We now offer a subscription for just 10 cents a day*
You will always enjoy the full version of Mp4Gain with all its features and benefits.
For just 10 cents a day*
*Unlimited FULL version of Mp4Gain, billed $US12.50 Quarterly (+ $5 USD one time subscription payment JUST in the first payment).
All other payments will be just $3.12 per month, billed quaterly.
That's only 10 cents per day!
CLICK TO PURCHASE
THIS PRICE ONLY LASTS FOR A FEW DAYS
For just 10 cents a day*
Basisprincipes van digitale geluidstheorie Deel 3
Compressie-algoritmen
Laten we proberen te berekenen hoeveel schijfruimte een gemiddelde gedigitaliseerde muziekcompositie van cd-kwaliteit zal innemen. Hiervoor is het duidelijk nodig om de formule t KBF-grootte ⋅ ⋅ ⋅ = te gebruiken waarbij F de bemonsteringsfrequentie is, B de bemonsteringscapaciteit, K het aantal strings, t de tijd.
Uitgaande van 44,1 kHz kruiden, B = 2 bytes, K = 2 kanalen en t = 300 seconden, krijgen we dat het gedigitaliseerde nummer ongeveer 50 MB in beslag zal nemen.
Dit betekent dat slechts ongeveer 10 niet-gecomprimeerde nummers op cd kunnen worden gebrand. Aangezien elke seconde gedigitaliseerd geluid van cd-kwaliteit bijna 200 Kb in beslag neemt, zal dit geluid zeer problematisch zijn om te gebruiken op telefonie, radio of internet. Zelfs als je het geluid digitaliseert als een enkel kanaal met een samplefrequentie van 11,05 kHz en een bitdiepte van 8 bits, neemt elke seconde 11 KB in beslag.
Voor gewone telefoonnetwerken is dit te veel om geluid in een continue stroom te laten overbrengen. Er doet zich een probleem voor: op de een of andere manier is het nodig om de grootte van de geluidsbestanden te verkleinen.
Het wordt behoorlijk effectief opgelost door verschillende compressie-algoritmen te gebruiken.
Flash Player ondersteunt de volgende soorten compressie.
• ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation – Adaptive Difference Pulse Code Modulation). Dit type compressie is gebaseerd op twee ideeën. Ten eerste werd ontdekt dat in de overgrote meerderheid van de geluiden die we waarnemen, langzaam veranderende laagfrequente componenten de overhand hebben. Hieruit volgt dat het verschil tussen aangrenzende samples vaak klein is (of beter gezegd significant kleiner dan de absolute waarde van de samples zelf).
Dit betekent dat het gedigitaliseerde audiosignaal niet kan worden weergegeven door de samples zelf, maar door de verschillen daartussen, die kleiner zijn en daarom minder bits nodig hebben voor beschrijving. Ten tweede wordt bij het coderen van het verschil tussen aangrenzende monsters rekening gehouden met de grootte van de amplitude en frequentiesamenstelling, aangezien het menselijk oor gevoeligheidslimieten heeft (de zogenaamde aanpassing).
Het ADPCM-algoritme wordt actief gebruikt bij IP-telefonie. Het is slecht geschikt voor het streamen van muziek vanwege de aanzienlijke vervormingen die het in geluid introduceert (vervormingen komen natuurlijk in spraak, maar zijn nauwelijks merkbaar in spraak). De compressieverhouding voor ADPCM is doorgaans laag, variërend van 8: 1 tot 3: 1. De ADPCM Flash Player-codec staat 2, 3,4 of 5 bits toe om het verschil tussen samples weer te geven. Eigenlijk kunt u een acceptabele geluidskwaliteit bereiken met een bitsnelheid (bitsnelheid, dat wil zeggen het “gewicht” van een seconde geluid) van 16 Kbit.
Het ADPCM-algoritme is aanzienlijk inferieur aan MP3, dus het is in principe niet de moeite waard om een dergelijke compressie te gebruiken. MP3-compressie zorgt voor een orde van grootte betere kwaliteit met dezelfde bitdiepte. De aanwezigheid van de bijbehorende codec wordt verklaard door de principes van achterwaartse compatibiliteit: de mp3-codec is alleen in Flash 4 in de speler ingebouwd. Daarvoor werd alleen de ADPCM-codec gebruikt, wat waarschijnlijk te wijten is aan de gratis distributie van dit algoritme. De reden dat ADPCM nog steeds wordt gebruikt in IP-telefonie, is dat het niet zo uitgebreide wiskundige berekeningen vereist als MP3, dus compressie kan direct worden uitgevoerd.
• mp3. Een van de eerste en meest voorkomende compressie-algoritmen gebaseerd op de zogenaamde psychoakoestische compressie. Het gebruikt de volgende kenmerken van het menselijk oor:
of als een zacht geluid een heel sterk geluid volgt, dan horen we het niet. Daarom kan het worden weggegooid;
of een geluidscomponent met een grote amplitude maskeert componenten die er qua frequentie dicht bij liggen, maar met kleinere amplitudes. Daarom kunnen ze worden geslacht zonder merkbaar kwaliteitsverlies;
of de gevoeligheid van het oor voor frequentievervorming is laag, dus als de componenten dichtbij zijn, kunnen ze als hetzelfde worden beschouwd;
o We verstaan zeer lage en zeer luide geluiden verkeerd, zodat er minder bits kunnen worden toegewezen voor hun codering dan voor geluiden met een gemiddelde frequentie.
Technisch gezien is het MP3-algoritme als volgt geïmplementeerd. Het geluid wordt verdeeld in brokken van een bepaalde lengte, frames genoemd, en een voorwaartse Fourier-transformatie wordt op elke set samples toegepast. Het resultaat is de ontbinding van een geluidsgolf in elementaire sinusoïden met verschillende frequenties: harmonischen. De harmonische coëfficiënt bepaalt zijn bijdrage aan de resulterende golf. Harmonische coëfficiënten worden vergeleken en de minst significante worden verwijderd.