MPEG-1 Audio Layer II - MPEG-1 Audio Layer II

MPEG-1 или MPEG-2 Audio Layer II
Расширение имени файла
.mp2
Тип интернет-СМИ
аудио / MPEG,[1] аудио / MPA[2]
изначальный выпуск1993; 27 лет назад (1993)[3]
Тип форматаФормат сжатия звука, формат аудиофайла
СодержитсяMPEG-ES
СтандартИСО / МЭК 11172-3,[3]
ИСО / МЭК 13818-3[4]
Интернет сайтhttp://mpeg.chiariglione.org/standards/mpeg-1/audio

MPEG-1 Audio Layer II или MPEG-2 Audio Layer II (MP2, иногда неправильно называется Musicam или МУЗЫКА)[5] это с потерями формат сжатия звука определен ISO / IEC 11172-3 вместе с MPEG-1 Audio Layer I и MPEG-1 Audio Layer III (MP3). В то время как MP3 гораздо более популярен для ПК и Интернет приложений, MP2 остается доминирующим стандартом для аудиовещания.[нужна цитата ]

История развития от MP2 до MP3

Смотрите также: MP3 § История, и MPEG-1 § Уровень II

МУЗЫКА

Кодирование MPEG-1 Audio Layer 2 было получено из MUSICAM (Адаптированный шаблон маскирования Универсальное интегрированное кодирование и мультиплексирование поддиапазонов) аудиокодек, разработанный Центр коммуникативных исследований телевидения и телекоммуникаций (CCETT), Philips, а Institut für Rundfunktechnik (IRT) в 1989 г. в рамках EUREKA 147 Общеевропейская межправительственная инициатива в области исследований и разработок по разработке системы для передачи звука и данных на фиксированные, переносные или мобильные приемники (учреждена в 1987 году).

Это началось как Цифровое аудиовещание (DAB), которым руководит Эгон Мейер-Энгелен из Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt (позже называвшийся Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Немецкий аэрокосмический центр) в Германии. Европейское Сообщество финансировало этот проект, широко известный как ЕС-147, с 1987 по 1994 год как часть ЭВРИКА исследовательская программа.

Система Eureka 147 состоит из трех основных элементов: MUSICAM Audio Coding (Шаблон маскирования Универсальное поддиапазонное интегрированное кодирование и мультиплексирование), Кодирование передачи и мультиплексирование и модуляция COFDM.[6]

MUSICAM был одним из немногих кодеков, способных обеспечить высокое качество звука при скорости передачи данных в диапазоне от 64 до 192 кбит / с на монофонический канал. Он был разработан для удовлетворения технических требований большинства приложений (в области радиовещания, телекоммуникаций и записи на цифровые носители) - низкая задержка, низкая сложность, устойчивость к ошибкам, короткие блоки доступа и т. Д.[7][8]

Как предшественник формата и технологии MP3, перцепционный кодек MUSICAM основан на целочисленной арифметике преобразования 32 поддиапазонов, управляемой психоакустической моделью. Он был в первую очередь разработан для цифрового аудиовещания и цифрового телевидения и был раскрыт CCETT (Франция) и IRT (Германия) в Атланте во время конференции IEEE-ICASSP.[9] Этот кодек, встроенный в систему вещания с использованием модуляции COFDM, демонстрировался в эфире и на местах. [10] вместе с Радио Канады и CRC Канады во время шоу NAB (Лас-Вегас) в 1991 году. Реализация звуковой части этой системы вещания была основана на кодировщике с двумя чипами (один для преобразования поддиапазонов, один для психоакустической модели, разработанной командой Г. Столл (IRT Germany), позже известная как Психоакустическая модель I в стандарте звука ISO MPEG) и декодер в реальном времени, использующий один Motorola 56001 DSP чип, на котором запущено программное обеспечение для целочисленной арифметики, разработанное Ю.Ф. Dehery 'пар (CCETT, Франция). Простота соответствующего декодера вместе с высоким качеством звука этого кодека, впервые использующего частоту дискретизации 48 кГц, входной формат 20 бит / отсчет (наивысший доступный стандарт дискретизации в 1991 г., совместимый с профессиональным цифровым стандартом AES / EBU). входной студийный стандарт) были основными причинами, по которым позже были приняты характеристики MUSICAM в качестве основных функций для усовершенствованного кодека сжатия цифровой музыки, такого как MP3.

