Форматы записи аудиоинформации

Одной из основных проблем оцифрованных аудиосигналов является большой объем памяти, который занимает информация на звуконосителе. На обычном CD, записанном без компрессии в формате CD-DA (Compact Disk Digital Audio) на описание 1 секунды звучания тратится 172 Кбайт, одной минуты - 10 МГбайт и т.д. Памяти одной компьютерной дискеты хватило бы только на 8 секунд звучания.

Эта проблема решается с помощью cжатия аудиоинформации при записи. Известно много способов компрессии информации. Один из них, применяемый для записи на мини-диски, достигается с помощью алгоритма ATRAC - (A daptive Tr ansform A coustic C oding - акустическое кодирование с адаптивным преобразованием). Система цифрового кодирования ATRAC, основана на результатах психоакустических исследований. В запись не попадают те данные, которые в силу механизма слухового восприятия человека маскируются, а значит, не слышны.

Многочисленные эксперименты показали, что без видимых потерь качества звучания можно избавиться от таких составляющих, как:

· звуки с очень высокой или очень низкой частотой, находящиеся вне пределов слышимости;

· звуки с небольшой или средней интенсивностью, соседствующие по частоте со звуками большой интенсивности (более интенсивный звук маскирует менее интенсивный)

· звуки с небольшой или средней интенсивностью, следующие по времени непосредственно за звуками большой интенсивности (сразу после принятия сильного звука человеческое ухо не в состоянии услышать слабый звук).

Компьютерная запись может быть подвержена ещё большей степени компрессии, благодаря наличию в компьютерах специальных звуковых карт и мощных процессоров (Pentium, Athlon и др.). Известны различные способы сжатия аудио и видео информации, но все они должны соответствовать требованиям, разработанным в стандартах MPEG – (Motion Picture Expert Group – экспертная группа по кинематографии) для компьютерных технологий.

Стандарты MPEG подразделяются на форматы (MPEG1 – для аудио и MPEG2, MPEG4 – для видео). В области аудио существуют ещё три уровня (layers) MPEG1. Первый, так называемый, MP1 поддерживает коэффициент компрессии (сжатия) до 14 раз, второй (МР2) – до 12 раз, третий (МРЗ) – до 10 раз.

Сила сжатия определяется также скоростью передачи данных или битрейтом, измеряемым в Кбит/с. MP1 поддерживает силы сжатия от 32 до 448 Кбит/с, МР2 - от 32 до 384 Кбит/с, третий, МРЗ - от 32 до 320 Кбит/с.

Основным форматом для записи и хранения аудиоданных в сжатом виде является формат mp3 (стандарт MP EG1, 3 уровень). Чтобы не путать цифру "3" с буквой "З" многие авторы используют аббревиатуру mp3, вместо MP3.

Наивысший эффект сжатия происходит путем удаления повторов одинаковых сигналов. Если определенный звук имеет одинаковую частотную характеристику и интенсивность или он отсутствует, то необязательно его кодировать с частотой 44,1 КГц, а можно значительно реже). Алгоритм компрессии mp3 использует, как и формат ATRAC, также избирательную фильтрацию и удаление слабо ощущаемых звуковых колебаний.

Огромные преимущества дает компрессия в mp3 при сохранении голосовой информации. В этом случае за счет "вырезания" пауз между словами и предложениями может быть достигнуто 30-40-кратное сжатие с незначительным искажением голоса и интонации. Компрессия mp3 с битрейтом 108 кбит/с позволяет записать на один CD-R до 200 песен или композиций, вместо 15, как в формате CD-DA (аудио-СD).

Процесс компрессии сопровождается небольшими искажениями, особенно в аудиоклипах, содержащих много высокочастотных звуков. При цифровом копировании аудиоданных с компакт-диска качество мрЗ-записи можно оценить как 94% от оригинала, т.е. эти искажения замечают, в среднем 6 человек из 100, что вполне приемлемо для большинства слушателей. Нужно помнить, что чем выше степень сжатия, тем ниже качество звучания, т.е. чем больше песен на диске, тем будет ниже качество их воспроизведения.

Наибольшее применение формат mp3 нашёл при изготовлении компьтерных дисков, в Интернете для обмена музыкальными файлами, в проигрывателях с флэш-памятью и с винчестерами, которые в быту называются mp3-плеерами.

Дата добавления: 2015-09-02