MPEG-1 Audio Layer I
| MIME-тип | |
|---|---|
| Разработчик | |
| Тип формата |
audio |
| Стандарт(ы) |
MPEG-1 Audio Layer I (сокр. MP1) — один из трёх форматов (уровень 1) сжатия звука с потерями, определённых в стандарте MPEG-1[5]. Хотя MPEG-1 Audio Layer I поддерживается большинством современных медиаплееров, этот формат считается устаревшим. Вместо него в основном используются форматы MP2 и MP3.
Для обозначения файлов, в которых содержится только аудиоинформация формата MP1, используется расширение .mp1 или, иногда, .m1a.
Технология сжатия MP1 использует сравнительно простую схему полосного кодирования с 32 поддиапазонами.
Layer I (слой 1) рекомендуется для применения в профессиональной области, в системах записи-перезаписи с высоким студийным качеством с достаточной ёмкостью памяти. Он характеризуется небольшой сложностью и невысокой степенью редукции аудиоданных.
MPEG-1 layer I также использовался в Digital Compact Cassette, как часть аудиокодека PASC (англ. Precision Adaptive Sub-band Coding — прецизионное адаптивное полосное кодирование). В связи с необходимостью передачи постоянного потока отдельных блоков данных (кадров) на ленточный носитель, в PASC использовался дополнительный бит в MPEG заголовке для определения начала кадра. Битрейт всегда 384 кбит/с[6].
Содержание
Основные параметры
- MPEG-1 Layer I стандартизован ISO/IEC 11172-3, впервые опубликован в 1993.
- Число каналов: 1 или 2.
- Частоты дискретизации: 32, 44.1 и 48 кГц.
- Битрейт: 32, 64, 96, 128, 160, 192, 224, 256, 288, 320, 352, 384, 416 и 448 кбит/с[7]
- Расширение формата было представлено в MPEG-2 Audio Layer I и определено в стандарте ISO/IEC 13818-3 (MPEG-2 Part 3)[8], первая редакция была опубликована в 1995[4]
- дополнительные частоты дискретизации: 16, 22.05 и 24 кГц
- дополнительные битрейты: 48, 56, 80, 112, 144 и 176 кбит/с.
Кодирование и декодирование звуковых сигналов MPEG-1 Layer I
Метод кодирования
Входной цифровой звуковой сигнал разделяется на кадры (фреймы), каждый из которых кодируется и декодируется независимо от других кадров. Размер кадра для уровня Layer I составляет 384 отсчёта.
Полоса аудиосигнала с помощью цифровых полосовых фильтров разбивается на 32 поддиапазона. Все поддиапазоны имеют одинаковую ширину, которая зависит от частоты дискретизации входного сигнала. После разделения частота дискретизации уменьшается в 32 раза, так что число отсчётов в кадре в каждом поддиапазоне равно 12.
Затем выполняется квантование данных. Предварительно определяются масштабные множители, которые зависят от максимального значения сигнала. При этом масштабный множитель определяется для каждого поддиапазона в кадре, то есть для 12 отсчётов сигнала поддиапазона. Перед квантованием значения сигнала делятся на соответствующие масштабные множители.
Затем в блоке квантования и кодирования выполняется квантование данных. В основе сжатия звуковой информации на уровне Layer I лежит метод, называемый адаптивным распределением битов. Этот метод заключается в выполнении квантования с различным числом двоичных разрядов квантования для разных частотных поддиапазонов. При этом используется равномерное квантование. Полное число битов, выделяемых на все поддиапазоны в данном кадре, зависит от частоты дискретизации входного сигнала и от заданной выходной скорости передачи двоичных символов, то есть от требуемой степени сжатия звуковой информации. Распределение битов по поддиапазонам осуществляется блоком психоакустической модели.
Чтобы выполнить распределение битов в блоке психоакустической модели, анализируется спектр исходного звукового сигнала (не разложенного на поддиапазоны). Для этого производится быстрое преобразование Фурье участков этого сигнала по 512 отсчётов, после чего вычисляется спектр мощности звукового сигнала и величины звукового давления в каждом частотном поддиапазоне.
Затем анализируются тональные (синусоидальные) и нетональные составляющие звукового сигнала, определяются локальные и глобальные пороги маскировки и вычисляются отношения сигнал/маскирующий сигнал для всех поддиапазонов, на основании которых производится распределение битов по поддиапазонам.
В тех поддиапазонах, в которых искажения звука, вызываемые квантованием, менее заметны для слушателя или маскируются большим уровнем сигнала в других поддиапазонах, квантование делается более грубым, то есть для этих поддиапазонов выделяется меньше битов. Для полностью маскируемых поддиапазонов битов совсем не выделяется. Благодаря этому, удаётся существенно уменьшить количество передаваемой информации при сохранении достаточно высокого качества звука.