Алгоритм аудиокодирования, используемый системой цифрового аудиовещания (DAB) Eureka 147, в 1989–94 годах прошел процесс стандартизации в рамках ISO / Moving Pictures Expert Group (MPEG).[11][12] Кодирование звука MUSICAM было использовано в качестве основы для некоторых схем кодирования MPEG-1 и MPEG-2 Audio.[13] Большинство ключевых функций MPEG-1 Audio были непосредственно унаследованы от MUSICAM, включая банк фильтров, обработку во временной области, размеры аудиокадров и т. Д. Однако были внесены улучшения, и фактический алгоритм MUSICAM не использовался в окончательной версии MPEG-1. Стандарт Audio Layer II.

После завершения работы над MPEG-1 Audio и MPEG-2 Audio (в 1992 и 1994 годах) оригинальный алгоритм MUSICAM больше не используется.[5][14] Название MUSICAM часто ошибочно используется, когда имеется в виду MPEG-1 Audio Layer II. Это может привести к некоторой путанице, поскольку название MUSICAM зарегистрировано разными компаниями в разных регионах мира.[5][14][15] (Musicam - это имя, используемое для MP2 в некоторых спецификациях для Astra Digital Radio, а также в документах BBC DAB.)

Результатом проекта Eureka 147 стала публикация в 1995 году европейского стандарта ETS 300 401 для DAB, который теперь получил всемирное признание. Стандарт DAB использует MPEG-1 Audio Layer II (ISO / IEC 11172-3) для частоты дискретизации 48 кГц и MPEG-2 Audio Layer II (ISO / IEC 13818-3) для частоты дискретизации 24 кГц.[16]

MPEG аудио

В конце 1980-х гг. ISO с Группа экспертов по киноискусству (MPEG) начал работу по стандартизации кодирования цифрового аудио и видео, которая, как ожидается, будет иметь широкий спектр приложений в цифровом радио и телевещании (позже DAB, DMB, DVB ) и использовать на компакт-диске (позже Видео CD ).[17] Кодирование звука MUSICAM было одним из 14 предложений по стандарту MPEG-1 Audio, которые были представлены в ISO в 1989 году.[8][13]

Стандарт MPEG-1 Audio был основан на существующих аудиоформатах MUSICAM и ASPEC.[18]В MPEG-1 Аудиостандарт включал в себя три звуковых «уровня» (методы кодирования), которые теперь известны как Layer I (MP1), Layer II (MP2) и Layer III (MP3). Все алгоритмы для MPEG-1 Audio Layer I, II и III были утверждены в 1991 как проект комитета ISO-11172[19][20][21] и завершена в 1992 г.[22] как часть MPEG-1, первый стандартный люкс от MPEG, результатом чего стал международный стандарт ISO /IEC 11172-3 (a.k.a. Аудио MPEG-1 или MPEG-1, часть 3), опубликованный в 1993 году.[3] Дальнейшая работа над аудио MPEG[23] был завершен в 1994 году как часть второго набора стандартов MPEG, MPEG-2, более официально известный как международный стандарт ИСО / МЭК 13818-3 (a.k.a. MPEG-2, часть 3 или обратная совместимость MPEG-2 аудио или MPEG-2 Audio BC[24]), первоначально опубликованная в 1995 году.[4][25] MPEG-2 Part 3 (ISO / IEC 13818-3) определяет дополнительные битовые скорости и частоты дискретизации для MPEG-1 Audio Layer I, II и III. Новые частоты дискретизации ровно вдвое ниже тех, что были изначально определены для MPEG-1 Audio. MPEG-2 Part 3 также улучшил звук MPEG-1, позволив кодировать аудиопрограммы с более чем двумя каналами, вплоть до многоканальности 5.1.[23]

Слой III (MP3 ) компонент использует сжатие с потерями алгоритм, который был разработан для значительного уменьшения объема данных, необходимых для представления аудиозаписи, и звучания как приличное воспроизведение исходного несжатого звука для большинства слушателей.

Премия Эмми в области инженерии

CCETT (Франция), IRT (Германия) и Philips (Нидерланды) выиграли Премия Эмми в области инженерии 2000 для разработки двухканальной системы сжатия цифрового звука, известной как Musicam или MPEG Audio Layer II.[26][27]

Технические характеристики

MPEG-1 Audio Layer II определен в ISO / IEC 11172-3 (MPEG-1, часть 3)

Расширение предоставлено в MPEG-2 Audio Layer II и определено в ISO / IEC 13818-3 (MPEG-2 Part 3).[28][29]

  • Дополнительные частоты дискретизации: 16, 22,05 и 24 кГц
  • Дополнительные битрейты: 8, 16, 24, 40 и 144 кбит / с
  • Многоканальная поддержка - до 5 полнодиапазонных аудиоканалов и LFE-канал (канал улучшения низких частот)

