Wie funktioniert MP3?


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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.


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Komprimieren Sie MP3 ohne Qualitätsverlust

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Über verlustfreie Musikkomprimierung, Theorie, Praxis, Schlussfolgerungen.
Mit diesem Material möchte ich eine Reihe von Artikeln mit allem öffnen, was mit dem Hören von Musik auf einem Computer zu tun hat. Es ist an der Zeit, Erfahrungen auszutauschen und unterschiedliche Artikel im Internet in einem zusammenzufassen, obwohl sie nicht präzise, ​​sondern relativ kurz sein sollen. Im ersten Teil sehen wir die Audioformate. Was ist FLAC, WavPack, TAK, Monkeys Audio, OptimFROG, ALAC, WMA, Shorten, LA, TTA, LPAC, MPEG-4 ALS, MPEG-4 SLS, Real Lossless? Wissen Sie, wie viele Arten von Audiodateien heute registriert sind? Bisher beschäftigen wir uns mit verlustfreien Komprimierungsformaten für Audiomaterial, und die Antwort auf die Frage nach der Anzahl der Audioerweiterungen befindet sich am Ende des Artikels. Fröhliches Lesen!

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Definieren wir zunächst die Begriffe:

“Ein Algorithmus ist eine präzise Vorschrift, die den Rechenprozess definiert, der von variablen Eingaben zum gewünschten Ergebnis führt.”

„Codec (Codec in Englisch von Encoder / Decoder – Encoder / Decoder – Encoder / Decoder oder Kompressor / Decompressor) ist ein Gerät oder Programm, das Daten oder Signale konvertieren kann. Codecs können einen Stream / ein Signal (häufig zur Übertragung, Speicherung oder Verschlüsselung) codieren oder dekodieren, um diese für diese Vorgänge anzuzeigen oder in ein geeigneteres Format zu ändern. Codecs werden häufig in der digitalen Video- und Audioverarbeitung verwendet. Die meisten Codecs für Audio- und Videodaten verwenden eine verlustbehaftete Komprimierung, um eine akzeptable endgültige (komprimierte) Dateigröße zu erhalten. Es gibt auch verlustfreie Codecs “.

“Verlustfreie Datenkomprimierung. – Methode zur Datenkomprimierung unter Verwendung codierter Informationen, die in einem Bit wiederhergestellt werden können. Dadurch werden die Originaldaten vollständig aus dem komprimierten Zustand wiederhergestellt. In der Regel hat jeder Typ digitaler Informationen seine eigenen eigene verlustfreie Komprimierungsalgorithmen “.

Die verlustfreie Datenkomprimierung wird verwendet, wenn die Identität der komprimierten Daten mit dem Original wichtig ist. Häufige Beispiele sind ausführbare Dateien, Dokumente und Quellcode. Programme, die verlustfreie Komprimierungsformate verwenden, werden als Archivierer bezeichnet. Jeder kennt die beliebtesten ZIP- oder RAR-Dateiformate, das Unix Gzip-Dienstprogramm usw. Alle diese Programme unterscheiden sich in den angewandten Algorithmen (einem oder mehreren) und daher in den unterschiedlichen Komprimierungseigenschaften verschiedener Dateien.

Teil I. – THEORIE:

Komprimierungsmethoden oder verlustfreie Komprimierungsalgorithmen können nach der Art der Daten klassifiziert werden, für die sie erstellt wurden. Es gibt drei Haupttypen von Daten: Text, Bilder und Ton. Grundsätzlich kann jeder verlustfreie Mehrzweck-Datenkomprimierungsalgorithmus (Mehrzweck bedeutet, dass er jede Art von Binärdaten verarbeiten kann) für jede Art von Daten verwendet werden, aber die meisten von ihnen sind für alle Basistypen ineffizient. Audiodaten können beispielsweise mit einem Textkomprimierungsalgorithmus nicht gut komprimiert werden und umgekehrt.

Zu den Komprimierungsmethoden gehören: Entropiekomprimierung, Wörterbuchmethoden, statistische Methoden. Jede Methode eignet sich für einen bestimmten Datentyp und enthält mehrere Algorithmen.

Entropiekomprimierung: Huffman-Algorithmus Adaptiver Huffman-Algorithmus Arithmetische Codierung (Intervall-Shannon-Fano-Algorithmus) Golomb-Codes Universeller Delta-Code (Elias Fibonacci)

Wörterbuchmethoden: RLE Deflate LZ (LZ77 / LZ78 LZSS LZW LZWL LZO LZMA LZX LZRW LZJB LZT)

Statistische Algorithmusmodelle für Text (oder Text-Binärdaten als ausführbare Datei) umfassen: Burrows-Wheeler-Transformation (Block-Sort-Vorverarbeitung, die die Komprimierung effizienter macht) LZ77 und LZ78 (von DEFLATE verwendet) LZW.