Algorytm kompresji MP3

W tym artykule postaram się wytłumaczyć zasadę działania kompresji MP3. Zacznijmy od samej nazwy - wiele osób twierdzi, że MP3 to nic innego jak MPEG 3 - co jest oczywiście nieprawdą ! Jest to MPEG 
Layer 3. A teraz wyjaśniam różnicę między formatem WAV a MP3. Obydwa formaty najprościej porównać do formatów graficznych - BMP oraz JPG. BMP jest formatem najdokładniejszym - oznacza to, że dokładnie każdy piksel jest opisany 1 bajtem - a w formacie JPG można było podobne kolory połączyć w jedną całość i zamiast opisywać, że piksel 1 to czarny, piksel2 to czarny... piksel x to czarny zastosowano zapis pixel od 1 do x jest czarny. Ale dodatkowo niewygodne kanty czy nagle inny kolor pixela można było bez znaczącej różnicy usunąć. Mówi się wtedy o kompresji stratnej. Przykładem kompresji nie stratnej jest ZIP i RAR - one potrafią upakować plik, ale po dekompresji zawiera on te same dane. W przypadku WAV i MP3 jest to już nieodwracalne. No ale jak się to dzieje, że nie słychać różnicy, a jednak MP3 jest o około 11 razy mniejsze ? Dane z płyty zapisywane są do formatu WAV z częstotliwością próbkowania 44.1 kHz i zapisywane w ciągach po 16 bitów. A więc 1 sekundowy utwór zajmuje już 172 kB ! Jednak jak się okazuje połowa informacji jest po prostu nie potrzebna, gdyż są to częstotliwości których ludzkie ucho nie słyszy. A więc koder MP3 dzięki modelu psychoakustycznemu może te informacje odrzucić. Drugim krokiem jest usunięcie tych dźwięków które są zagłuszane prze inne - głośniejsze. Trzecim krokiem - i to chyba najważniejszym jest kompresja sygnałów stereo. Polega to na tym, że w obydwu kanałach przez większą część czasu płyną te same dźwięki - a więc wystarczy, że koder zapisze do pliku w których momentach występuje pogłośnienie jednego za kanałów. Dzięki takiej kompresji zaoszczędzamy mnóstwo miejsca i pieniędzy. Ja np. nie wyobrażam sobie przesyłania 40-megowego pliku Internetem . Ale czy MP3 jest już szczytem kompresji bez większej utrat jakości ? Otóż nie - jest jeszcze format Yamahy - VQF. Odpowiednikiem MP3-owej kompresji 128 kb/s jest 96 kb/s. Ale to jeszcze nic w porównaniu z Microsoftwoym formatem WMA. Pliki kompresowane tym systemem są  o połowę mniejsze niż MP3 ! Ciekaw jestem co nas jeszcze czaka.. A może jakiś format 90 % bardziej kompresujący od MP3 bez strat jakości ?

SLASH
slash@ptik.ivg.pl
http://www.ptik.ivg.pl