Формат основан на последовательных цифровых кадрах с 1152 интервалами дискретизации с четырьмя возможными форматами:

  • моно формат
  • стерео формат
  • совместный стереоформат с кодировкой интенсивности (стерео нерелевантность)
  • двухканальный (некоррелированный) формат

Переменная скорость передачи данных

Аудио MPEG может иметь переменная скорость передачи данных (VBR), но широко не поддерживается. Уровень II может использовать метод, называемый переключением скорости передачи данных. Каждый кадр может быть создан с разной скоростью передачи данных.[29][30]Согласно ISO / IEC 11172-3: 1993, раздел 2.4.2.3: Чтобы обеспечить минимально возможную задержку и сложность, декодер (аудио MPEG) не должен поддерживать постоянно изменяемую скорость передачи данных на уровне I или II.[31]

Как работает формат MP2

Смотрите также: MPEG-1 § Уровень II
  • MP2 - это поддиапазонный аудиокодер, что означает, что сжатие происходит в область времени с блоком фильтров с малой задержкой, создающим 32 компонента в частотной области. Для сравнения, MP3 - это преобразовать аудиокодер с гибридным блоком фильтров, что означает, что сжатие происходит в частотная область после гибридного (двойного) преобразования из временной области.
  • MPEG Audio Layer II - это основной алгоритм стандартов MP3. Все психоакустические характеристики и структуры формата кадра формата MP3 получены из базового алгоритма и формата MP2.
  • Кодер MP2 может использовать межканальную избыточность, используя дополнительный «совместный стерео». кодирование интенсивности.
  • Как и MP3, MP2 - это формат перцептивного кодирования, что означает, что он удаляет информацию, которую человеческая слуховая система не сможет легко воспринять. Чтобы выбрать, какую информацию удалить, звуковой сигнал анализируется в соответствии с психоакустической моделью, которая учитывает параметры слуховой системы человека. Исследования в психоакустика показал, что если есть сильный сигнал на определенной частоте, то более слабые сигналы на частотах, близких к частоте сильного сигнала, не могут быть восприняты слуховой системой человека. Это называется частотной маскировкой. Перцепционные аудиокодеки используют преимущества этой частотной маскировки, игнорируя информацию на частотах, которые считаются незаметными, что позволяет выделить больше данных для воспроизведения воспринимаемых частот.
  • MP2 разделяет входной аудиосигнал на 32 поддиапазона, и если звук в поддиапазоне считается незаметным, этот поддиапазон не передается. MP3, с другой стороны, преобразует входной аудиосигнал в частотную область в 576 частотных компонентах. Следовательно, MP3 имеет более высокое частотное разрешение, чем MP2, что позволяет применять психоакустическую модель более избирательно, чем MP2. Таким образом, MP3 имеет больше возможностей для снижения скорости передачи данных.
  • Использование дополнительного энтропийное кодирование инструмент, а более высокая точность частоты (из-за большего количества частотных поддиапазонов, используемых MP3) объясняет, почему MP3 не требует такой высокой скорости передачи данных, как MP2, для получения приемлемого качества звука. И наоборот, MP2 показывает лучшее поведение, чем MP3, во временной области из-за более низкого разрешения по частоте. Это подразумевает меньшую временную задержку кодека, что может упростить редактирование аудио, а также «надежность» и устойчивость к ошибкам, которые могут возникнуть в процессе цифровой записи или во время ошибок передачи.
  • Банк поддиапазонов MP2 также обеспечивает неотъемлемуюпреходящий маскирование », из-за специфического временного маскирующего эффекта его материнского фильтра. Эта уникальная характеристика семейства MPEG-1 Audio подразумевает очень хорошее качество звука аудиосигналов с быстрыми изменениями энергии, такими как звуки ударных. В форматах MP3 используется один и тот же базовый банк фильтров поддиапазонов, оба выигрывают от этой характеристики.

Приложения MP2

Часть DAB цифровое радио и DVB цифровое телевидение стандарты.

Уровень II обычно используется в индустрии вещания для распространения звука в реальном времени по спутниковым соединениям, сетям ISDN и IP, а также для хранения звука в цифровых системах воспроизведения. Примером является энергетический ядерный реактор с PRSS Content Depot система распространения программ. Content Depot распространяет звук MPEG-1 L2 в оболочке Broadcast Wave File. MPEG2 с заголовками RIFF (используется в .wav) указано в стандартах RIFF / WAV. В результате Windows Media Player будет напрямую воспроизводить файлы Content Depot, но менее интеллектуально. .wav игроки часто этого не делают. Поскольку процесс кодирования и декодирования был бы значительным расходом ресурсов ЦП в первых поколениях систем воспроизведения вещания, профессиональные системы воспроизведения вещания обычно реализуют кодек аппаратно, например, делегируя задачу кодирования и декодирования на совместимую звуковую карту. чем системный процессор.

