KAJ JE MP3?

MP3 je okrajšava za MPEG, ki pomeni Moving Pictures Expert Group. Kljub temu, da ima MPEG v imenu besedo »Pictures«, kar pomeni »slike«, je MP3 standardni izgubni format za kodiranje digitalnega zvoka, namreč pri kodiranju kot del MPEG-a se je izkazal za zelo učinkovitega in so ga zato tudi začeli uporabljati kot samostojni format. [4]

RAZVOJ IN UPORABNOST

MP3 je razvila in standardizirala skupina strokovnjakov Moving Picture Experts Group, ki jo je sestavila mednarodna organizacija za standarde ISO. [7] Uporaba MP3 se je razširila v 90. letih prejšnjega stoletja z razrastom digitalne glasbe, prodajo in pošiljanjem glasbenih datotek preko spleta. Prav zato, ker ga lahko tako preprosto pošiljamo prek spleta, MP3 datoteke so namreč v primerjavi z WAV datotekamiWaveform Audio File Format je prav tako kot MP3 format za zapisovanje glasbe. Wav za stiskanje uporablja brezizgubne formate, zaradi česar datoteke ni mogoče tako zelo stisniti in jo je zato težje poslati preko spleta. precej manjše, je danes najbolj popularen format. Poleg tega ga podpira vsak računalnik. [9]

ALGORITEM STISKANJA

MP3 spada med izgubne formate stiskanja. To pomeni, da ob stiskanju izgubimo nekatere podatke, ki jih ni mogoče obnoviti, vendar pa je stisnjena datoteka lahko zelo dober približek izvorne in stiskanja pravzaprav sploh ne opazimo. [3]

Kako dober približek dobimo je odvisno od bitne hitrostiBitna hitrost je število bitov, ki predstavljajo kodirane podatke za eno sekundo zvoka. Večja je bitna hitrost, večja je datoteka in boljša je kakovost.. Glasbeni CD, zapisan brez stiskanja ima bitno hitrost okoli 1400 kBkilobitov na sekundo (označimo kBps). Pri stiskanju do najmanj 128 kB, se razlike v kakovosti, razen če seveda zelo pozorno poslušamo, ne opazi. [7]

Oglejmo si diagram, ki ponazarja MP3 kodiranje: [2]

V prvi fazi gre digitaliziran signal skozi »filter bank«, ki ga razdeli na 32 trakov glede na frekvenco. To naredi s pomočjo MDCT [8]Modified discrete cosine transform temelji na diskretni kosinusni transformaciji, ki se zgodi na zaporednih blokih, ki se prekrivajo. Odstrani morebitne anomalije pri prehodu iz enega v drug blok. in FFT [5]Fast Fourier transform je algoritem, ki izračuna diskretno Fourierjevo transformacijo nekega zaporedja signalov. Iz originalne domene signal spremeni v frekvenčno domeno in obratno.. Sočasno gre skozi psihoakustični model, ki s pomočjo maskiranja ugotovi, katere frekvence je v posameznem traku mogoče slišati in katerih ne. Zmanjša se natančnost določenih delov zvoka, ki jih večina ljudi ni sposobna slišati, konkretno so to zelo nizke in zelo visoke frekvence, s tem pa dobimo za kar 90 % zmanjšano datoteko. [6] Skozi psihoakustični model gredo samo deli, kjer je zvok bolj kompleksen. [2]

V drugi fazi pride do minimaliziranja slišnosti hrupa ter do kvantizacijeProces, ki prireja numerično vrednost nečemu, navadno znižuje številske vrednosti. Zaradi tega je lahko MP3 kodiranje veliko bolj učinkovito, kot bi bilo sicer. in Huffmanovega kodiranja. Ta dva pristopa sta koristna za stiskanje delov zvoka, ki so bolj enostavni in nanje s psihoakustičnim modelom ne moremo vplivati. [2]

V zadnji fazi »Bit stream formatting« zbere vse informacije in jih procesira, da dobimo kodiran digitalni signal. [2, 4]

