Home-theater-designers
Nemecká nadácia, ktorá vlastní patent na úctyhodný „starý“ hudobný formát MP3, nedávno oznámila, že svojmu patentu zanikne. Zdieľanie zvukových súborov vo formáte MP3 naplno fungovalo v deväťdesiatych a na začiatku dvadsiatych rokov minulého storočia. Kombinácia kompresie údajov, veľkosti súboru a zachovanej kvality zvuku zaistila, že zvukový formát je známy po oboch stranách argumentu pirátstva.
Titulky znejú „MP3 je mŕtvy“, ale každý skutočný audiofil vie, že skutočná smrť je veľmi nepravdepodobná. Napriek tomu je načase pozrieť sa na históriu svetovo presláveného zvukového formátu a na to, čo môže prísť v blízkej budúcnosti.
Ako presne funguje MP3?
V závislosti od veku a týrania, ktoré vaše uši zažili, sa váš frekvenčný rozsah pohybuje medzi 20 Hz a 20 000 Hz. Naše uši sú navyše najcitlivejšie na zvukové frekvencie od 2 kHz do 5 kHz. Náš sluch je tiež obmedzený schopnosťou filtrovať a spracovávať zvukové signály, ktoré prichádzajú.
Image Credit: flatvector cez Shutterstock
Maskovanie frekvencie - kľúč k kompresii MP3 - sa spolieha na neschopnosť mozgu rozlíšiť určité signály.
Predstavte si, že máme dva zvuky. Majú veľmi podobné frekvencie (napr. 200 Hz a 210 Hz), ale prehrávajú sa s rôznymi hlasitosťami. Slabší zvuk je počuteľný sám osebe, ale silnejší je rozlíšiteľný, iba ak sú prehrávané súčasne. Proces prekrytia jednej frekvencie ďalšou blízkou frekvenciou sa nazýva „maskovanie“. Maskovanie frekvencie funguje efektívne v hornej a dolnej časti zvukového spektra.
Sťahovanie disku CD
Predpokladajme, že kopírujeme disk CD do počítača. Hudba na disku CD je vzorkovaná 44 100 krát za sekundu (44,1 kHz). Vzorky sú 2 bajty dlhé (1 bajt je 16 bitov). MP3 podporuje niekoľko rýchlostí, ale spravidla používa štandard CD 44,1 kHz.
zrkadlenie obrazovky cez usb do tv
Jednotlivé súbory MP3 sa skladajú z rámcov MP3 so záhlavím a blokom údajov. Každý rámec obsahuje 1 152 vzoriek. Technicky ide o dva „granule“ z 576 vzoriek. Vzorky sú vedené cez filter, ktorý ďalej rozdeľuje zvuk do špecifickej sady 32 frekvenčných rozsahov. Algoritmus MP3 potom ďalej delí týchto 32 frekvenčných pásiem faktorom 18, čím vytvára 576 ešte menších pásiem. Každé pásmo obsahuje 1/576. Frekvenčného rozsahu pôvodnej vzorky (keď sme začali kopírovať disk CD do počítača).
Kredit na obrázok: Kim Meyrick prostredníctvom Wikimedia
V tejto fáze fungujú dva komplexné matematické algoritmy: Upravená diskrétna kosínová transformácia (MDCT) a rýchle Fourierove transformácie (FFT). Každý z nich vykonáva odlišný proces v rozloženom zdrojovom materiáli.
FFT analyzujú každé frekvenčné pásmo na zvuky, ktoré je možné ľahko maskovať, a uisťujú sa, že frekvenčné maskovanie zachováva dôležité zvuky v stope.
Vzorky sú potom triedené a odovzdané do MDCT. MDCT premení každé pásmo na sadu spektrálnych hodnôt. Spektrálne hodnoty presnejšie predstavujú spôsob, akým náš sluch interpretuje zvuk. Preto mnohé komprimované zvukové kodéry používajú na odstránenie zvukových údajov spektrálne hodnoty. Akonáhle sú spektrálne informácie a analýza granúl dokončené, začne sa skutočný proces kompresie.