Все DVD-видео игроки в PAL страны содержат стерео декодеры MP2, что делает MP2 возможным конкурентом Dolby Digital на этих рынках. DVD-Video плееры в NTSC страны не обязаны декодировать аудио MP2, хотя большинство из них это делают. Хотя некоторые DVD рекордеры хранить аудио в формате MP2, и многие DVD-диски, созданные потребителями, используют этот формат, коммерческие DVD-диски со звуковыми дорожками MP2 встречаются редко.

MPEG-1 Audio Layer II - это стандартный аудиоформат, используемый в Видео CD и Супер Видео CD форматы (VCD и SVCD также поддерживают переменную скорость передачи данных и Многоканальный MPEG как добавлено MPEG-2).

MPEG-1 Audio Layer II - это стандартный аудиоформат, используемый в MHP стандарт для приставок.

MPEG-1 Audio Layer II - это аудиоформат, используемый в HDV видеокамеры.

Файлы MP2 совместимы с некоторыми Портативные аудиоплееры.

Именование и расширения

Термин MP2 и расширение имени файла .mp2 обычно относятся к данным MPEG-1 Audio Layer II, но также могут относиться к MPEG-2 Audio Layer II, в основном обратно совместимое расширение, которое добавляет поддержку многоканальный звук, переменная скорость передачи данных кодирование и дополнительные частоты дискретизации, определенные в ISO / IEC 13818-3. Аббревиатура MP2 также иногда ошибочно применяется к MPEG-2 видео или MPEG-2 AAC аудио.

