2017“北京东盟文化之旅”活动在越南圆满收官
 | |
| Failinime laiend | .mp3 |
|---|---|
| Arendaja | Moving Picture Experts Group |
| Algne v?ljalase | 1993 |
| Tüüp | digitaalaudio |
| Standard(id) | ISO/IEC 11172-3, ISO/IEC 13818-3 |
| Avatud vorming | jah |
MP3 ehk MPEG Audio Layer III on helifailivorming, mis p?hineb helisignaali kadudega tihendamise tarkvaral. Selle tehnoloogia abil saab tihendamata helifailide mahtu oluliselt v?hendada ilma helikvaliteedi olulise languseta ning selliseid faile vastava tarkvara abil esitada arvuti, MP3-m?ngija, nutitelefoni v?i muu selleks otstarbeks m?eldud seadme abil. Seet?ttu on MP3-failivorming populaarne helifailide s?ilitamiseks ja Interneti kaudu jagamiseks.
MP3-vorming on loodud Fraunhoferi Instituudis ja edasi arendatud Moving Picture Experts Group (MPEG) t??rühma poolt.
Ajalugu
[muuda | muuda l?hteteksti]- 1987 – Saksamaal asuv Fraunhoferi Instituut alustas EUREKA projekti EU147 raames uurimist??d digitaalse audio levitamise alal.[1]
- 1988 – loodi Moving Picture Experts Group ehk MPEG.[1]
- 1989 – Fraunhoferi Instituut v?ttis Saksamaal MP3-tehnoloogiale patendi.[1]
- 1992 – Fraunhoferi Instituudi ja Dieter Seitzeri audiokodeerimise algoritm integreeriti MPEG-1 tehnoloogiasse.[1]
- 1993 – avaldati MPEG-1 standard.[1]
- 1994 – t??tati v?lja ja avaldati MPEG-2 standard.[1]
- 1996 – USAs patenteeriti MP3-tehnoloogia.[1]
- 1998 – ilmusid esimesed kaasaskantavad MP3-m?ngijad.[2]
- 1998 – Fraunhofer hakkas oma patendi?igusi j?ustama. K?ik tarkvaraarendajad, kelle loodud tarkvara tegeleb MP3 kodeerimise v?i dekodeerimisega, pidid hakkama Fraunhoferile litsentsitasu maksma. Samuti pidid autori?iguste kaitse all oleva tehnoloogia kasutamise eest maksma kaasaskantavate MP3-m?ngijate tootjad.[1]
- 1999 – SubPop sai esimeseks MP3-vormingus heliteoseid levitavaks ettev?tteks.[1]
Standardi v?ljat??tamine ja levik
[muuda | muuda l?hteteksti]MP3-tehnoloogia t??tati v?lja Fraunhoferi Instituudis Saksamaal Dieter Seitzeri ja tema meeskonna poolt. Instituudi teaduskeskus alustas 1987. aastal tarkvara v?ljat??tamist eesm?rgiga saavutada tihendatud helifailid, mis on k?rge helikvaliteediga ja v?ikse andmemahuga. 1989. aastal vastav tehnoloogia patenteeriti, juriidilisel patendil on v?ljat??tajatena m?rgitud Bernhard Grill, Karl-Heinz Brandenburg, Thomas Sporer, Bernd Kurten ja Ernst Eberlein.[1]
Samal aastal lisati MP3-standard MPEG-1 spetsifikatsiooni. MPEG-standardid defineerivad madala andmeedastuskiirustega audio- ja videofailivormingute süntaksid ja vastavate dekoodrite teostatavad protseduurid, kuid ei defineeri koodrites kasutatavaid algoritme. MPEG on ISO/IEC (International Organisation for Standardisation / International Electrotechnical Commission) allüksusena tegutsev t??rühm, mille eesm?rk on digitaalse video- ja audiotihendamise standardite loomine, samuti standarditele vastavuse testimise metodoloogiate loomine ja tehnilise dokumentatsiooni avaldamine.[3]
MP3 internetis
[muuda | muuda l?hteteksti]MP3-failide massiline levimine Internetis algas 1990. aastate keskel. V?ikese andmemahu ja hea helikvaliteedi t?ttu sai MP3 vorming v?ga populaarseks Interneti kaudu muusika- ja helifailide levitamiseks. Sellele aitas tugevalt kaasa 1997. aastal ettev?tte Nullsoft avaldatud tarkvara Winamp, mis tegi MP3-failide esitamise ja haldamise tavakasutajale senisest lihtsamaks ja mugavamaks.
Novembris 1997 alustas veebileht mp3.com s?ltumatute esitajate poolt loodud tuhandete tasuta MP3-vormingus helifailide levitamist.[4] Samuti on m?ned tuntud esitajad lubanud enda teoseid Internetist MP3-vormingus tasuta alla laadida, nagu n?iteks ansambel Radiohead 2007. aastal oma albumit "In Rainbows".[5]
Muusikapiraatlus
[muuda | muuda l?hteteksti]MP3-failide v?ike andmemaht tegi need 1990. aastate l?pus ja 2000. aastate alguses populaarseks P2P-v?rkudes muusikafailide jagamiseks, mis varem olnuks tolleaegseid andmeedastuskiirusi ja Interneti kasutamise hinda arvestades peaaegu v?imatu. Esimene populaarne P2P-failijagamise programm Napster avaldati 1999. aastal,[6] sellele j?rgnesid Kazaa, SoulSeek ja torrentprogrammid.
MP3-failide loomise ja jagamise lihtsus t?i laialdaselt kaasa autori?iguste rikkumisi, sest P2P-v?rkude kaudu jagati ka autorikaitse all olevaid teoseid. Suured muusikafirmad v?itsid, et muusika vaba jagamine toob kaasa müüginumbrite langemise. J?rgnesid kohtuvaidlused Napsteriga, mis l?ppes Napsteri ajutise sulgemisega[7], samuti on kohtulikult karistatud failivahetusprogrammide eraisikutest kasutajaid. Eestis seni ühtegi inimest P2P-v?rgu kaudu helifailide jagamise eest kohtulikult karistatud pole.
Tehnilised andmed
[muuda | muuda l?hteteksti]Andmemaht
[muuda | muuda l?hteteksti]Interneti levikuga muutus oluliseks selle kaudu edastatavate failide maht. Seet?ttu tekkis vajadus t?husa ja standardiseeritud vormingu j?rele, mis v?imaldaks salvestatavate ja levitatavate helifailide mahtu oluliselt v?hendada.
Traditsiooniline meetod heli digitaalseks salvestamiseks on diskreetida helisignaali teatud arv kordi sekundis ja vastavad amplituudid salvestada, nii salvestatakse heli n?iteks CD-plaatide ja digitaalse televisiooni puhul.[8] Helisignaali talletamiseks v?i edastamiseks vajaminev andmemaht s?ltub kolmest asjaolust: helil?ikude arv sekundis ehk sagedus, amplituudi salvestamiseks kasutatav bittide arv ehk bitisügavus ning helisignaali kestus ehk aeg.[8] Vajaminevat andmemahtu on v?imalik arvutada j?rgmise valemi kaudu:
andmemaht = sagedus × bitisügavus × aeg.
Lisaks tuleb arvestada, et stereosignaali puhul tuleb vajaminev andmemaht korrutada kahega, sest salvestatakse kahe üksteisest s?ltumatu audiokanali signaal.[8]
CD-plaadile on heli salvestatud tihendamata 16-bitise ja 44 100 Hz juures diskreeditud stereosignaalina,[9] mist?ttu on ühe minuti pikkuse CD-plaadil oleva helisignaali salvestamiseks vaja 44 100 × 16 × 60 × 2 = 84 672 000 bitti ehk natuke üle 10 megabaidi. 4-minutilise heliteose jaoks oleks vaja umbes 40 megabaiti.
Seet?ttu eelistatakse k?rge kvaliteediga helisignaali salvestamiseks v?i Interneti kaudu levitamiseks tihti kasutada tihendatud failivormingut.
MP3 kodeerimine
[muuda | muuda l?hteteksti]Algse helifaili MP3-vormingusse tihedamise tulemusena saadakse algfailist oluliselt v?iksem fail, kuid protsessi k?igus l?heb osa infot kaduma ja seda pole v?imalik hiljem taastada. Seet?ttu kutsutakse algoritmi kadudega tihendamise algoritmiks.[10]
MPEG-audio tihendamine p?hineb psühhoakustilisel kodeerimisskeemil. Kooder ei ürita salvestada algsele signaalile identset signaali, eesm?rk on j?tta inimk?rvale mulje algup?rasega identnest helisignaalist. Info kodeerimisel kasutatakse ?ra asjaolu, et inimk?rv pole v?imeline teatud helisid kuulma, eriti kui need on varjatud teiste samaaegselt k?lavate helide poolt. Seega v?hendatakse tihendamisel nende heliosade t?psust, mis asuvad algoritmi j?rgi v?ljaspool inimeste kuulmispiirkonda.[10]
Nende helisignaalide summutamiseks sisaldab kooder inimk?rva imiteerimiseks m?eldud psühhoakustilist mudelit, mis analüüsib sisendsignaali mitmes j?rjestikuses etapis ning m??rab igas etapis signaali spektri ja akustilised omadused. Seej?rel modelleeritakse helisignaalide vastastikused maskeerimisomadused inimk?rvas ja selle p?hjal hinnatakse helisignaali minimaalset kuuldavustaset.[10] Analüüsi p?hjal saab inimk?rvale kuuldamatud helid tihendatud infost v?lja j?tta, mis v?imaldab tuletada algsest helifailist kordades v?iksema faili ilma helikvaliteedi m?rgatava languseta.
MPEG-standardid defineerivad madalate andmeedastuskiirustega audio- ja videovormingute süntaksid ning vastavate dekoodrite teostatavad protseduurid. Koodrite kasutatavaid algoritme MPEG-standardid ei defineeri, mis v?imaldab koodrite t?iustamist ning erinevate versioonide loomist spetsiifiliste rakenduste tarbeks ilma vajaduseta andmete struktuuri v?i paigutuse muutmiseks.
MPEG-1 standardi j?rgi saab m??rata diskreetimissagedusi 32, 44,1 v?i 48 kHz, MPEG-2 standardiga lisati neile 16, 22.05 ja 24 kHz. Enamasti kasutatakse diskreetimiseks sagedust 44,1 kHz, sest sama sagedust kasutatakse ka heli salvestamiseks CD-plaatidele ja suur osa MP3-faile on tehtud CD-plaatide p?hjal.[11]
Bitikiirus
[muuda | muuda l?hteteksti]MP3-helifailide puhul on faili suurus ja heli kvaliteet omavahel seotud. Tavaliselt lubab kodeerimistarkvara valida bitikiiruse (inglise keeles "bit rate"), millega m??ratakse ühe sekundi helisignaali salvestamiseks kasutavate kilobittide arv. Suurema bitikiiruse korral on tihendatud fail suurem, kuid samas k?lab see l?hedasemalt originaalile.[10]
Liiga madala bitikiirusega tihendatud heli puhul v?ib heli kvaliteet m?rgatavalt langeda. Samuti v?ib sel juhul kodeerimise tulemusena tekkida helis komponente, mis algses helisignaalis puudusid.[12]
MPEG-1 Audio Layer III standardis on spetsifitseeritud j?rgmised v?imalikud bitikiirused: 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 ja 320 kbit/s, MPEG-2 standardiga lisati neile 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 144 ja 160 kbit/s. Tavaliselt j??b muusikafailide puhul MP3-failides kasutatav bitikiirus 128 ja 320 kbit/s vahele.[11] V?rdluseks on CD-plaatidel heli salvestamise bitikiirus 1411,2 kbit/s.[13]
Varieeruv bitikiirus
[muuda | muuda l?hteteksti]K?ige lihtsamat tüüpi MP3-failid kodeeritakse CBR (Constant Bit Rate) meetodiga, mille puhul on bitikiirus muutumatu. VBR- (Variable Bit Rate) meetodi kasutamisel v?ib bitikiirus faili jooksul muutuda. CBR-meetodi kasutamisel on kodeerimine v?rreldes VBR-meetodiga lihtsama ja kiirem.
VBR-meetod p?hineb eeldusel, et helifailis v?ib olla lihtsamini tihendatavaid l?ike, mis sisaldavad n?iteks vaikust v?i ainult paari muusikariista samaaegset k?lamist. Seega saab sama andmemahu juures helifaili kvaliteeti parandada, kui keerulisemate helil?ikude puhul bitikiirust dünaamiliselt suurendada ja lihtsamate helil?ikude puhul v?hendada. Standarditele vastamiseks peavad k?ik Layer III dekoodrid ka VBR-tehnoloogiat toetama.[11]
Dekodeerimine
[muuda | muuda l?hteteksti]MP3-faili dekodeerimine on kodeerimisest oluliselt lihtsam, kuna selle k?igus on vaja ainult rekonstrueerida audiosignaal failis oleva info p?hjal ja puutub tarvidus psühhoakustilise mudeli kasutamiseks. Dekoodimise algoritmid ja protseduurid on MP3-standardis t?pselt m??ratud ja seet?ttu on sama faili erinevate dekoodritega t??tlemisel saadud heli peaaegu identne. Dekoodreid v?rreldakse tavaliselt nende t?hususe p?hjal, n?iteks kui palju m?lu v?i protsessoriaega nad kasutavad.[14]
ID3-silt
[muuda | muuda l?hteteksti]Helifailide "silt" on osa MP3-failist, mis sisaldab helisignaali metaandmeid, n?iteks muusikapala pealkirja, autorit, albumit, teose j?rjekorranumbrit albumil jne. MP3-standardis siltide vormingut defineeritud ei ole. Sellegipoolest on laialt kasutusel mitu siltide vormingut, millest levinuimad on ID3v1 ja ID3v2.[15] Kasutatakse ka APEv2 vormingut. Sildid lisatakse MP3-failide algusse v?i l?ppu. Olenevalt dekoodrist silte kas eiratakse v?i loetakse neist salvestatud metaandmed. MP3-failide esitamise tarkvara sisaldab sageli siltide vaatamise v?i muutmise funktsionaalsust.
MP3-faili struktuur
[muuda | muuda l?hteteksti]
MP3-fail koosneb paljudest MP3-kaadritest, millest igaüks koosneb p?ise- ja andmeplokist. Andmeplokk sisaldab tihendatud heliandmeid. P?is algab preambuliga, mida dekoodril on vaja korrektses vormingus kaadri alguse tuvastamiseks. Sellele j?rgnev bitt m??rab, et tegu on MPEG-standardiga ja j?rgmised kaks bitti, et tegu on Layer 3 tehnoloogiaga. J?rgmiste bittide v??rtused s?ltuvad konkreetsest MP3-failist.[16]
Samuti v?ib MP3-fail sisaldada ID3-sildi vormingus metaandmeid, mis asuvad kas faili alguses v?i l?pus.
