Преди появата на МР3 е съществувал друг кодек (CODEC – COder/DECoder) , това е бил кодека RA ( real audio ).RA e компресирал по начин , който определено е влияел много зле на качеството .Фирмата Fraunhofer IIS разработва MPEG Layer3 ( по-известен като МР3 ) но от алчност не успява да наложи този формат като масов .МР3 става толкова разпространен когато групи програмисти разработват freeware MP3 CODEC .

МР3 е потоков формат.Това означава че файла се разделя на равни по продължителност части , наречени фреймове.Всички фреймове са взаимно независими и всеки от тях се кодира със собствени параметри и си има “заглавие” , в което са описани тези параметри.Това дава възможност освен за бързо”превъртане” и за зареждане на няколко фрейма в оперативната памет (или в кеша на диска ) , започване на просвирването им докато се в това време се зареждат другите.Освен това даже и да не сте свалили целия файл пак ще можете да го чуете – дотам , докъдето сте го свалили.

Но да се върнем на фреймовете.При високо качество (320 кбпс) за компресирането се ползват само математически алгоритми за компресия .Качеството на практика е същото като на оригинала (Audio CD ) , но и компресията е само 4:1.

Ако искаме да постигнем по-висока компресия трябва да използваме и други алгоритми за компресия , които се основават на физиологическите особености на човешкото ухо .Процесите на орязване на звуци , които не се чуват ( от хора с нормален слух ) се нарича квантоване.

Психоакустически модел на компресия

Как се определя кои звуци са излишни и кои са нужни ? Повечето кодеци например изрязват звуци над 16 КHz с идеята че тия честоти не се чуват .На практика обаче има хора които чуват такива честоти .Още повече – горната граница на чуваемите честоти спада с нарастване на възрастта , т.е. – младите хора чуват високите честоти за разлика от възрастните , а като се има предвид че предимно младите слушат МР3 изрязването на високите честоти става съвсем неоправдано.

Друг критерии за определяно на излишни звуци е мощността .Тука се има предвид че повечето хора не могат да доловят звуци , чиято мощност е под дадена граница и съответно тези звуци са излишни.Със сигурност и в този случай има ощетени слушатели.

Най-важен за компресирането обаче е ефекта на маскирането.Сигнала от един диапазон се маскира с по-мощен сигнал от съседния диапазон , или от предния фрейм.Този силен сигнал предизвиква временно понижаване на чувствителността на слуха към текущия фрейм, получава се ефекта на “временно оглушаване”.(Все едно Иван крещи на ухото на Петър , а Стоян се опитва да му прошепне нещо от няколко метра ).За всеки звуков диапазон се определя стойността за маскиращия ефект , създаден от сигнала на съседния диапазон и сигнала на предния фрейм .Ако маскиращия сигнал превишава мощността на текущия диапазон, то този диапазон не се кодира и голяма част от данните се изрязват.За оставащите данни се определя колко бита на фрейм могат да се жертват за да се получат по-малки загуби от стойността на маскиращия ефект.Вероятно сте забелязали колко глухо и “размазано” се чува файл , кодиран с много нисък битрейт.Това е така , защото при загуба на един бит се “внася”квантоващ шум около 6db.

Всички тези хитрости се наричат адаптивно кодиране.възползвайки се от факта , че голяма част от хората нямат идеален слух , адаптивното кодиране позволява значително да се намали размера на файла.

Трябва да се отбележи че когато се кодира с нисък битрейт се започва с адаптивното кодиране и след получаване на “орязания поток” се прилага алгоритъма на Хофман ( аналогичен на алгоритъма на RAR ).

В крайна сметка битрейта (ширината на потока ) може да варира от 320 до по-малко от 64 kbps.

При разработката на МР3 разработчиците са наели професионални “звукови дегустатори “ и са им дали да слушат разни музикални композиции , кодирани с различен битрейт.Мнението на “тестерите” е било че в повечето случаи (всъщност изключението е класическата музика ) битрейт 256 кбпс не дава разлики с оригинала.Битрейт 192 кбпс според същите хора значително се е отразил на качеството в посока по-лошо.Какъв е извода?Класическата музика я компресирайте с 320 кбпс (компресия 4:1) , а останалата с 256 (компресия 6:1) и можете да не се притеснявате за загуби на качеството.

За съжаление в Интернет се срещат предимно файлове , кодирани с 128 кбпс , заради малкия размер на файловете ( компресията вече е 12:1) .

Терминология :

МР3 (MPEG Layer3) – цифров формат за мултимедийна компресия от семейството MPEG

CODEC - COder/DECoder , съвкупност от алгоритми .

Bitrate – ширината на потока , количеството битове , използвани за кодирането.Измерва се с kbps ( килобити за секунда )

Квантоване – отделяне на честотите , които се счита не се възприемат от средностатистическото човешко ухо.

CD Audio- аудио формат , появил се малко след измирането на динозаврите.16 битов стерео формат , 44 KHz

RA- Real Audio , първия мрежов формат .Ако го сравним с МР3 , то битрейта следва да е 8 или 16 кбпс а качеството би вбесило и глухоням.

Компресия с АC3

Компресяи с ААС