Декодирование
Данные, содержащиеся в кадре, декодируются в соответствии с порядком их следования и таблицами кодов, которые содержатся в программе работы декодера. Декодированные данные о распределении битов и о масштабных множителях используются для декодирования и деквантования звуковых данных. После деквантования отсчёты сигналов поддиапазонов умножаются на соответствующие масштабные множители.
После декодирования и деквантования отсчёты сигналов всех поддиапазонов объединяются в выходной цифровой звуковой сигнал.
Напишите отзыв о статье "MPEG-1 Audio Layer I"
Литература
- Смирнов А. В. Основы цифрового телевидения: Учебное пособие.— М.: Горячая линия-Телеком, 2001.- 224 с.: ил.
Ссылки
[rus.625-net.ru/audioproducer/2000/06/7.htm Компрессия цифрового звука: психоакустические основы и алгоритмы. Юрий Ковалгин]
См. также
- MPEG-1
- MPEG-2
- AAC (MPEG-2 Part 7) — в 1999 году обновлён и включён в MPEG-4 Part 3
- MPEG-4
Примечания
- ↑ [tools.ietf.org/html/rfc3003 The audio/mpeg Media Type - RFC 3003]. IETF (November 2000). Проверено 15 марта 2011. [www.webcitation.org/66Mo2E00a Архивировано из первоисточника 23 марта 2012].
- ↑ [tools.ietf.org/html/rfc3555#page-24 MIME Type Registration of RTP Payload Formats - RFC 3555]. IETF (July 2003). Проверено 15 марта 2011. [www.webcitation.org/66Mo2uNBY Архивировано из первоисточника 23 марта 2012].
- ↑ [www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_tc/catalogue_detail.htm?csnumber=22412 ISO/IEC 11172-3:1993 - Information technology -- Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1,5 Mbit/s -- Part 3: Audio]. ISO (1993). Проверено 15 марта 2011. [www.webcitation.org/66Mo3Q1qB Архивировано из первоисточника 23 марта 2012].
- ↑ 1 2 [www.iso.org/iso/iso_catalogue/catalogue_ics/catalogue_detail_ics.htm?csnumber=22991 ISO/IEC 13818-3:1995 - Information technology -- Generic coding of moving pictures and associated audio information -- Part 3: Audio]. ISO (1995). Проверено 15 марта 2011. [www.webcitation.org/66Mo4vybd Архивировано из первоисточника 23 марта 2012].
- ↑ Стандарт ISO/IEC 11172-3 «Coding of moving pictures and associated audio for digital storage media at up to about 1.5 mbit/s. Part 3 Audio»
- ↑ [web.archive.org/web/19961228081455/www.xs4all.nl/~jacg/dcc-faq.html Digital Compact Cassette. Frequently Asked Questions]
- ↑ [www.mpgedit.org/mpgedit/mpeg_format/mpeghdr.htm MPEG Audio Frame Header]
- ↑ [webstore.iec.ch/preview/info_isoiec13818-3%7Bed2.0%7Den.pdf ISO/IEC 13818-3 (Second edition 1998-04-15)]
| ||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий MPEG-1 Audio Layer I
– Каким ты щеголем нынче! – оглядывая его новый ментик и вальтрап, сказал Несвицкий.Денисов улыбнулся, достал из ташки платок, распространявший запах духов, и сунул в нос Несвицкому.
– Нельзя, в дело иду! выбг'ился, зубы вычистил и надушился.
Осанистая фигура Несвицкого, сопровождаемая казаком, и решительность Денисова, махавшего саблей и отчаянно кричавшего, подействовали так, что они протискались на ту сторону моста и остановили пехоту. Несвицкий нашел у выезда полковника, которому ему надо было передать приказание, и, исполнив свое поручение, поехал назад.
Расчистив дорогу, Денисов остановился у входа на мост. Небрежно сдерживая рвавшегося к своим и бившего ногой жеребца, он смотрел на двигавшийся ему навстречу эскадрон.
По доскам моста раздались прозрачные звуки копыт, как будто скакало несколько лошадей, и эскадрон, с офицерами впереди по четыре человека в ряд, растянулся по мосту и стал выходить на ту сторону.
Остановленные пехотные солдаты, толпясь в растоптанной у моста грязи, с тем особенным недоброжелательным чувством отчужденности и насмешки, с каким встречаются обыкновенно различные роды войск, смотрели на чистых, щеголеватых гусар, стройно проходивших мимо их.
– Нарядные ребята! Только бы на Подновинское!
– Что от них проку! Только напоказ и водят! – говорил другой.
– Пехота, не пыли! – шутил гусар, под которым лошадь, заиграв, брызнула грязью в пехотинца.
– Прогонял бы тебя с ранцем перехода два, шнурки то бы повытерлись, – обтирая рукавом грязь с лица, говорил пехотинец; – а то не человек, а птица сидит!
– То то бы тебя, Зикин, на коня посадить, ловок бы ты был, – шутил ефрейтор над худым, скрюченным от тяжести ранца солдатиком.
