MP3
MP3 (формально MPEG-1 Audio Layer III или MPEG-2 Audio Layer III ) [4] — это формат кодирования цифрового звука , разработанный в основном Обществом Фраунгофера в Германии при поддержке других специалистов по цифровым технологиям в США и других странах. Первоначально определенный как третий аудиоформат стандарта MPEG-1 , он был сохранен и дополнительно расширен — определяя дополнительные скорости передачи данных и поддержку большего количества аудиоканалов — как третий аудиоформат последующего MPEG-2 .стандарт. Третья версия, известная как MPEG 2.5, расширенная для лучшей поддержки более низких скоростей передачи данных, широко применяется, но не является общепризнанным стандартом.
MP3 (или mp3 ) в качестве формата файла обычно обозначает файлы, содержащие элементарный поток закодированных данных MPEG-1 Audio или MPEG-2 Audio, без других сложностей стандарта MP3.
Что касается сжатия звука (аспект стандарта, наиболее очевидный для конечных пользователей и наиболее известный), MP3 использует сжатие данных с потерями для кодирования данных с использованием неточных приближений и частичного отбрасывания данных. Это позволяет значительно уменьшить размер файла по сравнению с несжатым звуком. Сочетание небольшого размера и приемлемой точности привело к буму распространения музыки через Интернет в середине-конце 1990-х годов, когда MP3 стал передовой технологией в то время, когда пропускная способность и объем памяти все еще были в большом почете. Формат MP3 вскоре стал ассоциироваться с противоречиями , связанными с нарушением авторских прав , музыкальным пиратством и копированием / распространением файлов.услуги MP3.com и Napster , среди прочих. С появлением портативных медиаплееров , в которые также входят смартфоны , поддержка MP3 остается практически универсальной.
Сжатие MP3 работает за счет уменьшения (или приближения) точности определенных компонентов звука, которые считаются (согласно психоакустическому анализу) выходящими за пределы возможностей слуха большинства людей. Этот метод обычно называют перцептивным кодированием или психоакустическим моделированием. [11] Оставшаяся аудиоинформация затем записывается компактно с использованием алгоритмов MDCT и FFT . По сравнению с цифровым звуком CD-качества , сжатие MP3 обычно позволяет уменьшить размер от 75 до 95%. Например, MP3, закодированный с постоянным битрейтом 128 кбит/с, приведет к созданию файла размером примерно 9% от размера исходного аудио компакт-диска. [12]В начале 2000-х проигрыватели компакт-дисков все чаще поддерживали воспроизведение файлов MP3 на компакт-дисках с данными.
Группа экспертов по движущимся изображениям (MPEG) разработала MP3 как часть своих стандартов MPEG-1 , а затем и MPEG-2 . MPEG-1 Audio (MPEG-1 Part 3), который включает в себя MPEG-1 Audio Layer I, II и III, был одобрен в качестве проекта комитета для стандарта ISO / IEC в 1991 году, [13] [14] завершен в 1992 году, [15] и опубликован в 1993 г. как ISO/IEC 11172-3:1993. [7] Расширение MPEG-2 Audio (MPEG-2 Part 3) с более низкой частотой дискретизации и битрейтом было опубликовано в 1995 году как ISO/IEC 13818-3:1995. [8] [16]Это требует лишь минимальных модификаций существующих декодеров MPEG-1 (распознавание бита MPEG-2 в заголовке и добавление новых более низких скоростей выборки и битрейта).
Алгоритм сжатия аудиоданных MP3 с потерями использует перцептивное ограничение человеческого слуха, называемое слуховой маскировкой . В 1894 году американский физик Альфред М. Майер сообщил, что тон можно сделать неслышимым другим тоном более низкой частоты. [17] В 1959 году Ричард Эмер описал полный набор слуховых кривых относительно этого явления. [18] В период с 1967 по 1974 год Эберхард Цвикер работал в области настройки и маскирования критических частотных диапазонов, [19] [20] , которые, в свою очередь, основывались на фундаментальных исследованиях в этой области, проведенных Харви Флетчером и его сотрудниками в Bell . Лаборатории. [21]
