stringtranslate.com

MPEG-1 Аудио Слой II

MPEG-1 Audio Layer II или MPEG-2 Audio Layer II ( MP2 , иногда неправильно называемый Musicam или MUSICAM ) [7] — это формат сжатия звука с потерями, определенный ISO/IEC 11172-3 наряду с MPEG-1 Audio Layer I и MPEG-1 Audio Layer III (MP3). Хотя MP3 гораздо более популярен для ПК и интернет -приложений, MP2 остается доминирующим стандартом для аудиовещания. [8]

История развития от MP2 до MP3

МУЗИКАМ

Кодирование MPEG-1 Audio Layer 2 было получено на основе аудиокодека MUSICAM ( адаптированное к шаблону маскирования универсальное интегрированное кодирование и мультиплексирование субполос ), разработанного Центром общественных исследований в области телевидения и телекоммуникаций (CCETT), Philips и Институтом радиотехники (IRT) в 1989 году в рамках общеевропейской межправительственной научно-исследовательской инициативы EUREKA 147 по разработке системы вещания звука и данных на стационарные, портативные или мобильные приемники (основана в 1987 году).

Все началось как проект цифрового аудиовещания (DAB), которым руководил Эгон Мейер-Энгелен из Deutsche Forschungs- und Veruchsanstalt für Luft- und Raumfahrt (позже названный 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 в рамках исследовательской программы ЭВРИКА .

Система Eureka 147 состояла из трех основных элементов: аудиокодирование MUSICAM ( универсальное поддиапазонное интегрированное кодирование и мультиплексирование с маскировкой ), кодирование и мультиплексирование передачи и модуляция COFDM. [9]

MUSICAM был одним из немногих кодеков, способных достичь высокого качества звука при скоростях передачи данных в диапазоне от 64 до 192 кбит/с на монофонический канал. Он был разработан для удовлетворения технических требований большинства приложений (в области вещания, телекоммуникаций и записи на цифровые носители) — низкая задержка, низкая сложность, устойчивость к ошибкам, короткие блоки доступа и т. д. [10] [11]

Как предшественник формата и технологии MP3, перцептуальный кодек MUSICAM основан на целочисленной арифметике 32 поддиапазонных преобразований, управляемых психоакустической моделью. Он был в первую очередь разработан для цифрового аудиовещания и цифрового телевидения и представлен CCETT (Франция) и IRT (Германия) в Атланте во время конференции IEEE-ICASSP. [12] Этот кодек, встроенный в систему вещания с использованием модуляции COFDM, был продемонстрирован в эфире и на практике [13] совместно с Radio Canada и CRC Canada во время шоу NAB (Лас-Вегас) в 1991 году. Реализация звуковой части этой системы вещания была основана на двухчиповом кодере (один для преобразования поддиапазона, один для психоакустической модели, разработанной командой Г. Штолля (IRT Germany), позже известной как Психоакустическая модель I в аудиостандарте ISO MPEG) и декодере реального времени с использованием одного чипа Motorola 56001 DSP , на котором работало программное обеспечение целочисленной арифметики, разработанное командой YF Dehery ( CCETT , Франция). Простота соответствующего декодера в сочетании с высоким качеством звука этого кодека, впервые использовавшего частоту дискретизации 48 кГц и входной формат 20 бит/выборка (самый высокий доступный стандарт дискретизации в 1991 году, совместимый с профессиональным цифровым студийным стандартом ввода AES/EBU), стали основными причинами для последующего принятия характеристик MUSICAM в качестве базовых функций для усовершенствованного кодека сжатия цифровой музыки, такого как MP3.

Алгоритм кодирования звука, используемый системой цифрового аудиовещания (DAB) Eureka 147, был подвергнут процессу стандартизации в рамках ISO/Moving Pictures Expert Group (MPEG) в 1989–1994 годах. [14] [15] Кодирование звука MUSICAM использовалось в качестве основы для некоторых схем кодирования MPEG-1 и MPEG-2 Audio. [16] Большинство ключевых функций MPEG-1 Audio были напрямую унаследованы от MUSICAM, включая банк фильтров, обработку во временной области, размеры аудиокадров и т. д. Однако были сделаны улучшения, и фактический алгоритм MUSICAM не использовался в окончательном стандарте MPEG-1 Audio Layer II.

После завершения разработки MPEG-1 Audio и MPEG-2 Audio (в 1992 и 1994 годах) оригинальный алгоритм MUSICAM больше не используется. [7] [17] Название MUSICAM часто ошибочно используется, когда подразумевается MPEG-1 Audio Layer II. Это может привести к некоторой путанице, поскольку название MUSICAM является торговой маркой разных компаний в разных регионах мира. [7] [17] [18] (Musicam — это название, используемое для MP2 в некоторых спецификациях для Astra Digital Radio, а также в документах BBC DAB.)

