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Prinzip der mp3- und Dateiformatanalyse<\/p>\n
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1. Einleitung
\nMit der rasanten Entwicklung der Dateikomprimierungstechnologie ist MP3 heute zum beliebtesten Musikformat geworden. Hochwertige Musik verbreitet sich schnell auf der ganzen Welt mit der Anordnung von 0 und 1, die die Herzen der Menschen ersch\u00fcttert. Was ist MP3? Der vollst\u00e4ndige Name von MP3 ist MPEG Audio Layer 3, ein effizientes Computer-Audiocodierungsschema, das Audiodateien in kleinere Dateien mit der Erweiterung .MP3 und einem h\u00f6heren Komprimierungsverh\u00e4ltnis umwandelt, wobei im Wesentlichen die Klangqualit\u00e4t der Originaldatei erhalten bleibt. MP3 ist Teil des ISO\/MPEG-Standards, der die Audiokomprimierung unter Verwendung eines hochleistungsf\u00e4higen Wahrnehmungscodierungsschemas beschreibt. Dieser Standard wurde kontinuierlich aktualisiert, um dem Streben nach “hoher Qualit\u00e4t und niedriger Qualit\u00e4t” gerecht zu werden, und hat nun MPEG-Layer-1-, Layer-2-, Layer-3-Audiocodierungs- und -decodierungsschemata gebildet. Das Komprimierungsverh\u00e4ltnis von MPEG Layer 3 kann 1:10 bis 1:12 erreichen, 1 MB einer MP3-Datei kann 1 Minute lang abgespielt werden, und 1 Minute einer WAV-Datei in CD-Qualit\u00e4t (44100 Hz, 16 Bit, zwei Kan\u00e4le, 60 Sekunden) belegt 10 MB Speicherplatz Berechnet sollte die Spielzeit einer 650M MP3-Disc mehr als 10 Stunden betragen, und die Spielzeit einer CD mit der gleichen Kapazit\u00e4t betr\u00e4gt etwa 70 Minuten. Der Vorteil von MP3 ist, dass die CD unvergleichlich ist.
\n2 Analyse des MP3-Prinzips
\n2.1 Audiostandard
\nMPEG MPEG (Moving Picture Experts Group) ist eine Gruppe von Experten f\u00fcr dynamische Bilder unter ISO, dem MPEG-Standard, der es in verschiedenen Multimedia-Bereichen weit verbreitet macht. Die MPEG-Standards umfassen Audio- und Videostandards, von denen die Audiostandards als MPEG-1, MPEG-2, MPEG-2 AAC und MPEG-4 festgelegt wurden.
\nDie MPEG-1- und MPEG-2-Standards verwenden dieselbe Familie von Audio-Codecs: Layer 1, 2, 3. Ein neues Merkmal von MPEG-2 ist die Verwendung einer Erweiterung mit niedriger Abtastrate, um den Datenstrom zu reduzieren, und ein weiteres Merkmal ist Mehrkanal Erweiterung, die die Anzahl der Hauptkan\u00e4le auf 5 erh\u00f6ht. Der Standard MPEG-2 AAC (MPEG-2 Advanced Audio Coding) wurde 1997 von Fraunhofer IIS und AT&T ver\u00f6ffentlicht, um den Datenverkehr erheblich zu reduzieren. Der von MPEG-2 AAC \u00fcbernommene MDCT-Algorithmus (Modified Discrete Cosine Transform) hat eine Abtastfrequenz zwischen 8 kHz und 96 kHz, die Anzahl der Kan\u00e4le kann zwischen 1 und 48 liegen.
\nDie drei Schichten von MPEG Audio Layer 1, 2 und 3 verwenden die gleiche Filterbank, Bitstream-Struktur und Header-Informationen, und die Abtastfrequenz betr\u00e4gt 32 kHz, 44,1 kHz oder 48 kHz. Layer 1 ist f\u00fcr DCC (Digital Compact Cassette)-komprimiertes Digitalband ausgelegt, die Datenrate betr\u00e4gt 384 kbps, Layer 2 ist ein Kompromiss zwischen Komplexit\u00e4t und Leistung, und die Datenrate ist auf 256 kbps-192 kbps reduziert. Layer 3 ist von Anfang an f\u00fcr geringen Datenverkehr ausgelegt, und der Datenverkehr betr\u00e4gt 128 Kbps-112 Kbps. Layer 3 f\u00fcgt eine MDCT-Transformation hinzu, um die Frequenzaufl\u00f6sung auf das 18-fache der von Layer 2 zu bringen. Layer 3 verwendet auch durchschnittliche Informationen \u00e4hnlich wie MPEG-Video. Entropy Encoding reduziert redundante Informationen. Die \u00fcberwiegende Mehrheit der MP3s verwendet den MPEG-1-Standard.
\n2.2 Zweck der Audiokomprimierung
\nDas MP3-Format begann Mitte der 1980er Jahre, als sich das Fraunhofer-Institut in Erlangen, Deutschland, der Codierung von qualitativ hochwertigem Ton mit niedriger Datenrate widmete. Schauen wir uns ein Beispiel an: Sie m\u00f6chten einen etwa 4 Minuten langen Song Ihrer Wahl sampeln, auf einer Diskette speichern, im WAV-Format in CD-Qualit\u00e4t mit einer Samplerate von 44,1 kHz sampeln, also einen Wert erhalten von 44100 pro Sekunde, Stereo, alle gesampelten Daten sind 16 Bit (2 Byte), also ist der Platz, den dieser Song einnimmt, wie folgt:
\n44100 x 2 Kan\u00e4le x 2 Bytes x 60 Sekunden x 4 Minuten = 40,4 MB
\nWenn Sie dieses Lied aus dem Internet herunterladen, betr\u00e4gt die Downloadzeit bei einer \u00dcbertragungsgeschwindigkeit von 56 kbps:
\n40,4 x 106 x 8\/56 x 103 x 60 = 96 Minuten
\nSelbst ein 1M-Breitbandnetzwerk ben\u00f6tigt mehr als 5 Minuten, es ist ersichtlich, dass die Audiokomprimierung besonders wichtig ist, um den Speicherplatz f\u00fcr Audiodaten zu reduzieren.
\n2.3 Codierung und Decodierung
\nMP3 MP3-Audiokomprimierung besteht aus zwei Teilen: Kodierung und Dekodierung. Die Kodierung wandelt die Daten in einer WAV-Datei in einen stark komprimierten Bitstream um, und die Dekodierung nimmt den Bitstream und rekonstruiert ihn in eine WAV-Datei.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"