PRINZIPIEN DES MP3-FORMATS ENCODIEREN.
MP3 oder MPEG-1, 2 und 2.5 Layer 3 ist einer der beliebtesten und am weitesten verbreiteten Standards zum Speichern von Audiodaten.
In diesem Artikel werden wir uns nicht mit der Geschichte der Entstehung und Weiterentwicklung befassen, sondern die Grundprinzipien des Standards und Beispiele für dessen Umsetzung betrachten.
Der MP3-Standard legt keinen spezifischen Komprimierungsalgorithmus zum “Codieren” der Quelldaten fest, sondern beschreibt das Wesentliche der möglichen Methoden.
Die Qualität des erhaltenen Ergebnisses hängt von der Modifikation des verwendeten Algorithmus ab, der in ein beliebiges Codierungsprogramm des “Codecs” eingebettet ist, und von der Qualität der ursprünglichen Audiodaten.
Es gibt 3 häufigste Änderungen des MP3-Formats, die sich in den Komprimierungsverhältnisparametern der ursprünglichen Audiodaten unterscheiden.
Name
Änderung der Regel
Datenrate pro Sekunde (Bitrate) Mögliche Abtastraten
MPEG-1-Schicht 3
32 – 320 kbps 32000 Hz
44100 Hz
48000 Hz
MPEG-2 Layer 3 16 – 160 kbps 16000 Hz
22050 Hz
24000 Hz
MPEG-2.5 Layer 3 8 – bis zu 160 kbps 8000 Hz
11025 Hz
Die Verarbeitung beginnt mit der Aufteilung des ursprünglichen Audiosignals in gleiche Zeitintervalle: gleiche Bilder, beispielsweise 0,05 oder 0,26 Sekunden, wonach jedes Bild nach allgemeinen oder individuellen Parametern analysiert und komprimiert wird basierend auf den Daten des vorherigen und nächsten Frames.
Die meisten verwendeten Komprimierungsalgorithmen basieren auf den Wahrnehmungseigenschaften des menschlichen Ohrs. Betrachten wir die Hauptoptionen, die in der Regel auf komplexe Weise angewendet werden.
Es lohnt sich, mit der Tatsache zu beginnen, dass die durchschnittliche Person nach Gehör einen Frequenzbereich von ungefähr 10 Hz bis 20.000 Hz wahrnehmen kann. Mit dem Wachstum treten Änderungen im Hörgerät und für die meisten in der Empfindlichkeit auf Der höhere Frequenzbereich nimmt ab, wodurch bei einigen MP3-Modifikationen während der Komprimierung alle Frequenzen über 16000 Hertz abgeschnitten werden, was die Informationsmenge erheblich reduzieren kann.
Audioaufnahmen können in Stereo (ein Surround-Sound-Effekt, der separate Kanäle für den linken und rechten Lautsprecher verwendet) oder Mono (das Gegenteil von Stereo) codiert werden. Im MP3-Format werden nicht für jeden Ihrer Lautsprecher unterschiedliche Titel aufgezeichnet, sondern Informationen zu den Unterschieden zwischen dem linken und dem rechten Kanal.
In der Akustik gibt es ein Konzept wie “Harmonische”, dies sind die Frequenzen der “Klänge”, die zusammen mit dem Haupt- und dem prominentesten Ton klingen. Wenn Sie beispielsweise auf eine Trommel schlagen, ist der lauteste Klang der Ton und der kleinere, schwächere Klang die Harmonischen.
Nach einem so lauten Geräusch tritt die sogenannte “Periode der Taubheit” während eines Zeitraums auf, in dem das Gehör einer Person praktisch nicht auf Veränderungen reagiert.
Wenn in den Intervallen der “Taubheitsperiode” alle Frequenzen entfernt werden, können die Wahrnehmungsfehler ihre Abwesenheit praktisch nicht bemerken, da während der Komprimierung die schwächsten Harmonischen abgeschnitten werden, die sich in der Nähe der meisten Töne befinden. stark: Töne.
Ein Verfahren wird verwendet, um die Nahspitzenwerte des Signals “Spitzen” (in Bezug auf das Volumen) durch einen Durchschnittswert zu ersetzen.
Es gibt ein Konzept als Bitrate: Dies ist ein Wert, der die Anzahl der übertragenen Informationsbits “Einheiten” während eines Zeitraums, normalerweise einer Sekunde, kennzeichnet.
Je höher die Bitrate, desto besser sind die Audiodetails, solange die ursprünglichen, nicht komprimierten Audiodaten von hoher Qualität sind.
Wie Sie sich vorstellen können, bestehen digitale Formate aus bestimmten Codesequenzen, dh aus den Sequenzen 0 und 1.
Um Platz zu sparen, werden häufigen Verknüpfungen innerhalb einer Datei eindeutige Bezeichner zugewiesen, die lange Sequenzen ersetzen.
Dank dieser komplexen Einflüsse ist es möglich, das ursprüngliche Audiosignal mit Qualitätsverlust in eines der gängigen Formate zu komprimieren – das MP3-Format.
Verschiedene Experimente wurden viele Male durchgeführt, um zu zeigen, wie signifikant die Unterschiede vor und nach der Komprimierung in mp3 sind. Wie Tests gezeigt haben, waren Unterschiede, einige ähnliche Momente nicht immer möglich, schnell und zu unterscheiden, selbst wenn sie auf Geräten mit höherer Wiedergabetreue reproduziert wurden.
Für diejenigen, die noch nie die Möglichkeit hatten, die ursprüngliche und komprimierte Audioaufnahme direkt zu vergleichen, wird es in den meisten Fällen einige Zeit dauern oder sogar offensichtliche Unterschiede feststellen.