Проект Eureka 147 привел к публикации Европейского стандарта ETS 300 401 в 1995 году для DAB, который теперь имеет мировое 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. [19]

MPEG-аудио

В конце 1980-х годов Группа экспертов по движущимся изображениям (MPEG) ISO начала работу по стандартизации цифрового аудио- и видеокодирования, которое, как ожидалось, будет иметь широкий спектр применения в цифровом радио- и телевещании (позже DAB , DMB , DVB ), а также использоваться на CD-ROM (позже Video CD ). [20] Аудиокодирование MUSICAM было одним из 14 предложений по стандарту MPEG-1 Audio, которые были представлены ISO в 1989 году. [11] [16]

Стандарт MPEG-1 Audio был основан на существующих аудиоформатах MUSICAM и ASPEC. [21] Стандарт MPEG-1 Audio включал три аудио «слоя» (метода 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 одобрены в 1991 году как проект комитета ISO-11172 [22] [23] [24] и завершены в 1992 году [25] как часть MPEG-1 , первого набора стандартов MPEG , который привел к международному стандарту ISO / IEC 11172-3 (он же MPEG-1 Audio или MPEG-1 Part 3 ), опубликованному в 1993 году. [4] Дальнейшая работа над MPEG audio [26] была завершена в 1994 году как часть второго набора стандартов MPEG, MPEG-2 , более официально известного как международный стандарт ISO/IEC 13818-3 (он же MPEG-2 Part 3 или обратно совместимый MPEG-2 Audio или MPEG-2 Audio BC [27] ), первоначально опубликованного в 1995 году. [5] [28] MPEG-2 Part 3 (ISO/IEC 13818-3) определил дополнительные скорости передачи данных и частоты дискретизации для MPEG-1 Audio Layer I, II и III. Новые частоты дискретизации составляют ровно половину от изначально определенных для MPEG-1 Audio. MPEG-2 Часть 3 также улучшила аудио MPEG-1, позволив кодировать аудиопрограммы с более чем двумя каналами, до многоканального 5.1. [26]

Компонент Layer III ( MP3 ) использует алгоритм сжатия с потерями , который был разработан для значительного сокращения объема данных, необходимых для представления аудиозаписи, и для большинства слушателей обеспечивает звучание, аналогичное достойному воспроизведению исходного несжатого звука.

Премия «Эмми» в области инженерного дела

CCETT (Франция), IRT (Германия) и Philips (Нидерланды) выиграли премию Эмми в области инжиниринга 2000 года за разработку цифровой двухканальной системы сжатия звука, известной как Musicam или MPEG Audio Layer II. [29] [30]

Технические характеристики

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

Расширение было предоставлено в MPEG-2 Audio Layer II и определено в ISO/IEC 13818-3 (MPEG-2 Часть 3) [31] [32]

Формат основан на последовательных цифровых кадрах из 1152 интервалов выборки с четырьмя возможными форматами:

Переменная скорость передачи данных

MPEG audio может иметь переменную скорость передачи данных (VBR), но она не поддерживается широко. Уровень II может использовать метод, называемый переключением скорости передачи данных. Каждый кадр может быть создан с разной скоростью передачи данных. [32] [33] Согласно ISO/IEC 11172-3:1993, раздел 2.4.2.3: Для обеспечения минимально возможной задержки и сложности декодер (MPEG audio) не обязан поддерживать непрерывно переменную скорость передачи данных в уровне I или II. [34]

Как работает формат MP2

Применение MP2

Часть стандартов цифрового радио DAB и цифрового телевидения DVB .

MPEG-1 Audio Layer II обычно используется в вещательной индустрии для распространения живого звука через спутниковые, ISDN и IP-сетевые соединения, а также для хранения звука в цифровых системах воспроизведения. Примером является система распространения программ PRSS Content Depot компании NPR . Content Depot распространяет звук MPEG-1 L2 в оболочке Broadcast Wave File. MPEG2 с заголовками RIFF (используется в ) указан в стандартах RIFF/WAV. В результате Windows Media Player будет напрямую воспроизводить файлы Content Depot, однако менее интеллектуальные проигрыватели 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 на аппаратном уровне, например, делегируя задачу кодирования и декодирования совместимой звуковой карте, а не системному ЦП..wav.wav

MPEG-1 Audio Layer II — это аудиоформат, используемый в Digital Audio Broadcast (DAB), стандарте цифрового радиовещания для вещания цифровых аудиорадиоуслуг во многих странах мира. Отдел исследований и разработок BBC утверждает , что для высококачественной стереотрансляции необходимо не менее 192 кбит/с:

Значение 256 кбит/с было оценено как обеспечивающее высококачественный стереосигнал вещания. Однако небольшое снижение до 224 кбит/с часто бывает достаточным, и в некоторых случаях может быть возможным принять дальнейшее снижение до 192 кбит/с, особенно если избыточность в стереосигнале используется в процессе кодирования «совместного стерео» (т. е. некоторые звуки, появляющиеся в центре стереоизображения, не нужно отправлять дважды). При 192 кбит/с относительно легко услышать недостатки в критическом аудиоматериале.