– Дубинку промеж ног возьми, вот тебе и конь буде, – отозвался гусар.
Остальная пехота поспешно проходила по мосту, спираясь воронкой у входа. Наконец повозки все прошли, давка стала меньше, и последний батальон вступил на мост. Одни гусары эскадрона Денисова оставались по ту сторону моста против неприятеля. Неприятель, вдалеке видный с противоположной горы, снизу, от моста, не был еще виден, так как из лощины, по которой текла река, горизонт оканчивался противоположным возвышением не дальше полуверсты. Впереди была пустыня, по которой кое где шевелились кучки наших разъездных казаков. Вдруг на противоположном возвышении дороги показались войска в синих капотах и артиллерия. Это были французы. Разъезд казаков рысью отошел под гору. Все офицеры и люди эскадрона Денисова, хотя и старались говорить о постороннем и смотреть по сторонам, не переставали думать только о том, что было там, на горе, и беспрестанно всё вглядывались в выходившие на горизонт пятна, которые они признавали за неприятельские войска. Погода после полудня опять прояснилась, солнце ярко спускалось над Дунаем и окружающими его темными горами. Было тихо, и с той горы изредка долетали звуки рожков и криков неприятеля. Между эскадроном и неприятелями уже никого не было, кроме мелких разъездов. Пустое пространство, саженей в триста, отделяло их от него. Неприятель перестал стрелять, и тем яснее чувствовалась та строгая, грозная, неприступная и неуловимая черта, которая разделяет два неприятельские войска.
«Один шаг за эту черту, напоминающую черту, отделяющую живых от мертвых, и – неизвестность страдания и смерть. И что там? кто там? там, за этим полем, и деревом, и крышей, освещенной солнцем? Никто не знает, и хочется знать; и страшно перейти эту черту, и хочется перейти ее; и знаешь, что рано или поздно придется перейти ее и узнать, что там, по той стороне черты, как и неизбежно узнать, что там, по ту сторону смерти. А сам силен, здоров, весел и раздражен и окружен такими здоровыми и раздраженно оживленными людьми». Так ежели и не думает, то чувствует всякий человек, находящийся в виду неприятеля, и чувство это придает особенный блеск и радостную резкость впечатлений всему происходящему в эти минуты.
На бугре у неприятеля показался дымок выстрела, и ядро, свистя, пролетело над головами гусарского эскадрона. Офицеры, стоявшие вместе, разъехались по местам. Гусары старательно стали выравнивать лошадей. В эскадроне всё замолкло. Все поглядывали вперед на неприятеля и на эскадронного командира, ожидая команды. Пролетело другое, третье ядро. Очевидно, что стреляли по гусарам; но ядро, равномерно быстро свистя, пролетало над головами гусар и ударялось где то сзади. Гусары не оглядывались, но при каждом звуке пролетающего ядра, будто по команде, весь эскадрон с своими однообразно разнообразными лицами, сдерживая дыханье, пока летело ядро, приподнимался на стременах и снова опускался. Солдаты, не поворачивая головы, косились друг на друга, с любопытством высматривая впечатление товарища. На каждом лице, от Денисова до горниста, показалась около губ и подбородка одна общая черта борьбы, раздраженности и волнения. Вахмистр хмурился, оглядывая солдат, как будто угрожая наказанием. Юнкер Миронов нагибался при каждом пролете ядра. Ростов, стоя на левом фланге на своем тронутом ногами, но видном Грачике, имел счастливый вид ученика, вызванного перед большою публикой к экзамену, в котором он уверен, что отличится. Он ясно и светло оглядывался на всех, как бы прося обратить внимание на то, как он спокойно стоит под ядрами. Но и в его лице та же черта чего то нового и строгого, против его воли, показывалась около рта.
– Кто там кланяется? Юнкег' Миг'онов! Hexoг'oшo, на меня смотг'ите! – закричал Денисов, которому не стоялось на месте и который вертелся на лошади перед эскадроном.
Курносое и черноволосатое лицо Васьки Денисова и вся его маленькая сбитая фигурка с его жилистою (с короткими пальцами, покрытыми волосами) кистью руки, в которой он держал ефес вынутой наголо сабли, было точно такое же, как и всегда, особенно к вечеру, после выпитых двух бутылок. Он был только более обыкновенного красен и, задрав свою мохнатую голову кверху, как птицы, когда они пьют, безжалостно вдавив своими маленькими ногами шпоры в бока доброго Бедуина, он, будто падая назад, поскакал к другому флангу эскадрона и хриплым голосом закричал, чтоб осмотрели пистолеты. Он подъехал к Кирстену. Штаб ротмистр, на широкой и степенной кобыле, шагом ехал навстречу Денисову. Штаб ротмистр, с своими длинными усами, был серьезен, как и всегда, только глаза его блестели больше обыкновенного.
