О формате MP3

В наше время практически любой человек слышал аббревиатуру MP3. Но при этом не каждый может объяснить, что она означает. В основном все ограничивается знанием о том, что это формат музыки. Так что же это такое на самом деле? Давайте разберемся.

МР3 - это третий по счету формат сжатия, разработанный в рамках MPEG (Moving Picture Experts Group или Группа экспертов по движущемуся изображению) - организации, существующей в рамках ISO - Международной организации по стандартизации.

MP3 часто называют MPEG-3, хотя это абсолютно неправильно. Правильное название - MPEG-1 Layer 3.

MP3 - это один из наиболее популярных цифровых форматов (если не самый популярный), применяемых для передачи и хранения аудиофайлов в сжатом виде. Благодаря сжатию композиций в формат MP3, они занимают на диске во много раз меньше места, чем, к примеру, WAV-файлы. Так, например, при применении битрейта 128 кбит/c, размер получаемого файла примерно равен десятой части размера оригинального файла в формате CD-Audio.

Данный формат был разработан в одном из немецких институтов под руководством Карлхайнца Бранденбурга. Тестирование формата проводилось на песне Сюзанны Веги <Tom's Diner>. Забавно, что впоследствии появилась шутка, что МР3 был создан Бранденбургом для того, чтобы слушать любимую музыку. Сюзанна Вега же получила почетный титул <мама МР3>. В наши дни нет такой аудиотехники, которая не поддерживала бы формат MP3. Но в чем же принцип его работы?

В формате МР3 звуки кодируются определенным частотным образом. Формат МР3 еще называют форматом сжатия с потерями. Это значит, что часть звуковой информации, которую человек не воспринимает, просто удаляется из записи. За счет исключения этих <неслышимых> частот размер файла значительно уменьшается, в среднем на 70% от исходного файла. Большая степень сжатия в MP3 обеспечивается за счет очень сложного алгоритма кодирования аудиоинформации. При этом применяются как психоакустическое моделирование (учитывается, например, снижение чувствительности к тихому звуку, который идет сразу после громкого), так и математические методы компрессии.

Если с математическими методами сжатия музыки все более-менее понятно, то на психоакустических алгоритмах стоит немного остановиться.

Вообще, психоакустика - это наука, изучающая психологические и физиологические особенности восприятия звука человеком.

При кодировании в формат MP3, звуковой поток делится на одинаковые по длительности фреймы, каждый из которых кодируется независимо от других, с собственными параметрами, причем они могут друг от друга сильно отличаться. Исходный сигнал делится на несколько частотных диапазонов. Для каждого высчитывается величина маскирования слабого сигнала более мощным соседнего диапазона или фрейма. Потом удаляются второстепенные звуки, которые не слышны для человека в связи с наличием сигнала, более громкого по сравнению с ними. При этом учитывается и то, что большинство людей не могут различать сигналы с частотой более 16 кГц.

Качество звучания музыки в формате MP3 также зависит от кодека, используемого в процессе сжатия файла. Кодек - это программа, которая позволяет изменять формат данных. На сегодняшний день существует два типа кодеков, преобразовывающие звуковые файлы для МР3:
- кодеки, сжимающие с потерями;
- кодеки, сжимающие без потерь.

Самым популярным кодеком, сжимающим с потерями, является LAME. При публичном прослушивании, организованном Роберто Аморимом в 2004 году, файлы МР3, сжатые при помощи LAME, показали наиболее приближенные результаты как к качеству Audio-CD, так и к оригинальному живому звучанию. Эти данные были получены для файлов с битрейтом от 128 кбит/с и выше.

К кодекам, сжимающим без потерь, относится FLAC. При сжатии он не удаляет никакой информации из звукового потока. Он может использоваться как для архивации домашних записей, так и для последующего прослушивания на профессиональной аппаратуре. Существенным недостатком кодека FLAC является то, что при малозаметном от МР3 улучшении качества звука, разница в размерах файлов огромна.

Источник: http://lame.su/mp3.html, 13.XII.2010