Stručná história MP3
Pamätáte si svoj prvý MP3 prehrávač? Mal som šťastie na originálny iPod - až kým ho muž s nožom neoslobodil od môjho vlastníctva. Mini disky každopádne boli oveľa chladnejšie.
Bez ohľadu na to, v čase, keď pôvodný iPod rýchlo stupňoval túžbu po MP3 (v roku 2001), mal tento formát už osem rokov. Navyše MP3 už robil vlny na internete a iných prenosných digitálnych hudobných zariadeniach.
Odkiaľ pochádza MP3?
MP3 bolo a M pečenie P iktúra A xperts G roup (MPEG), ako súčasť pôvodného štandardu kompresie zvuku a videa MPEG-1. MP3 je skratka MPEG-1 Audio Layer III, schválená na použitie v roku 1991 a konečne publikovaná v roku 1993.
Myšlienka MP3 je celkom skvelá.
Algoritmus MP3 využíva percepčné obmedzenia ľudského sluchu, označované ako sluchové maskovanie. Sluchové maskovanie nastáva, keď je vnímanie jedného zvuku ovplyvnené prítomnosťou iného. Okrem toho každá skladba obsahuje zvukové prvky nepostrehnuteľné pre celkový zážitok z počúvania. Manfred R. Schroeder prvýkrát navrhol kodek psychoakustického maskovania v roku 1979. Avšak až po vytvorení MPEG (ako podvýboru ISO/IEC) v roku 1988 sa začala spoločná iniciatíva za globálny štandard.
V histórii MP3 je ďalšie dôležité meno: Karlheinz Brandenburg. Brandenburg začal pracovať na kompresii digitálnej hudby v 80. rokoch minulého storočia, doktorskú prácu dokončil v roku 1989. The rôzne režimy kompresie, na ktorých pracoval našiel obmedzenia v oboch vtedajších dostupných technológiách, ako aj v návrhu raných kódovacích procesov. Spolu s ďalšími zakladajúcimi členmi MPEG si uvedomil, že postačí iba nový systém.
Fraunhoferov inštitút
V roku 1990 sa Brandenburg stal odborným asistentom na univerzite v Erlangene-Norimbergu. Pokračoval v práci na kompresii s Fraunhoferovou spoločnosťou (nakoniec by sa pridal k Fraunhoferovi 1993).
„Mali sme zvukovú podskupinu v rámci skupiny filmov [MPEG],“ vysvetlil Brandenburg v dokumente Rozhovor NPR . „Nakoniec sme všetci spoločne mali vypracovaný kompromis, ktorý mal rôzne režimy, takzvanú vrstvu I, vrstvu II, vrstvu III. . . A väčšina našich myšlienok išla do režimov kompresie zvuku MPEG. . . ktorá bola najkomplexnejšia a poskytovala najlepšiu kvalitu pri nízkych bitových rýchlostiach - to sa nazýva vrstva III. “
Brandenburg použil pieseň „Tom's Diner“ od Suzanne Vega na spresnenie kompresného algoritmu a počúval ju znova a znova, aby zaistil, že jeho cinkanie nebude mať nepriaznivý vplyv na záznam Veginho hlasu.
MP3 exploduje
MP3 sa niekoľko rokov po oficiálnom vydaní ocitlo v útlme, kodek sa považoval za „príliš komplikovaný“ na široké použitie.
V roku 1997 sa však veci zmenili - rýchlo.
„Austrálsky študent“ si najskôr kúpil profesionálny kódovací softvér l3enc od nemeckej firmy. Softvér spätne skonštruoval, skompiloval a nahral na server FTP americkej univerzity s príponou PREČÍTAJ MA súbor s textom: „Toto je bezplatný softvér vďaka Fraunhoferu.“ Tento malý akt okamžite zmenil prístup k kódovaniu a dekódovaniu MP3. Pri prilepení disku CD do počítača sa zrazu vykreslil vysokokvalitný zvuk v malých veľkostiach súborov.