Helikvaliteet
[muuda | muuda l?hteteksti]Helifaili kodeerimisel MP3-vormingusse tuleb teha valikuid faili mahu ja heli kvaliteedi osas. MP3-failis oleva heli kvaliteet s?ltub j?rgmistest teguritest:
- Tihendamisel kasutatud bitikiirus. Reeglina kaasneb suurema bitikiirusega parem helikvaliteet. Liiga madala bitikiirusega kodeerimisel tekkivad k?rvalhelid v?ivad helikvaliteeti veelgi rikkuda. N?iteks kontsertlindistuste puhul v?ib publiku aplaus madala bitikiirusega kodeeritud MP3-failis k?lada ebaloomulikult v?i isegi ebameeldivalt.[17]
- Kasutatud koodri kvaliteet. Kuna standardid ei m??ra t?pselt kodeerimisel kasutatavaid algoritme, siis on v?imalik sama bitikiirusega kodeerides saada eri koodrite puhul tulemuseks erineva kvaliteediga helifaile. ühes uuringus hindasid kuulajad kahe erineva koodriga 128 kbit/s bitikiirust kasutades kodeeritud helifaile skaalal ühest viieni, ühe koodri puhul oli helikvaliteedile antud keskmine hinne 3,66, teise puhul aga ainult 2,22.[18]
- Kodeeritava signaali keerukus. Kuna algoritm kasutab tihendamisel algse heli perioodilist diskreetimist, siis n?iteks v?ga nüansseeritud helide puhul on v?imalik, et kodeerimisalgoritm ei suuda heli originaalil?hedaselt tihendada.[17]
- Kodeerimisel kasutatavad parameetrid. Tihti saab helifaili tihendamise koodrile m??rata parameetreid, mille j?rgi valitakse tihendamise algoritm. Valesti valitud parameetrid v?ivad teatud juhtudel kuulaja vaatenurgast l?htuvalt helikvaliteeti hoopis v?hendada.
- Helikvaliteeti v?ib tugevalt m?jutada ka MP3-failist otseselt s?ltumatud asjaolud, n?iteks heli kuulamiseks kasutatav riistvara, eriti helikaardi ja k?larite v?i k?rvaklappide kvaliteet.
MP3-vormingus muusika kvaliteedi kohta on erinevaid arvamusi. Stanfordi ülikooli muusikaprofessori Jonathan Bergeri 2009. aastal tehtud uurimus n?itas, et tema üli?pilaste seas kasvab iga aastaga eelistus MP3-kvaliteediga helifailidele. Berger v?itis, et tema üli?pilased on hakanud eelistama MP3-vormingus muusikapalade "kr?bisevat" heli.[19]
Levinud on ka arvamus, et tihendamisel tekkivad kaod v?hendavad muusika kuulamisel saadavat naudingut, samuti on v?idetud, et tihendatud vormingus muusikafailide lai levik m?jub negatiivselt t?nap?eva muusikale. N?iteks Alan Wilder on v?itnud:
?MP3 tihendamine v?imaldab tekitada v?iksemamahulisi helifaile, eemaldades selleks muusikalise info, mida inimk?rval on raskem m?rgata. Suur osa eemaldatavast infost on kas v?ga k?rge v?i v?ga madala helik?rgusega, seet?ttu CD-plaadil juba niigi kokku surutud heli MP3 failiks kodeerides suurendatakse kokkusurumisefekti veelgi. Tulemus – mitterahuldav, rabe, omap?ratu ja tühi muusikakogemus, millel puudub igasugune j?ud.
Me juba n?eme selle v?ikese kuid olulise nihke m?jusid muusikat??stusele. Asi ei ole ainult helikvaliteedis. Muusika puhul on olulised ka detailid ja produtseerimisel n?htud vaev. Oluline on kunst…“
– [20]
MP3 t?nap?eval
[muuda | muuda l?hteteksti]MP3-failivormingul on endiselt v?ga oluline roll helindite salvestamisel ja Interneti kaudu levitamisel, kuna vorming on meediaesituse tarkvara ja seadmete poolt laialdaselt toetatud ja kasutajate seas tuntud.