—  Белая книга BBC R&D WHP 061, июнь 2003 г. [35]

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

MPEG-1 Audio Layer II — стандартный аудиоформат, используемый в форматах Video CD и Super Video CD (VCD и SVCD также поддерживают переменную скорость передачи данных и многоканальный формат MPEG , добавленный MPEG-2).

MPEG-1 Audio Layer II — стандартный аудиоформат, используемый в стандарте MHP для телевизионных приставок.

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

Файлы MP2 совместимы с некоторыми портативными аудиоплеерами .

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 совместимому расширению, которое добавляет поддержку многоканального звука , кодирования с переменной скоростью передачи данных и дополнительных частот дискретизации, определенных в ISO/IEC 13818-3. Аббревиатура MP2 также иногда ошибочно применяется к видео MPEG-2 или аудио MPEG-2 AAC .

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Нильссон, Мартин (ноябрь 2000 г.). "Тип носителя audio/mpeg - RFC 3003". IETF . Получено 2009-12-07 .
  2. ^ Хошка, Филипп; Каснер, Стивен Л. (июль 2003 г.). «Регистрация типа MIME форматов полезной нагрузки RTP – RFC 3555». IETF . Получено 07.12.2009 .
  3. ^ Patel K, Smith BC, Rowe LA (1993-09-01). "Производительность программного декодера видео MPEG". Труды первой международной конференции ACM по мультимедиа - MULTIMEDIA '93 . ACM Multimedia. Нью-Йорк: Ассоциация вычислительной техники. стр. 75–82. doi :10.1145/166266.166274. ISBN 978-0-89791-596-0. S2CID  3773268.Ссылка 3 в статье относится к проекту стандарта ISO/IEC 11172 от 6 декабря 1991 г.
  4. ^ ab "ISO/IEC 11172-3:1993 – Информационные технологии. Кодирование движущихся изображений и соответствующего звука для цифровых носителей информации со скоростью до 1,5 Мбит/с. Часть 3: Аудио". ISO. 1993. Получено 14 июля 2010 г.
  5. ^ ab "ISO/IEC 13818-3:1995 – Информационные технологии. Общее кодирование движущихся изображений и связанной с ними аудиоинформации. Часть 3: Аудио". ISO. 1995 . Получено 2010-07-14 .
  6. ^ MPEG-1 и MPEG-2 Layer II Audio Encoding (Частичный черновик). Sustainability of Digital Formats. Вашингтон, округ Колумбия: Библиотека Конгресса. 17 мая 2012 г. Получено 1 декабря 2021 г.
  7. ^ abc "MPEG Audio FAQ Version 9". 1998. Получено 2010-08-22 .
  8. ^ Techopedia (16 февраля 2015 г.). "MPEG-1 Audio Layer II (MP2)". techopedia.com . Получено 2022-03-17 .
  9. ^ AJ Bower (1998). «Цифровое радио — система Eureka 147 DAB». Великобритания: BBC . Получено 22 августа 2010 г.
  10. ^ Dehery, YF; Lever, M.; Urcun, P. (1991). "Исходный кодек MUSICAM для цифрового аудиовещания и хранения". [Труды] ICASSP 91: 1991 Международная конференция по акустике, речи и обработке сигналов . стр. 3605–3608, том 5. doi :10.1109/ICASSP.1991.151054. ISBN 0-7803-0003-3. S2CID  62615197.
  11. ^ ab "AES E-Library – Musicam Source Coding". 1991. Получено 2010-08-22 .
  12. ^ Dehery, YF; Lever, M.; Urcun, P. (май 1991). Исходный кодек MUSICAM для цифрового аудиовещания и хранения . [Труды] ICASSP 91: 1991 Международная конференция по акустике, речи и обработке сигналов . стр. 3605–3608. doi :10.1109/ICASSP.1991.151054. ISBN 0-7803-0003-3.
  13. ^ Бокс, Алан (1991-04-15). "Комментарий DAB от Алана Бокса, EZ communication и председателя рабочей группы NAB DAB" (PDF) . Радиовещание . Том 150, № 15. стр. 26.
  14. ^ Цифровое аудиовещание (DAB); DAB для мобильных, портативных и стационарных приемников – Подробности рабочего элемента «DE/JTC-DAB» – ETS 300 401, 15.02.1995 , получено 23.08.2010
  15. ^ DAB – Планирование услуг наземного цифрового аудиовещания (PDF) , 1992, архивировано из оригинала (PDF) 2005-05-04 , извлечено 2010-08-22
