Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Mp3 MP3 Das Audioformat Daniela Wurhofer und Ismail Karagöz.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Mp3 MP3 Das Audioformat Daniela Wurhofer und Ismail Karagöz."—  Präsentation transkript:

1 mp3 MP3 Das Audioformat Daniela Wurhofer und Ismail Karagöz

2 mp3 Übersicht Einführung Aufbau Kompression & Codierung

3 mp3 Einführung Was ist MP3? Abkürzung für Motion Picture Experts Group, Audio Layer-3. Audiocodierungsverfahren; Audiodaten werden bis auf ein Zwölftel ihrer Größe komprimiert, ohne hörbare Qualitätsverluste. KlangqualitätModusBitrateKompressionsrate Telefonmono8 KBit/s96:1 besser als KW-Radio mono16 KBit/s48:1 besser als MW-Radio mono32 KBit/s24:1 ähnlich UKW-Radio stereo56 KBit/s26 bis 24:1 annähernd CDstereo96 KBit/s 16:1 CD-Qualitä t stereo 112 bis 128 KBit/s 14 bis 12:1 [Die Qualitätsstufen von MP3 im Vergleich]

4 mp3 Einführung Die Geschichte von MP3 [Das Fraunhofer-Institut] ab 1987 Verfahren am Fraunhofer- Institut IIS-A (Institut Integrierte Schaltungen) in Erlangen entwickelt Patent in Deutschland angemeldet und erteilt von der ISO (International Standards Organisation) akzeptiert und in die Spezifikation der MPEG integriert.

5 mp3 Aufbau Die Struktur eines MP3s MP3s werden in kleinere Einheiten, die als Frames bezeichnet werden geteilt. Jeder Frame besteht aus einem Header und den Daten. Am Anfang oder Ende des MP3s können im so genannten ID3- Tag Informationen zur Musikdatei angegeben werden.

6 mp3 Aufbau Der Header

7 mp3 Aufbau Struktur des Headers Headerlänge: 32 Bit Pos.Aufgabe Länge [Bit] AFrame-Sync11 B MPEG Audioversion (MPEG-1, 2, etc.) 2 C MPEG Layer (Layer I, II, III, etc.) 2 D Protection (wenn aktiv: Checksumme nach Header) 1 EBitrate-Index4 F Frequenz der Samplingrate (44.1kHz, etc.) 2 G Padding Bit (kompensiert unvollständige Belegung) 1 H Private Bit (Applikations-spezifische Trigger) 1 I Channelmode (Stereo, Joint-Stereo) 2 J Mode-Extension (bei Verwendung von Joint Stereo) 2 KCopyright1 L Original ("0", wenn Kopie, "1" wenn Orignial) 1 M Emphasis (veraltet) 2

8 mp3 Kompression & Codierung 1) Psychoakustisches Modell 2) Huffman-Codierung

9 mp3 Kompression & Codierung Kompressionsarten Verlustlose Kompression = 100%ige Rekonstruktion der Daten (ZIP-Verfahren) Verlustbehaftete Kompression = Verminderung der Qualität akzeptabel (Bild- & Audiodaten) MP3 ist verlustbehaftet

10 mp3 Kompression & Codierung Einteilung der Datei in kleinere Einheiten (Frames zu 26ms) Analyse der spektralen Energieverteilung Maximale Bitanzahl/Frame aufgrund der Encoding Bitrate berechnen. Komprimierung des Bitstreams mittels Huffman-Coding (verlustfrei). Ausgabe der Daten in Frames (Header vorangestellt). Arbeitsschritte beim Codierungsvorgang

11 mp3 Kompression & Codierung Psychoakustisches Modell Herausfilterung der nicht wahrnehmbaren Daten Frequenzen unter 20Hz und über 16Khz.

12 mp3 Kompression & Codierung Psychoakustisches Modell

13 mp3 Kompression & Codierung Psychoakustisches Modell – Maskierung Simultanes Masking: Unvermögen des Gehörs, 2 gleichzeitig auftretende, ähnliche Frequenzen auseinander zu halten Wegfilterung einer Frequenz bei Kompression Temporales Masking 2 Töne die kurz aufeinander folgen, wird nur der lautere wahrgenommen Wegfilterung des leiseren Tones

14 mp3 Kompression & Codierung Psychoakustisches Modell – Joint Stereo Tiefe Töne werden nicht Stereo, sondern Mono encodiert geringere Bitrate benötigt

15 mp3 Kompression & Codierung Huffman Codierung Verlustloses Kompressionsverfahren Gesamtgrösse der Datei nochmals um 20% verringert

16 mp3 Kompression & Codierung Huffman Codierung Analyse von relativen Häufigkeiten Variable Codewortlänge Symbole mit höherem Vorkommen – kürzere Codeworte Kompressionsrate

17 mp3 Kompression & Codierung Huffman Codierung & MP3 Masking: Polyphone Elemente (viele Töne gleichzeitig und überlagert) werden komprimiert Abschnitte, in denen der Klang konstant bleibt – relativ große Redundanz Huffmancoding

18 mp3 Kompression & Codierung Struktur der MPEG Kompression 1) Unterteilung des gesamten Signals in Subbänder (= Zeit-Frequenz-Zuordnung) 2) Implementierung des Psychoakust. Modells Fast-Fourier-Transformation (FFT) eingesetzt

19 mp3 Kompression & Codierung Struktur der MPEG Kompression 3) Quantifizierung und Encodierung jedes einzelnen Samples in den Subbändern 4) Endgültige Erzeugung der komprimierten Datei – digitalisierte Audiodaten in einzelne Frames unterteilt

20 mp3 Kompression & Codierung Erweiterung bei MP3: Weiterer Filter kommt zum Einsatz: Discrete Consine Transform Filter (DCTF) bessere Performance und mehr Zuverlässigkeit Der 4. Phase (Vorbereitung der Frames) ist ein komplexer Algorithmus hinzugefügt Variation der Framegrösse, Reserve Bit

21 mp3 ENDE


Herunterladen ppt "Mp3 MP3 Das Audioformat Daniela Wurhofer und Ismail Karagöz."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen