkhof (Schicht I) und Gerhard Stoll (Schicht II) unter der Federführung von Prof. Mussmann (Universität Hannover) entwickelt.
Eine Arbeitsgruppe bestehend aus Leon Van de Kerkhof aus den Niederlanden, Gerhard Stoll aus Deutschland, Yves-François Dehery aus Frankreich und Karlheinz Brandenburg aus Deutschland nahm Designideen von Musicam und ASPEC auf und fügte ihre eigenen Designideen hinzu, um MP3 zu entwickeln, das abgespielt werden kann MP2. Tonqualität von 192kbit/s bis 128kbit/s.
Alle diese Algorithmen wurden schließlich 1992 Teil der ersten Gruppe von MPEG-Standards, MPEG-1, was zum 1993 veröffentlichten internationalen Standard ISO/IEC 11172-3 führte. Weitere Arbeiten zu MPEG-Audio wurden schließlich Teil von MPEG-2 Standard, eine zweite Gruppe von MPEG-Standards, die 1994 entwickelt wurde und offiziell als ISO/IEC 13818-3 bekannt ist und erstmals 1995 veröffentlicht wurde.
Die Kompressionseffizienz eines Encoders wird normalerweise durch die Bitrate definiert, da die Kompressionsrate von der Anzahl der Bits abhängt.