DEKODIRANJE

Zanimivo je, da kljub temu, da je MP3 kodiranje zapleten in časovno zahteven postopek, dekodiranje po drugi strani zelo hitro in ne potrebuje posebnega procesorja. Zaradi te lastnosti sploh lahko obstajajo prenosljive MP3 naprave in aplikacije na telefonih, ki predvajajo MP3 zvočne datoteke. [4]

KAKOVOST ZVOKA GLEDE NA BITNO HITROST

Spodaj lahko poslušate arijo G. Puccini: O mio babbino caro v treh različnih bitnih hitrostih. Prvi posnetek ima bitno hitrost 33 kBps, drugi 128 kBps in tretji 320 kBps. Bodite pozorni na kakovost zvoka in na razlike v kakovosti.

Razpredelnica prikazuje velikost MP3 datoteke v primerjavi z bitno hitrostjo. Glede na to, da pri poslušanju med 128 kBps in 320 kBps ni “opaziti” razlike, res vidimo, koliko prostora lahko z manjšanjem bitne hitrosti prihranimo, ne da bi to naša ušesa sploh občutila.

PREIZKUSITE SVOJ SLUH

S klikom na spodnjo sliko lahko preizkusite svoj sluh! Predvajali se bodo posnetki s frekvenco med 25 Hz in 20 kHz. Glede na to ali jih boste slišali ali ne, vam bo stran sporočila vašo okvirno starost. [1]

Človeško uho navadno sliši frekvence med 20 Hz in 20 kHz. S starostjo (začenši pri osmih letih) se obseg slišanih frekvenc manjša. Višje frekvence slišijo živali (zanimivost: Za odganjanje nezaželenih živali izpred trgovin, so včasih nad vrata obesili zvonček, ki je oddajal frekvenco nad 20 kHz. Ker ta frekvenca živali moti, niso prihajale blizu, ljudje pa je tako ali tako niso slišali.). Nižje frekvence pa čutimo kot tresenje (torej jih pravzaprav čutimo in ne slišimo).

PREVERITE SVOJE ZNANJE

VIRI

[1] Classic FM. (24.5.2018). How good is your hearing?. https://www.classicfm.com/lifestyle/quizzes/how-good-is-your-hearing/

[2] Data Compression. (2021). The Algorithm for MP3 Compression. https://cs.stanford.edu/people/eroberts/courses/soco/projects/data-compression/lossy/mp3/algorithm.htm#pic

[3] E-učbenik za informatiko v gimnaziji: Računalništvo in informatika 2. (2021). Stiskanje zvoka. https://anzeljg.github.io/rin2/book2/2205/index7.html#

[4] Fairhead, H. (11.5.2017). Principles of MP3. I-programmer.info. https://www.i-programmer.info/babbages-bag/1222-mp3.html

[5] Fast Fourier transform. (12.1.2021). V Wikipedija: prosta enciklopedija. https://en.wikipedia.org/wiki/Fast_Fourier_transform

[6] Gavin, B. (7.8.2018). What Is An MP3 File (And How Do I Open One)?. How-To Geek.com. https://www.howtogeek.com/361516/what-is-an-mp3-file-and-how-do-i-open-one/

[7] Lonec, G. (2009). Internetni radio-prenos zvoka preko interneta [Diplomsko delo, Univerza v Mariboru, Višja strokovna šola Academia]. https://www.google.com/search?client=firefox-b-d&q=Lonec%2C+G.+%282009%29.+Internetni+radio-prenos+zvoka+preko+interneta+%28Doctoral+dissertation%2C+G.+Lonec%29.+

[8] Modified discrete cosine transform. (19.1.2021). V Wikipedija: prosta enciklopedija. https://en.wikipedia.org/wiki/Modified_discrete_cosine_transform

[9] MP3. (25.1.2021). V Wikipedija: prosta enciklopedija. https://en.wikipedia.org/wiki/MP3