MP3格式

MP3格式

MP3格式是一種電子音樂格式,就是一種音頻壓縮技術,其全稱是Moving Picture Experts Group Audio Layer III。

MP3格式缺點

MP3格式缺點就是為了壓縮而破壞了音樂的質量,不過似乎廣大的聽眾不在乎這個(音樂發燒友可能例外),我們從他的普及速度和面就可以得出。

MP3格式分類

MP3(MPEG Audio LayerⅢ)音頻格式誕生於20世紀80年代,是伴隨著MPEG-1而開發的。在MPEG-1標準中,音頻壓縮標準按複雜性和壓縮質量分為三個獨立層次:
(1)MPEG Audio LayerⅠ,它最為簡單,碼流為每通道384kb/s,主要用於數字卡座(Digital Compact Cassette,DCC)。
(2)MPEG Audio Layer Ⅱ,它具有中等複雜度,碼流為每通道192kb/s,主要用於數字音頻廣播、數字演播室和VCD等方面數字音頻的製作、交流、存儲和傳送。
(3)MPEG Audio Layer Ⅲ,它最為複雜,是綜合了MPEG Audio LayerⅡ和ASPEC優點的一種混合壓縮技術,其音頻質量最好,主要用於MP3音頻壓縮,碼流為每通道64kb/s。MP3編碼雖不適用於實時傳送,但能在低編碼速率下提供較高的音質,所以成為網上音樂的寵兒。

MP3壓縮編碼原理

在MPEG-1的音頻壓縮中,採樣頻率可為32kHz、44.1kHz和48kHz,可支持單聲道(Monophonic)、雙單聲道(DualMonophonic)、立體聲模式(Stereo Mode)、聯合立體聲(JointStereo)等。常見的MP3大多採用聯合立體聲模式。
實驗表明,人類能聽到的聲音頻率範圍(音頻)是20Hz~20kHz,但人耳對整個音頻頻段聲音的反應不是平直的,2~5kHz是人耳最靈敏的頻段。依其特性將整個音頻頻段分成多個臨界頻帶,因為人類聽覺系統是依據頻率來分辨聲音能量的,任何頻率的細小聲音都會因掩蔽效應而被臨界頻帶內音量較高的聲音所覆蓋。MP3對其不作量化處理,從而去掉那些人類聽覺系統所無法察覺的聲音,達到壓縮的目的。可見,MP3是一種有損的音頻壓縮編碼。

MP3壓縮編碼技術

MP3壓縮編碼使用了5種重要的技術:最小聽覺門限判定(Minimal Audition Threshold)、掩蔽效應(Masking Effect)、位儲存槽(Reservoir of Bytes)、聯合立體聲(JointStereo)和霍夫曼編碼(Huffman Code)。
最小聽覺門限判定是一種減少信息量的手段,可以將大部分記錄信息集中在人耳最敏感的2~5kHz範圍,其餘頻率則分配較少的容量記錄。
掩蔽效應是一種心理聲學模型,在聽覺上表現為有一個音量或音色特別突出的聲音出現時,其它細小的聲音會變得難以被察覺,因而沒有必要對所有的聲音細節都進行編碼,而只需對容易引起注意的聲音編碼。
位儲存槽是MP3的流量屬性,分為恆定比特率(CBR)和可變比特率(VBR)。CBR指檔案每秒的信息流量固定不變,常見的MP3音頻都是以CBR方式編碼的,其優點是壓縮速度快;缺點是由於每秒的信息流量相同,容易造成空間的浪費。VBR指檔案每秒的信息流量可以變化,其優點是在信號複雜時用較多的容量記錄,信號簡單時用較少的容量記錄以有效利用空間。通過位儲存槽,將CBR編碼的MP3音頻,在波形簡單時用較少的容量記錄,把多餘的空間用於記錄複雜的波形,維持流量的大小,以達到近似於VBR編碼的效果。而用VBR編碼的MP3音頻則不需要位儲存槽。
聯合立體聲是一種立體聲編碼技術,主要分為強度立體聲(Intensity Stereo, IS)和中側立體聲(Mid/Side Stereo, M/S)兩種。IS在流量比較低時使用,利用人類聽覺系統對高頻信號相位分辨能力不強的特點,將音頻信號中的低頻分離出來合成單聲道信息,其餘的高頻信息合成另一個單聲道信息,並通過另外記錄高頻信號的位置信息來重建立體聲效果。M/S常被用於左右聲道大體相似的情況,先將左右聲道相加(L+R)得到一個聲道,再將左右聲道相減(L-R)得到另一個聲道,然後將這兩個聲道信息通過心理聲學模型和濾波器處理。M/S與IS一樣,是以損失部分相位信息為代價而獲得較高音色記錄信息的方法。一般地,在MP3音頻編碼中M/S和IS是交替使用的,視信息內容和流量而定。如果是更高流量如160kb/s以上的MP3 音頻,則可以對立體聲的兩個聲道獨立編碼,以保存相位信息。
霍夫曼編碼是一種常見的無失真壓縮方案。在脈衝編碼調製信號(PCM)被分成多個臨界頻帶並經過以上處理後,經過混合多相修飾離散餘弦變換(MDCT),將波形轉換為一連串的係數,最終經過霍夫曼編碼再次實現壓縮。

主要特點

1.MP3是一個數據壓縮格式
2.它丟棄掉脈衝編碼調製PCM)音頻數據中對人類聽覺不重要的數據(類似於JPEG是一個有損圖像壓縮),從而達到了小得多的檔案大小。
3.MP3音頻可以按照不同的位速進行壓縮,提供了在數據大小和聲音質量之間進行權衡的一個範圍。MP3格式使用了混合的轉換機制將時域信號轉換成頻域信號
4.32波段多相積分濾波器(PQF)。
5.36或者12 tap 改良離散餘弦濾波器(MDCT);每個子波段大小可以在0...1和2...31之間獨立選擇。
6.MP3不僅有廣泛的用戶端軟體支持,也有很多的硬體支持比如攜帶型媒體播放器(指MP3播放器)DVD和CD播放器。

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