Za druhé, Nullsoft vydal úctyhodný zvukový prehrávač Winamp. MP3 stiahnuté z disku CD je možné ľahko prehrávať na počítači.
Internet sa zároveň rozšíril do miliónov domácností po celom svete. Milióny pevných diskov sa zapĺňali MP3 , a formát sa stal preferovaným formátom zdieľania zvukových súborov pre rané služby zdieľania súborov peer-to-peer, ako sú Napster, Gnutella a eDonkey (Gnutella bol ďalším projektom Nullsoft). Hudobné pirátstvo bolo živé a nekontrolovateľné a v nemalej miere mu pomáhal nárast MP3.
MP3 prehrávače
V ďalšej fáze zavedeného zvukového priemyslu sa objavili prenosné prehrávače MP3. Začiatkom 90. rokov minulého storočia sa Fraunhoferov inštitút pokúsil vytvoriť obchodovateľný prehrávač MP3. Na rozsiahle prijatie bolo jednoducho príliš skoro. Na dodanie dynamiky prenosným prehrávačom MP3 potrebovala vyššie uvedenú kombináciu zdieľania súborov, šírenia internetu a softvéru na kopírovanie.
Juhokórejská spoločnosť Elger Labs predstavila MPMAN F10 v hodnote 250 dolárov, doplnený o neuveriteľnú pamäť 32 MB. Nebola to ohromujúca iskra v tomto odvetví, ako ju poznáme. Ocenením je Diamond Rio PMP300 s 32 MB.
Úspech Diamantového Ria vyvolal nechcenú pozornosť. Americká asociácia nahrávacieho priemyslu (RIAA) zažalovala spoločnosť Diamond Multimedia Systems (výrobca) - a prehrala. RIAA však správne predpokladala, že to bol začiatok endemického hudobného pirátstva, ktoré pokračuje dodnes.
Čo sa stalo potom, pýtaš sa?
No málo známe zariadenie s názvom iPod vstúpil na trhy, úplne legitimizoval MP3 ako de facto zvukový formát tej doby a RIAA začala svoju (pokračujúcu) krížovú výpravu proti pirátom na celom svete.
Ostatné, ako hovoríme, je história.
Prečo potom MP3 zomiera?
Fraunhoferov inštitút vlastní patent MP3. 23. apríla 2017 skončila platnosť ich zostávajúcich patentov. Fraunhofer preto už nemôže vydávať nové licencie MP3. Presne sme vysvetlili, čo sa deje s týmito „apokalyptickými“ titulkami, ako aj to, ako vás to ovplyvní.
Chcete TL; DR? MP3 nie je mŕtve a nikam nevedie.
Jeden z hlavných dôvodov, prečo Fraunhofer uvádzal, že sa vzdáva MP3, bol vek. Už nemôže konkurovať svojim novším a lesklejším bratrancom kodekom. Ich návrh? Namiesto toho použite Advanced Audio Coding (AAC). Zhodou okolností je Fraunhofer držiteľom (prebiehajúceho) patentu na AAC, takže nižšie uvádzame niekoľko alternatív MP3, z ktorých si môžete vyberať.
Alternatívy MP3
Vaša zbierka MP3 sa zrazu nespáli, rovnako ako existujúce kodéry a dekodéry budú naďalej vytvárať súbory MP3. To znamená, že MP3 je teraz trochu zastarané. Je ich niekoľko bezplatné alternatívne zvukové formáty teraz môžete svoju digitálnu hudbu uložiť.
- AAC - Advanced Audio Coding, ako je uvedené vyššie, je nástupcom MP3. Jediným problémom je, že samotný formát teraz vyzerá trochu zastarane. Napriek tomu AAC vo všeobecnosti dosahuje lepšiu vernosť zvuku ako MP3 s podobnými prenosovými rýchlosťami a veľkosťami súborov. AAC je tiež stratový formát.
