Формат MP3

Стр.18-19

MP3 (Mpeg Layer 3) на данный момент – самый распространенный формат кодирования звукового потока. Он был разработан немецким Фраунгоферовским институтом более 10 лет назад, и его появление было вызвало фурор, так как ранее ни один формат не мог обеспечить столь высокого качества звучания при таких степенях компрессии. Даже при максимальном битрейте в 320 кбит/с MP3-файл имеет размер в четыре раза меньший, чем исходный WAV (притом слышимых потерь при битрейте свыше 256 кбит/с просто нет).

Сложный алгоритм компрессии звукового потока в MP3 основан, во-первых, на математических алгоритмах сжатия (подобных используемым в программах архивации данных), а во-вторых, на удалении информации, которая в силу особенностей восприятия звука человеком не играет никакой роли в формировании звуковой картины.

При кодировании вся звуковая информация разбивается на равные по длине участки – фреймы, каждый из которых кодируется со своими параметрами независимо от других. Впоследствии при воспроизведении совокупность декодированных фреймов формирует цифровой аудиопоток. Их использование дает два больших преимущества. Первое – это возможность мгновенного перемещения в нужное место без декодирования всего файла. Воспроизведение просто начинается с установленного фрейма. Второе – возможность сетевого использования формата: загрузив в оперативную память компьютера несколько первых фреймов, можно начинать воспроизведение трека, во время которого будут подгружаться следующие.

При кодировании с величиной битрейта до 256 кбит/с применяются психоакустические алгоритмы компрессии. Все они основаны на удалении неслышимых звуков, выходящих за порог восприятия человека (в среднем это 15-16 кГц). Данный метод наименее эффективен, так как способен изрядно подпортить звучание. Дело в том, что у людей разного возраста верхний порог слышимого имеет различные значения ( у молодых людей это 17-19 кГц, в дальнейшем он уменьшается в среднем на 1 кГц каждые 10 лет). Другой метод психоакустической компрессии основан на неспособности человека различать сигналы, имеющие мощность (громкость) ниже определенного уровня, отличающегося для разных частотных областей. Однако и этот метод малоэффективен, так как данный уровень индивидуален для каждого человека.

Главная особенность психофизического восприятия, используемая при MP3-кодировании и позволяющая эффективно сжать аудиопоток, - это эффект маскирования. Суть его заключается в том, что слабый сигнал одного частотного диапазона при прослушивании маскируется более сильным сигналом соседнего диапазона. Подобный эффект наблюдается также, когда звук маскируется более мощным сигналом из предыдущего фрейма (после прослушивания громкого сигнала чувствительность слуха понижается). Если маскирующий сигнал превышает мощность текущего диапазона на определенную величину, то этот диапазон можно просто не кодировать: при прослушивании на качестве звука данные манипуляции практически не отразятся.

При использовании битрейта 320 кбит/с психоакустическое кодирование не применяется, используются только математические алгоритмы сжатия, которые абсолютно никак не влияют на качество звучания, при этом уменьшая размер исходного WAV-файла примерно в четыре раза.

Большинство кодеров способны сжимать WAV-файлы в формат MP3 с переменным битрейтом, что обеспечивает наиболее оптимальный результат и дает возможность получить файл, по звучанию практически не отличимый от оригинала и имеющий достаточно высокую степень компрессии.

На данный момент формат MP3 имеет уже далеко не самый совершенный алгоритм кодирования. Однако благодаря широкой поддержке производителями программных и аппаратных решений, А также полученному за 10 лет использования повсеместному распространению, он стал стандартом цифрового звука и, судя по всему, останется им еще надолго.

Дата добавления: 2015-06-30; просмотров: 243; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!