Suur osa autorikaitse all olevatest heliteostest, mida Internetis ebaseaduslikult levitatakse, on endiselt MP3-vormingus. MP3-vormingus heliteoste legaalseks ostmiseks on ka mitmeid teenuseid, n?iteks Beatport, Bleep, Juno Records, eMusic, Rhapsody, Napster ja Amazon.com.
Muudest helifailide tihendamise failivormingutest on tuntumad:
MP3-helindite esitamise tarkvara
[muuda | muuda l?hteteksti]MP3-vormingus helindite esitamise tarkvara dekodeerib helindi standardseks helivooks ja edastab selle helikaardile.[13] Esimene selline programm loodi sisemiseks kasutamiseks Fraunhoferi Instituudis 1990. aastatel. Esimene Internetis laiemalt levinud MP3-failide esitamise tarkvara kandis nime AMP MP3 Playback Engine ja selle l?i Tomislav Uzelac 1997. aastal.[1] Justin Frankel ja Dmitri Bold?rev l?id selle p?hjal programmi Winamp, mis muutus kiiresti populaarseks.[1] Kuna MP3-failide esitamise tarkvara kasutamine ei n?ua litsentsitasu, on paljud sellekohased programmid tasuta.[1]
Peaaegu k?ikidel multimeedia esitamise programmidel on t?nap?eval ka MP3-failide esitamise tugi. Tuntumatest v?ib nimetada:
MP3-m?ngijad
[muuda | muuda l?hteteksti]1998. aastal anti v?lja esimene kaasaskantav digitaalne MP3-m?ngija MPMan.[2] T?nap?eval on MP3-m?ngijad levinud ning saadaval mitmes hinna- ja kvaliteediklassis. Samuti toetavad MP3-failide esitamist nutitelefonid.
Viited
[muuda | muuda l?hteteksti]- ↑ 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 Bellis, Mary. "History of MP3". Vaadatud 13.11.2011.[alaline k?dulink]
- ↑ 2,0 2,1 Van Buskirk, Eliot (25. jaanuar 2005). "Introducing the world's first MP3 player". Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ "The MPEG Home Page". Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ Burnett, Chris (16. november 2003). "MP3.com – We Made History!". Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ "Hard hats on." 10. oktoober 2007. Originaali arhiivikoopia seisuga 25.11.2011. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ "A Brief History of Napster". Originaali arhiivikoopia seisuga 27.12.2012. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ Riedel, Sarah (24. veebruar 2006). "A Brief History of Filesharing: From Napster to Legal Music Downloads". Originaali arhiivikoopia seisuga 28.06.2013. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ 8,0 8,1 8,2 "MPEG Audio Layer 3 (MP3) Technical Guide". 17. november 2000. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ "Is the sound on vinyl records better than on CDs or DVDs?". Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ 10,0 10,1 10,2 10,3 "Digitaal-audiosignaal ja selle infomahu v?hendamine" (PDF). Originaali (PDF) arhiivikoopia seisuga 27.04.2014. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ 11,0 11,1 11,2 "Enter Bitrates, Stage Left". Originaali arhiivikoopia seisuga 27.11.2011. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ "Reduce audio artifacts found in digital music with SX Fidelity Amplifier". Originaali arhiivikoopia seisuga 22.01.2012. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ 13,0 13,1 Rinde, Andrus. "Audiokompressioon" (PDF). Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ "Notes On Decoding". Originaali arhiivikoopia seisuga 7.12.2011. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ "id3lib". Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ "The Anatomy of an MP3 File". Originaali arhiivikoopia seisuga 4.11.2011. Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ 17,0 17,1 Brain, Marshall. "MP3 Bit Rates". Vaadatud 13.11.2011.
- ↑ Amorim, Roberto (3. august 2003). "Results of 128 kbit/s Extension Public Listening Test". Vaadatud 11.12.2011.
- ↑ Dougherty, Dale (m?rts 2009). "The Sizzling Sound of Music". Vaadatud 11.12.2011.
- ↑ Wilder, Alan (9. veebruar 2008). "Music For The Masses – I Think Not". Vaadatud 11.12.2011.