MP3 - алгоритм сжатия звука

MP3 - алгоритм сжатия звука с потерями, сохраняемого в виде цифрового сигнала . Широко известен как формат MP3 или стандарт MP3 - скачать музыку. Он определен Инженерной группой Интернета (IETF) в RFC 5219 . Патентная защита MP3 в сообществе истекла в 2012 году, а в апреле 2017 года истек срок действия последнего патента, защищающего MP3 в США. Два патента, срок действия которых истек в 2017 г, обеспечивали частичную защиту. Следовательно, лицензирование было прекращено.

Стандарты MPEG-1 и MPEG-2 разработаны для сжатия движущихся изображений и сопровождающего их звука. При их реализации использовался алгоритм модифицированного дискретного косинусного преобразования . Эти стандарты предлагают возможность сжатия потока данных, представляющего звук, тремя способами, так называемым слой ( англ. Layer): Layer 1, Layer 2 и Layer 3. Метод «Layer 3», характеризующийся наивысшей степенью сжатия и хорошим качеством звука, затем используется для записи (сохранения), как цифровой аудиоформат или стандарт MP3.

Стандарт MP3 был выпущен в декабре 1991 года в основном в рамках деятельности, проводимой немецкой научно-исследовательской ассоциацией, известной как Fraunhofer Association( Fraunhofer IIS ) .

Файлы, содержащие данные в этом формате, обычно имеют расширение «mp3».

Первоначально для сжатия (кодирования) MP3 использовалась постоянная скорость передачи данных (CBR), то есть для записи каждого кадра использовалось одинаковое количество бит. По мере разработки программного обеспечения кодирования стал доступен режим переменной скорости передачи данных (VBR), характеризующийся изменчивостью в течение выбранного временного интервала во время сжатия и направленный на поддержание постоянного качества звука. Также существует режим доступной скорости передачи данных (ABR), который представляет собой комбинацию обоих предыдущих режимов. В этом случае сжатие выполняется аналогично режиму VBR и ограничивает средний поток данных значением, указанным в начале.

Фиксированные скорости передачи данных, доступные в стандарте MP3: 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 и 320 кбит / с .

Кодированный звук может быть одноканальным ( моно ) или двухканальным ( стерео ). Существует также формат MP3 Surround для записи многоканального звука 5.1 , совместимый с более ранним стандартом MP3.

Основные режимы работы MP3-кодека для стереосигнала:

двойной канал - запись как два отдельных моноканала;

стерео ( стерео режим 0 ) - каждый кадр сохраняется с алгоритмом левого / правого стерео ;

совместное стерео ( стерео режим 1 ) - выбирает лучший алгоритм сжатия для каждого кадра.

Алгоритмы сжатия кодека MP3 для стереосигнала:

левое / правое стерео ( простое стерео , независимый канал ) - правый и левый каналы кодируются независимо, однако количество бит, выделенных для каждого канала, может меняться. Преимущество для кадров данных, в которых оба канала сильно различаются;

среднее / боковое стерео - стереосигнал кодируется как пара значений, представляющих сумму (L + R) и разность (LR) каналов. Подходит для кадров, в которых оба канала принимают одинаковые значения;

Стерео интенсивности - при котором стереосигнал для некоторых (в основном высоких) частот кодируется в монофоническом режиме, значение дополняется вектором, определяющим направление, из которого исходит звук. На практике он используется только при низких скоростях передачи данных, ниже 80 кбит / с. Некоторые программы кодирования, такие как LAME , не имеют этой опции.

MP3 Surround - это расширение формата MP3, которое позволяет записывать многоканальный звук в формате 5.1 . Два канала записываются как обычный MP3, а информация, необходимая для создания дополнительных каналов, сохраняется в тегах MP3. В результате файлы в формате MP3 Surround можно воспроизводить как обычное стерео в MP3-плеерах.

Формат mp3HD, представленный Thomson , обеспечивает сжатие звука без потерь, оставаясь при этом совместимым со стандартом MP3. Битрейт аудиопотоков, хранящихся в mp3HD, находится в диапазоне 500-900 кбит / с. Для прослушивания музыки, сохраненной в этом формате, используйте соответствующую программу.

Формат mp3 по-прежнему используется как формат по умолчанию или единственный формат в некоторых музыкальных сервисах. Например, в «Бесплатном музыкальном архиве» или «Музыкальном экране» (например, в разделе «Бесплатная симфоническая музыка»), где музыку в этом формате можно скачать бесплатно для частного некоммерческого использования. В последнем случае вы можете скачать музыку в формате mp3 для собственного использования, а для получения доступа к несжатому аудиофайлу и права на коммерческое использование вам придется заплатить