Смотрите также

Заметки

  1. ^ «Тип носителя audio / mpeg - RFC 3003». IETF. Ноябрь 2000 г.. Получено 2009-12-07.
  2. ^ «Регистрация типа MIME для форматов полезной нагрузки RTP - RFC 3555». IETF. Июль 2003 г.. Получено 2009-12-07.
  3. ^ а б c «ISO / IEC 11172-3: 1993 - Информационные технологии. Кодирование движущихся изображений и связанного звука для цифровых носителей со скоростью до 1,5 Мбит / с - Часть 3: Аудио». ISO. 1993 г.. Получено 2010-07-14.
  4. ^ а б «ISO / IEC 13818-3: 1995 - Информационные технологии. Общее кодирование движущихся изображений и связанной с ними звуковой информации - Часть 3: Аудио». ISO. 1995 г.. Получено 2010-07-14.
  5. ^ а б c «Часто задаваемые вопросы по MPEG Audio, версия 9». 1998. Получено 2010-08-22.
  6. ^ А. Дж. Бауэр (1998). «Цифровое радио - система Eureka 147 DAB». Великобритания: BBC. Получено 2010-08-22.
  7. ^ Dehery, Y.F .; Рычаг, М .; Уркун, П. (1991). «Исходный кодек MUSICAM для цифрового аудиовещания и хранения». [Труды] ICASSP 91: 1991 Международная конференция по акустике, речи и обработке сигналов. С. 3605–3608 т.5. Дои:10.1109 / ICASSP.1991.151054. ISBN  0-7803-0003-3.
  8. ^ а б "Электронная библиотека AES - Кодирование исходного кода Musicam". 1991. Получено 2010-08-22.
  9. ^ Dehery, Y.F .; Рычаг, М .; Уркун, П. (май 1991 г.). Исходный кодек MUSICAM для цифрового аудиовещания и хранения. [Труды] ICASSP 91: 1991 Международная конференция по акустике, речи и обработке сигналов. С. 3605–3608. Дои:10.1109 / ICASSP.1991.151054.
  10. ^ Бокс, Алан (1991-04-15). "Комментарий DAB от Алана Бокса, представителя EZ и председателя целевой группы NAB DAB" (PDF). Вещание. Vol. 150 ч. 15. с. 26.
  11. ^ Цифровое аудиовещание (DAB); DAB на мобильные, портативные и фиксированные приемники - Подробная информация о рабочем элементе DE / JTC-DAB - ETS 300 401, 1995-02-15, получено 2010-08-23
  12. ^ DAB - Планирование услуг наземного цифрового аудиовещания (PDF), 1992, архивировано из оригинал (PDF) на 2005-05-04, получено 2010-08-22
  13. ^ а б «Отчет о состоянии ISO MPEG - сентябрь 1990 г.». 1990. Архивировано с оригинал на 2010-02-14. Получено 2010-08-22.
  14. ^ а б Telos Systems. «Факты о сжатии MPEG». Архивировано из оригинал на 2001-05-08. Получено 2010-08-22.
  15. ^ MUSICAM USA. «Часто задаваемые вопросы о MUSICAM USA. Разве MUSICAM не является вашей реализацией ISO / MPEG Layer 2?». Получено 2010-08-23.
  16. ^ Системы радиовещания; Цифровое аудиовещание (DAB) на мобильные, портативные и фиксированные приемники - Подробная информация о рабочем элементе REN / JTC-DAB-36 - EN 300 401, 2006-06-15, получено 2010-08-23
  17. ^ Кьяриглионе, Леонардо (октябрь 1989 г.). "Пресс-релиз MPEG". Курихама: Группа экспертов по киноискусству. Архивировано из оригинал на 2010-08-05..
  18. ^ Технология цифрового видео и аудиовещания: Практическое руководство по проектированию (сигналы и коммуникационные технологии) ISBN  3-540-76357-0 п. 144: «В 1988 году метод MASCAM был разработан в Institut für Rundfunktechnik (IRT) в Мюнхене в рамках подготовки к системе цифрового аудиовещания (DAB). От MASCAM, MUSICAM (универсальное кодирование и мультиплексирование поддиапазонов с универсальным шаблоном маски) Метод был разработан в 1989 году в сотрудничестве с CCETT, Philips и Matsushita ».
  19. ^ Кьяриглионе, Леонардо (ноябрь 1991 г.). "Пресс-релиз MPEG". Курихама: Группа экспертов по киноискусству. Архивировано из оригинал на 2011-05-03. Получено 2010-07-17.
  20. ^ ISO (ноябрь 1991 г.). "CD 11172-3 - Кодирование движущихся изображений и связанного звука для цифровых носителей информации со скоростью до 1,5 Мбит / с, часть 3, аудио". нейрон2.net. Архивировано из оригинал (DOC) 11 июня 2010 г.. Получено 2010-07-17.
  21. ^ Патель, Кетан; Смит, Брайан Ч .; Роу, Лоуренс А. Производительность программного декодера видео MPEG (PDF). Конференция ACM Multimedia 1993. Ссылка на статью 3: «ISO / IEC JTC / SC29,« Закодированное представление изображения, аудио и мультимедийной / гипермедийной информации », Проект стандарта ISO / IEC 11172 комитета, 6 декабря 1991 г. ».
  22. ^ ISO (1992-11-06). "Пресс-релиз MPEG, Лондон, 6 ноября 1992 г.". Chiariglione.org. Архивировано из оригинал 12 августа 2010 г.. Получено 2010-07-17.
  23. ^ а б «Пресс-релиз - принят на 22-м заседании WG11» (Пресс-релиз). Международная организация по стандартизации. 1993-04-02. Архивировано из оригинал на 2010-08-06. Получено 2010-07-18.
  24. ^ ISO (октябрь 1998 г.). «Часто задаваемые вопросы по MPEG Audio, версия 9 - MPEG-1 и MPEG-2 BC». ISO. Получено 2009-10-28.
  25. ^ Бранденбург, Карлхайнц; Бози, Марина (февраль 1997 г.). «Обзор MPEG Audio: текущие и будущие стандарты кодирования аудио с низкой скоростью передачи данных». Журнал Общества звукорежиссеров. 45 (1/2): 4–21. Получено 30 июн 2008.
  26. ^ Национальная академия телевизионных искусств и наук, награда за выдающиеся достижения в области технического / инженерного развития (PDF), заархивировано из оригинал (PDF) на 2010-04-14, получено 2010-08-01
  27. ^ "CCETT - DAB: Digital Audio Broadcasting (архив веб-сайта)". 2001-02-11. Архивировано из оригинал на 2001-02-11. Получено 2010-08-01.
  28. ^ Вернер Оомен, Леон ван де Керкхоф. «MPEG-2 Audio Layer I / II». chiariglione.org. Получено 2009-12-29.
  29. ^ а б Предраг Супурович (сентябрь 1998 г.). «Заголовок аудиокадра MPEG». Архивировано из оригинал на 2015-02-08. Получено 2009-07-11.
  30. ^ Подгруппа ISO MPEG Audio, MPEG Audio FAQ Version 9, MPEG-1 и MPEG-2 BC, получено 11 июля 2009.
  31. ^ TwoLAME: MPEG Audio Layer II VBR, получено 11 июля 2009.

использованная литература

внешние ссылки