  16. ^ ab "Отчет о состоянии ISO MPEG – сентябрь 1990 г.". 1990. Архивировано из оригинала 2010-02-14 . Получено 2010-08-22 .
  17. ^ ab Telos Systems. "Факты о сжатии MPEG". Архивировано из оригинала 2001-05-08 . Получено 2010-08-22 .
  18. ^ MUSICAM USA. "MUSICAM USA Часто задаваемые вопросы – Разве MUSICAM не является просто вашей реализацией ISO/MPEG Layer 2?" . Получено 23.08.2010 .
  19. ^ Системы радиовещания; Цифровое аудиовещание (DAB) на мобильные, портативные и стационарные приемники – Подробности рабочего элемента «REN/JTC-DAB-36» – EN 300 401, 2006-06-15 , получено 2010-08-23
  20. ^ Chiariglione, Leonardo (октябрь 1989). "MPEG Press Release". Kurihama: Moving Picture Experts Group . Архивировано из оригинала 2010-08-05..
  21. ^ Технология цифрового видео- и аудиовещания: практическое инженерное руководство (сигналы и коммуникационные технологии) ISBN 3-540-76357-0 стр. 144: "В 1988 году в Мюнхенском институте радиотехники (IRT) был разработан метод MASCAM в рамках подготовки к системе цифрового аудиовещания (DAB). На основе MASCAM в 1989 году в сотрудничестве с CCETT, Philips и Matsushita был разработан метод MUSICAM (универсальное поддиапазонное интегрированное кодирование и мультиплексирование с маскирующим шаблоном)". 
  22. ^ Chiariglione, Leonardo (ноябрь 1991 г.). "MPEG Press Release". Kurihama: Moving Picture Experts Group . Архивировано из оригинала 2011-05-03 . Получено 2010-07-17 .
  23. ^ ISO (ноябрь 1991 г.). "CD 11172-3 - Кодирование движущихся изображений и соответствующего звука для цифровых носителей информации со скоростью до 1,5 Мбит/с. Часть 3. Аудио". neuron2.net. Архивировано из оригинала (DOC) 11 июня 2010 г. Получено 17 июля 2010 г.
  24. ^ Патель, Кетан; Смит, Брайан С.; Роу, Лоуренс А. Производительность программного декодера видео MPEG (PDF) . Конференция ACM Multimedia 1993.Ссылка на статью 3: «ISO/IEC JTC/SC29, «Кодированное представление изображений, звука и мультимедийной/гипермедийной информации», проект стандарта ISO/IEC 11172 , 6 декабря 1991 г.».
  25. ^ ISO (1992-11-06). "MPEG Press Release, London, 6 November 1992". Chiariglione.org . Архивировано из оригинала 12 августа 2010 . Получено 2010-07-17 .
  26. ^ ab "Пресс-релиз - Принят на 22-м заседании WG11" (Пресс-релиз). Международная организация по стандартизации . 1993-04-02. Архивировано из оригинала 2010-08-06 . Получено 2010-07-18 .
  27. ^ ISO (октябрь 1998 г.). "Часто задаваемые вопросы по MPEG Audio версии 9 - MPEG-1 и MPEG-2 BC". ISO . Получено 28 октября 2009 г. .
  28. ^ Бранденбург, Карлхайнц; Боси, Марина (февраль 1997 г.). «Обзор MPEG Audio: текущие и будущие стандарты для кодирования звука с низкой скоростью передачи данных». Журнал Audio Engineering Society . 45 (1/2): 4–21 . Получено 30 июня 2008 г.
  29. ^ Национальная академия телевизионных искусств и наук, Премия за выдающиеся достижения в области технического/инженерного развития (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 2010-04-14 , извлечено 2010-08-01
  30. ^ "CCETT - DAB: Цифровое аудиовещание (архивный веб-сайт)". 2001-02-11. Архивировано из оригинала 2001-02-11 . Получено 2010-08-01 .
  31. ^ Вернер Омен, Леон ван де Керкхоф. «Аудио уровень MPEG-2 I/II». chiariglione.org . Проверено 29 декабря 2009 г.
  32. ^ ab Predrag Supurovic (сентябрь 1998 г.). "Заголовок аудиокадра MPEG" . Получено 11 июля 2009 г.
  33. ^ Подгруппа ISO MPEG Audio, FAQ по MPEG Audio версии 9, MPEG-1 и MPEG-2 BC, получено 11 июля 2009 г.
  34. ^ TwoLAME: MPEG Audio Layer II VBR, получено 11 июля 2009 г.
  35. ^ "BBC R&D White Paper WHP 061 June 2003, DAB: Введение в систему EUREKA DAB и руководство по ее работе" (PDF) . BBC.co.uk. Архивировано (PDF) из оригинала 2009-03-04 . Получено 2007-05-08 .

Ссылки

Внешние ссылки