MP3格式音樂(lè)定義詳解:何為MP3及其特點(diǎn)?
MP3播放器是一種能夠播放MP3格式音樂(lè)的設(shè)備。MP3是MPEG Audio Layer 3的簡(jiǎn)稱,這是一種由運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MPEG)制定的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。MP3播放器采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)MPEG中的第三層音頻壓縮模式,對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行壓縮,中文稱之為“電腦網(wǎng)絡(luò)音樂(lè)”。
MP3本身是一種壓縮與解壓縮的計(jì)算方式,用于處理高比率的聲音信息。其所生成的聲音文件音質(zhì)接近CD,但文件大小只有CD的十二分之一。傳統(tǒng)的CD唱片可以存儲(chǔ)約12-20首的CD格式音樂(lè),而使用MP3格式則可以存儲(chǔ)將近100首音樂(lè),顯著提升了存儲(chǔ)效率。MP3的最初目標(biāo)是減少文件大小,便于網(wǎng)絡(luò)傳輸,同時(shí)保持與原始音樂(lè)相近的音質(zhì)。
除了基本的音樂(lè)播放功能,MP3播放器還包含了多種其他功能。例如,它可以作為可移動(dòng)硬盤使用,電腦可以將其識(shí)別為一個(gè)移動(dòng)存儲(chǔ)器,除了音樂(lè),還可以存儲(chǔ)各種文件。還可以進(jìn)行固件升級(jí),解決軟件、硬件故障,增加新功能。還有文件夾瀏覽、多國(guó)語(yǔ)言支持、A-B復(fù)讀、文字閱讀等功能。
一些高端的MP3播放器還具備TTS(文本語(yǔ)音朗讀)功能,可以將文本內(nèi)容轉(zhuǎn)化為語(yǔ)音。還有字典功能、自動(dòng)錄音功能、遠(yuǎn)程錄音、FM收音機(jī)、FM錄音、EQ設(shè)置、直錄、時(shí)鐘、鬧鐘、定時(shí)關(guān)機(jī)等功能。隨著科技的發(fā)展,一些MP3播放器還具備圖片瀏覽器甚至數(shù)碼相機(jī)功能。
在MP3技術(shù)中,運(yùn)用了心理聲學(xué)來(lái)確定音頻中哪些部分可以舍棄。MP3音頻能夠以不同的位速進(jìn)行壓縮,為我們提供了一個(gè)在數(shù)據(jù)大小與聲音質(zhì)量之間權(quán)衡的廣闊范圍。
雖然MPEG-4中的AAC被認(rèn)為是MP3格式的下一代替代者,但MP3由于其空前的普及度和廣泛的軟件與硬件支持,如便攜式媒體播放器、DVD和CD播放器等,仍然獨(dú)樹一幟。不同于DVD的播放方式,MP3提供了更為靈活的音頻體驗(yàn)。
關(guān)于MP3格式的特點(diǎn),它首先是一個(gè)數(shù)據(jù)壓縮格式。它通過(guò)去除脈沖編碼調(diào)制(PCM)音頻數(shù)據(jù)中對(duì)人類聽覺(jué)不重要的數(shù)據(jù),達(dá)到減小文件大小的目的,類似于JPEG這種有損圖像壓縮。MP3音頻的壓縮率可以根據(jù)不同的位速進(jìn)行調(diào)整,為用戶帶來(lái)一系列的聲音質(zhì)量與數(shù)據(jù)大小的選擇。MP3格式還采用了混合的轉(zhuǎn)換機(jī)制,將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)。它還包括32波段多相積分濾波器(PQF)、36或12 tap改良離散余弦濾波器(MDCT)等技術(shù)細(xì)節(jié)。
談及MP3的發(fā)展歷程,它始于MPEG-1 Audio Layer 2編碼項(xiàng)目,這個(gè)項(xiàng)目由德國(guó)的空間研究中心主導(dǎo),并得到了歐盟的資助。在項(xiàng)目的研發(fā)過(guò)程中,出現(xiàn)了兩個(gè)重要提案:Musicam和ASPEC。最終,Musicam因其簡(jiǎn)單性、出錯(cuò)時(shí)的健壯性以及高質(zhì)量壓縮時(shí)的低計(jì)算量而被選中。這個(gè)技術(shù)及其設(shè)計(jì)思路被完全融合到了ISO MPEG Audio Layer I、II以及后來(lái)的Layer III(即MP3)格式的定義中。經(jīng)過(guò)一系列的工作和研發(fā),MP3能夠在較低的位速下達(dá)到較高的音質(zhì)。
所有這些算法最終成為了MPEG-1標(biāo)準(zhǔn)的一部分,并在之后成為了MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的一部分,最終形成了我們?nèi)缃袼熘腎SO/IEC標(biāo)準(zhǔn)。編碼器的工作效率通常由位速來(lái)定義,因?yàn)閴嚎s率依賴于位數(shù)和輸入信號(hào)的采樣率。為了評(píng)估MP3壓縮算法的質(zhì)量,Karlheinz Brandenburg使用了Suzanne Vega的歌曲Tom’s Diner進(jìn)行試驗(yàn)。這首歌因其柔和、簡(jiǎn)單的旋律,使得在回放時(shí)更容易聽到壓縮格式中的缺陷。一些人甚至開玩笑將Suzanne Vega稱為“MP3之母”。
在大眾市場(chǎng)中,MP3的普及離不開ISO MPEG Audio委員會(huì)成員的努力。他們開發(fā)了一個(gè)參考模擬軟件,用C語(yǔ)言編寫,能夠生成兼容的MPEG Audio文件。隨著第一個(gè)MP3編碼器l3enc的發(fā)布以及第一款實(shí)時(shí)軟件MP3播放器Winplay3的出現(xiàn),人們可以在自己的電腦上編碼和回放MP3文件。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于在計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)娛樂(lè)音樂(lè)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,尤其是考慮到當(dāng)時(shí)的硬盤空間有限。