25
MP3 Compressie van geluid
MP3
Compressie van geluid
Wat is mp3?
• Een manier op geluid te comprimeren» samenpersen, compact maken
• MPEG 1 Layer 3– Moving Picture Experts Group – Layer 3: mate van complexiteit
• Nu eerst een paar stapjes terug
Time
soun
d am
plit
ude
Digitale ‘bemonstrering’
Geluid in ‘golfvorm’
•Analoog: Een signaal dat steeds variabel is
•Wiskundige sinus.
Analoog vs. Digitaal
•Digitaal:Een signaal met discrete stappen.
Kwaliteit van digitaal geluid
• Bemonsteringsfrequentie (sample rate in KHz)
Kwaliteit van digitaal geluid
• Bemonsteringsfrequentie (sample rate in KHz)
• Bit depth: aantal bit dat gebruikt wordt
• Hoe meer bits hoe beter de kwaliteit en hoe groter het bestand
• 8-bit (zoals de telefoon), 16-bit (CD kwaliteit), • Ook wel woord lengte genoemd• Voorbeeld van 8-bit en 16-bit signaal
– 0000 0000 1111 1111– 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111
Kwaliteit van digitaal signaal
• Bemonsteringsfrequentie (sample rate in KHz)
• Bit depth: aantal bit dat gebruikt wordt
• Aantal kanalen (stereo, mono, 5.1)
Kwaliteit van digitaal signaal
• Bemonsteringsfrequentie (sample rate in KHz)
• Bit depth: aantal bit dat gebruikt wordt
• Aantal kanalen (stereo, mono, 5.1)
• Audio bestanden worden gemeten in ‘bit rate’ (Kbps kilobits per seconde)
Terug naar MP3
• Er past meer muziek op een cd
• Versturen van muziek via internet
• Gratis muziek van internet downloaden
• Kleine draagbare afspeelapparatuur ‘mp3 spelers’
Waarom MP3 ?
MP3 Cyclus
Termen
Term Defenitie
Bit Binair getal 0 or 1
Kilobit (Kb) 1,000 bits (approx.)
Byte 8 bits
Kilobyte (KB) 1,000 bytes
Megabyte (MB) 1,000,000 bytes
Gigabyte (GB) 1,000,000,000 bytes
Kbps Kilobits per second (1,000 bits in a second)
KB/sec Kilobytes per second (1,000 bytes in a second)
Rekenen aan CD kwaliteit
• Hoeveel geluid past er op een CD?
• (44.100 Hz) x (16-bit/sec)/(8) = 88,200 Byte/s• X2 voor stereo = 176,400 B/s• X60 sec per minuut = 10,584,000 B/m
– Ongeveer 10 MB per 1 minuut opgenomen geluid– 1 CD ongeveer 70 minuten geluid
Audio compressie
• Geluidscompressie is in feite compressie van een digitaal signaal. Datacompressie dus.
• Er zijn verschillende typen datacompressie:
1.exact omkeerbaar (Engels: lossless)
2.Niet-exact omkeerbaar (Engels: lossy)
Mp3 valt onder deze laatste
Lossless compressie
• Herhaling van patronen:– aaaaaaaaaabbbbb = 10a5b– Wiskundige formules
• Bv. 1 4 9 16 25 36 49 64 81 100 121 144 169 196 225 256 289 324 361 400 441 484 529 576 625
X=1…26, met Y=X2
Hoe werkt MP3
• Mp3 is een vorm van ‘lossy’ compressie– Niet omkeerbaar– Er treed verlies van informatie op.
• De Mp3 compressie is gebaseerd op perceptie: Perceptuele compressie
• Een uitstapje: visuele percepties
Wat zie je en wat is er te zien??
Perceptuele compressie /codering
• Stereo-effect (weinig data) i.p.v. stereo geluid (veel data)– Joint Stereo: Stereo veelal dezelfde informatie,
dus te comprimeren
Perceptuele compressie /codering• Stereo-effect (weinig data) i.p.v. stereo geluid (veel data)
– Joint Stereo: Stereo veelal dezelfde informatie, dus te comprimeren
• Alleen hoorbare frequenties (20 Hz-20KHz)
Perceptuele compressie /codering• Stereo-effect (weinig data) i.p.v. stereo geluid (veel data)
– Joint Stereo: Stereo veelal dezelfde informatie, dus te comprimeren
•Alleen hoorbare frequenties (20 Hz-20KHz)
•Psycho-akoestisch codering (beperkingen van het oor)
•Frequentie maskering (= verbergen)
•Temporele maskering
Psycho-akoestisch coderen
• Frequentie maskering
– Alle frequenties met lage amplitude in de buurt van een frequentie met grote amplitude hoor je niet
Psycho-akoestisch coderen
• Frequentie maskering
2020 k
5k1k
f Hz
10k100
60dB
0
Psycho-akoestisch coderen
• Frequentie maskering
– Alle frequenties met lage amplitude in de buurt van een frequentie met grote amplitude hoor je niet
• Temporele maskering (maskering in de tijd)
– Als we een hard geluid horen, dit vervolgens stopt, dan duurt het even voordat we een zachte toon bij dezelfde frequentie weer kunnen horen.
De optelsom van psycho-akoestisch coderen
Samenvatting MP3
• MP3 is een gecomprimeerd stuk geluid
• Handig voor uitwisselen en opslag
• Geluid moet van analoog naar digitaal
• Digitaal geluid wordt gecomprimeerd op een manier dat onze oren/hersens het niet merken, er gaat informatie verloren– Joint stereo / psycho-akoestisch
• MP3 wordt gedecoreerd op gewenste tijdstip
Einde
??????????????????????
