Digitális audio tömörítése, hangfájlformátumok

Az előadások a következő témára: "Digitális audio tömörítése, hangfájlformátumok"— Előadás másolata:

1 Digitális audio tömörítése, hangfájlformátumok

2 Hangfájl bitsebessége, mérete
A z audiojel méretét két adattal lehet jellemezni: bitsebesség (bps, kbps) méret (Byte, Mbyte) Bitsebesség: Az egy másodpercre eső adatmennyiséget bit-sebességnek (bit-rate) nevezzük, melynek mérték egysége bit/sec (bps) vagy kbit/sec (kbps), és a következő módon számítjuk ki: Mintavételi sebesség x Felbontás Csatornák száma = Bit-sebesség 44,100 16 2 bps = 1411,2 kbps Méret: megadott idejű hangfájl adatmennyisége, mértékegysége a Byte ill. MegaByte. Kiszámításának módja: Mintavételi sebesség x Felbontás Csatornák száma Idő (másod-percben) / Bit / Byte = Fájlméret (Byte) 44,100 16 2 60 8 10,584,000

3 Digitális hang bit-sebessége és mérete alapparamétereinek függvényében:
Mintavételi sebesség Felbontás Csatornák száma Bit-sebesség Fájlméret- 1 perc (Byte) 44,100 16 2 1,411,200 10,584,000 1 705,600 5,292,000 22,050 352,800 2,646,000 11,025 176,400 1,323,000 8 88,200 616,000

4 Adattömörítés: fájl bitsebességének csökkentése kölünböző kódolási módszerek segítségével. Két fő típusa létezik, a veszteség nélküli és a veszteséges adattömörítés. Veszteség nélküli tömörítés: az információ ismétlődő elemeit szimbólumok és algoritmusok formájában kódolja, melyeknek kisebb a helyigényük, de biztosítják mindazt az információt, amire szükség van az eredeti pontos másolatának rekonstruálásához. Veszteséges tömörítés: a jelből eltávolítják a fölösleges és redundáns információt (pl. a hangzás olyan összetevőit, amelyet a legtöbb ember nem hall), majd veszteségmentes tömörítést alkalmaznak további méretcsökkentés céljából.

5 wrapper: egyéb tulajdonságok közlésére szolgál
Digitális hangfájlok audioadatsor: a digitális audio jel struktúrája - formátumtól (codec) függ fejléc: a fájlt leíró általános infromációkat (– a mintavételi sebességet, a felbontás mértékét,tömörítés típusát) tartalmazza wrapper: egyéb tulajdonságok közlésére szolgál Audiofájl formátuma: a fájlon belüli audioadat-struktúra meghatározója Audiofájl típusa: fájlon belüli egyéb adatok struktúráját írja le Általánosan elterjedt audiofájl-típusok és formátumok: Típus Kiterjesztés Codec AIFF (Mac) .aif, .aiff *PCM AU (Sun/Next) .au *u-law CD audio (CDDA) N/A PCM MP3 .mp3 MPEG Audio Layer-III Windows Media Audio .wma Védett (Microsoft) QuickTime .qt Védett (Apple Computer) RealAudio .ra, ram Védett (Real Networks) WAV .wav * Más codec-kel is használható

6 Szabványosított audiofájl-formátumok
- PCM (Pulse Code Modulation): a tömörítetlen digitális audio tárolásának és továbbításának általános módszere - DPCM (Differential Pulse Code Modulation) az egymást követő minták közötti különbségeket tárolja 4 biten. - ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) Hasonó módszer, mint a DPCM azzal a különbséggel. hogy a különbségek tárolására fenntartok bitek száma a jel komplexitásától függően változik.. - u-low tömörítés Elterjedt tömörítási eljárás, az ADPCM-hez hasonlóan működik. AU, AIFF és WAV fájlok tömörítéséhez használható. - MPEG Audio MPEG (Motion Picture Experts Group) Video- és hangtömörítési mód, a név a Motion Picture Group rövidítése. Az MPEG képtömörítés első képe referenciaként szolgál, a további képek csak az előzőhöz képesti különbségeket tartalmazzák.. Az MPEG Audio szabad felhasználású szabványcsalád, amely tartalmazza az MP2-t, az MP3-at és az ACC-t.

7 MPEG Audio MPEG rétegek (Layers): MPEG kódolás
Layer I Layer II (MP2) Layer III (MP3) ACC MPEG kódolás A jel elemzése A percepció számára felesleges adatok eltávolítása Veszteségmentes tömörítés Változó bit-sebesség A tömörített audio minősége A minőséget (ill. érzetet) befolyásoló tényezők: kódoló típusa bitsebesség hangzó anyag komplexitása hallás érzékenysége CCIR (Centre for Communication Reserch) összehasonlító skálája 5.0 - érzékelhetetlen (megkülönböztethetetlen az eredetitől) 4.0 - érzékelhető (érzékelhető különbség, de nem zavaró) 3.0 - kissé zavaró 2.0 - zavaró 1.0 - nagyon zavaró

8 A tesztek alapján javasolt bit-sebességek jó minőségű tömörített hang előállításához:
Fájlméretek, bitsebességek:

9 MPEG alapú védett formátumok
a2b - (AT&T) MP4 (Global Music Outlet) Liquid Audio Apple QuickTime (AppleComputer) Nem MPEG alapú védett formátumok . Dolby Digital (régebben AC-3) - EPAC - (Bell Lab és Lucent Technologies) Windows Media Audio (Microsoft) RealAudio TAC (Transparent Audio Compression) - (NTT Human Interface Lab- Japán)