MPEG Audio

El següent post tracta dels conceptes bàsics relacionats amb la comprensió de dades i els estàndards MPEG. La nostra actualitat està envoltada de multitud d’arxius, el món on-line està creixent a passos agegantats i ho podem veure per exemple en el nombre d’arxiu de que disposa cada individu, sigui a la xarxa o en dispositius d’emmagatzematge. Si a aquest fet li sumem que aquests arxius multimèdia cada vegada són de més qualitat, arribarem a la conclusió que actualment necessitem molts espai d’emmagatzematge per poder encabir tots els arxius de que disposem. És per això que necessitem mètodes o tècniques de compressió de dades que ens garanteixin la mínima pèrdua de qualitat però que ens redueixin el màxim possible el pes dels nostres arxius.

Emmagatzematge d'arxiusEls mètodes de comprensió de dades més eficients es basen en l’eliminació de dades considerades irrellevants, com ara sons imperceptibles en presència d’altres d’una senyal més complexa. Aquest tipus de codificació és anomenada PAC i es basa en els principis bàsics del comportament de l’oïda humà, l’emmascarat temporal i l’emmascarat freqüencial, és a dir la pèrdua de dades. Aquest mètode compta amb un model matemàtic del sistema d’audició humà a més d’un anàlisi de l’àudio. La tècnica consisteix en eliminar doncs aquella part de la senyal d’àudio que l’oïda humà és incapaç de percebre per culpa de la presència d’altres senyals que l’emmascaren. En l’actualitat existeixen diferents algoritmes de compressió que utilitzen aquest tipus de codificació, entre ells hi ha el sistema MPEG.

MPEG Moving Picture Experts Group és un grup de treball format per experts amb la funció de desenvolupar estàndards per la compressió, descompressió, processament i representació codificada de vídeo, àudio i la seva combinació.
La compressió MPEG es considera asimètrica, ja que el codificador és més complex que els descodificador. La estandardització MPEG és interessant pel fet de que no és el codificador el que està estandarditzat, sinó la forma que un descodificador interpreta una cadena de bits. L’estandardització dels descodificadors provoca que amb el pas del temps els algoritmes de codificació poden ser millorats.

Els estàndards MPEG es desenvolupen seguint unes fases numerades, la especificació MPEG-2 no és uns substitució de l’MPEG-1 sinó una ampliació o complementació. Els que es coneix com a layers són especificacions d’una família d’algoritmes de codificació per el mateix estàndard. És a dir, per la codificació MPEG, s’han definit els següents estàndards MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 i MPEG-7. Els estàndards consten de diferents parts, aquestes cobreixen un aspecte determinat de tot el conjunt, també especifiquen perfils i nivells. MPEG ha formalitzat el següents formats de compressió o ‘layers’:

MPEG-1: Proporciona la codificació d’un canal o dos canals d’audio en alguns dels següents mètodes:

  • Mètode monofònic: un sol canal d’àudio
  • Mètode doble monofònic: per dos canals d’àudio independents.
  • Mètode estèreo: per canals estèreo que posseeixin bits en comú.
  • Mètode Joint-Stereo: és indiferent la fase entre canals.

La freqüència de mostreig de l’àudio digital que serveix al codificador pot ser: 32, 44,1 i 48 kHz. Estandarditza tres nivells de compressió per la codificació d’ones de so. Aquests esquemes són:

  • Layer I: és la més simple de totes, pensada per bitrates superiors a 128 kbps.
  • Layer II: ofereix un nivell de complexitat mig i esta pensat per bitrates propers als 128 kbps.
  • Layer III: és la més complexa de totes però ofereix una la millor qualitat d’àudio als bitrates més baixos.

El codificador MPEG-1 rep com a entrada la mosta d’àudio digital (PCM Samples) i provoca el bitstream comprimit per un abast o transport. L’algoritme codificador no està estandarditzat per la norma ISO/IEC 11172-3, però el seu bitstream de sortida ha de ser un descodificador MPEG-1 per tal de que pugui reproduir l’àudio original. Veure imatge 2.

Imatge 1. Codificador MPEG-1

Imatge 2. Codificador MPEG-1

Dispositiu MP3Pel que fa al format MPEG-1 Audio Layer III també conegut com a MP3, és un format de compressió digital que utilitza un algoritme amb pèrdua per així aconseguir reduir el pes de l’arxiu.

MPEG-2: codificació d’imatges en moviment amb àudio associat. Àudio i vídeo amb qualitat de televisió. Va ser escollit com el sistema de comprensió per a la televisió digital ATSC, DVB i ISDB així com serveis de televisió per satèl·lit , televisió per cable i DVD Video. També s’utilitza en discs Blu-Ray. Els arxius MPEG-2 corresponen a velocitats de mostreig de 16, 22.05 i 24 kHz.

MPEG-3: es basa en la comprensió multiresolució, va ser dissenyada per la comprensió de televisió en alta definició. Es va creure que era redundant i es va fusionar amb MPEG-2. No es pot confondre amb MP· que és MPEG-1 Audio Layer III.

MPEG-4: Codificació d’objectes audiovisuals. La comprensió MPEG-4 és més complexa i aconsegueix millors comprensions que MPEG-2. Es pot considerar com un processador de renderitzat i un flux de bits comprimit, descriu les formes tridimensionals i la textura de la superfície.

MPEG-7: Proporciona descripcions estandarditzades i esquemes de descripció d’estructures d’àudio i contingut d’àudio. Així com un llenguatge per aquestes descripcions i esquemes de descripcions.

Futur reproductor mp3Els estàndards de compressió MPEG són un mètodes efectiu per reduir el pes dels arxius sense pèrdua de qualitat. És possiblement el sistema més adequat a l’hora de comprimir dades. A més a més el fet de que es trobi en constant evolució fa dels estàndards MPEG els que millor s’adapten a les necessitats actuals. El futur però, està per veure i segurament apareixeran nous mètodes d’emmagatzematge i compressió que reduiran més els arxius tot i tenir més qualitat. Així com també l’evolució dels dispositius segurament tendirà a un disseny més reduït i amb més capacitat de treball i d’emmagatzematge.

Webgraphy:

http://www.upv.es/satelite/trabajos/pracGrupo21/mpeg.htm
http://www.upv.es/satelite/trabajos/Grupo8_99.00/mpeg.html
http://en.wikipedia.org/wiki/MP3
http://www.lpi.tel.uva.es/~nacho/docencia/ing_ond_1/trabajos_01_02/formatos_audio_digital/html/mpegformat.htm
http://www.sisvel.com/index.php/mpeg-audioEmmagatzematge d'audio al llarg de la història

Prezi

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s