- Ogg Vorbis - Formát Vorbis, bežne používaný v spojení s formátom kontajnera Ogg. Je to lepší, mierne mladší bratranec s otvoreným zdrojovým kódom do MP3. Napriek tomu, že Ogg ponúka lepšiu kompresiu, vyššie prenosové rýchlosti a vo všeobecnosti lepšiu kvalitu zvuku, Ogg nikdy neštartoval rovnakým spôsobom ako MP3 kvôli nedostatku podporovaných zariadení. Ogg je tiež stratový formát.
- FLAC - Free Lossless Audio Codec je najobľúbenejší formát bezztrátového zvukového kodeku. Prečo? FLAC ponúka presnú zvukovú kópiu zdrojového materiálu, o polovicu menšiu ako tradičné CD. Zvuky, ktoré sú MP3 najviac ovplyvnené (napr. Gitary, činely, reverb atď.), Zostávajú ostré, napriek tomu, že sú výrazne komprimované. FLAC je bezstratový formát.
MP3 nie je mŕtve
Nemáš sa čoho obávať. Môžete pokračovať v kopírovaní do formátu MP3 a vaše zariadenia budú naďalej prehrávať vašu hudbu. Z dlhodobého hľadiska bude stáť za to aspoň preskúmať novší zvukový formát pre vašu zbierku. Techniky kompresie postúpia a veľkosť súborov presných kópií sa zníži.
Okrem toho stojí za zváženie úložná kapacita. Keď prišli prvé prenosné prehrávače MP3 s 32 MB úložiskom, bolo to tak v pohode , ale evidentne nie dosť. Najväčšie úložisko pre iPod Classic bolo 160 GB. To je možné naraziť na aktualizáciu vlastného úložiska na neuveriteľných 240 GB - viac ako 1 000 000 jednotlivých skladieb MP3. Ide o to, že keď sa veľkosť úložiska zvyšuje a fyzická veľkosť sa zmenšuje, dokážeme urobiť viac za menej.
Nakoniec, internet aj naďalej mení spôsob, akým počúvame hudbu. Kedysi som pirátsky skladal hudbu, pretože som si nemohol dovoliť zaplatiť 12-20 dolárov za každý nový album, ktorý vyšiel. Teraz mám účet rodinného plánu Spotify s prístupom k miliónom skladieb a účet Amazon Prime s ďalšími miliónmi. Jediné, čo ma obmedzuje, je moje internetové pripojenie a aj napriek tomu majú obaja možnosti offline sťahovania vo vysokokvalitných formátoch.
Nie je to také dôležité ako kedysi, ale MP3 nie je mŕtve.
Aký je váš preferovaný zvukový formát? Potrebujete ostrú realitu bezstratových? Alebo extrémna kompresia stratového formátu? Zmenilo sa vaše používanie hudby od rozšírenia streamovacích služieb? Napíšte mi do komentárov riadok a ja sa vám ozvem.
Obrazový kredit: Ti Santi cez Shutterstock.com
zdieľam zdieľam Tweet E -mail Príručka pre začiatočníkov k animovanej rečiAnimovaná reč môže byť výzvou. Ak ste pripravení začať pridávať dialógy do svojho projektu, proces za vás rozložíme.
Čítajte ďalej Súvisiace témy- Technológia vysvetlená
- Zábava
- MP3
- Kompresia súborov
- Prevodník zvuku
Gavin je juniorský editor pre Windows a vysvetlené technológie, pravidelný prispievateľ do skutočne užitočného podcastu a pravidelný recenzent produktov. Má súčasné písanie BA (Hons) s digitálnymi umeleckými postupmi vyplenené z kopcov Devonu a viac ako desať rokov profesionálnych skúseností s písaním. Má rád veľa čaju, stolné hry a futbal.
Viac od Gavina Phillipsaprihlásiť sa ku odberu noviniek
Pripojte sa k nášmu bulletinu a získajte technické tipy, recenzie, bezplatné elektronické knihy a exkluzívne ponuky!
Kliknutím sem sa prihlásite na odber