MultimedijalneMultimedijalne komunikacijekomunikacije

DeanDean LjubisavljevićLjubisavljević TSTS080196080196VukVuk MatićMatić TSTS080080159159

mp3 format

MuzičkiMuzički signalsignal

MuzičkiMuzički signalsignal predstavnjapredstavnja analognianalogni, , kontinualnikontinualni signalsignal

ZnačajneZnačajne spektralnespektralne komponentekomponente nalazenalaze sese dodo učestanostiučestanosti odod 20 20kHzkHz

DanašnjiDanašnji ciljcilj: : predstavitipredstaviti muzičkimuzički singnalsingnal nana računaruračunaru ( (koristećikoristeći štošto manjemanje memorijememorije), ), vodećivodeći računaračuna dada sese nene izgubiizgubi željeniželjeni kvalitetkvalitet ( (ocenuocenu kvalitetakvaliteta vršivrši čovekčovek))

PriPri predstavljanjupredstavljanju muzičkogmuzičkog signalasignala uu računaruračunaru moramora sese poćipoći odod digitalizacijedigitalizacije togtog signalasignala odnosnoodnosno dodo neminovnogneminovnog gubitkagubitka odreodređđeneene količinekoličine informacijainformacija kojekoje nosinosi tajtaj analognianalogni signalsignal

ObradaObrada muzičkogmuzičkog signalasignala

OdabiranjeOdabiranje muzičkogmuzičkog signalasignala, , premaprema teoremiteoremi oo odabiranjuodabiranju moramora sese vršitivršiti nana učestanostiučestanosti odod najmanjenajmanje 40 40kHzkHz

UsledUsled nene postojanjapostojanja dovoljnodovoljno kvalitetnihkvalitetnih filtarafiltara, , odabiranjeodabiranje sese najčešćenajčešće vršivrši nana učestanostiučestanosti odod 44,1 44,1 kHzkHz ( (kompromiskompromis izmeizmeđđuu frekvencijefrekvencije odabiranjaodabiranja ii kvalitetakvaliteta filtrafiltra kojikoji vršivrši rekonstrukcijurekonstrukciju), ), memeđđutimutim koristikoristi sese ii odabiranjeodabiranje nana 48 48 kHzkHz

ObradaObrada muzičkogmuzičkog signalasignala

NakonNakon odabiranjaodabiranja analognoganalognog signalasignala, , odabirciodabirci ulazeulaze uu blokblok kompresorakompresora signalasignala, , zatimzatim uu blokblok ravnomerneravnomerne kvantizacijekvantizacije ii nana krajukraju uu koderkoder ( (blokblok kojikoji vršivrši digitalizovanjedigitalizovanje))

NaNa krajukraju brojbroj bitabita sasa kojimakojima predstavljamopredstavljamo svakisvaki odabirakodabirak, , zavisizavisi odod brojabroja kvantizacionihkvantizacionih nivoanivoa

DanasDanas uu mp3 formatump3 formatu koristikoristi sese frekvencijafrekvencija odabiranjaodabiranja odod 48 48kHzkHz, , pripri čemučemu jeje bitskabitska brzinabrzina 320320kbpskbps

VrsteVrste audioaudio formataformata

NajčešćeNajčešće korišćenikorišćeni formatiformati susu wav, mp3 iwav, mp3 i wmawma PrilikomPrilikom snimanjasnimanja zvukazvuka putemputem mikrofonamikrofona, ,

dobijadobija sese formatformat wavwav, , izaiza ovogovog formataformata krijekrije sese viševiše podformatapodformata, , nene koristikoristi sese kompresijakompresija ((datotekedatoteke susu velikogvelikog kapacitetakapaciteta))

PitanjePitanje: : dada lili svesve bašbaš percepiramopercepiramo, , dada lili jeje mogućemoguće smanjitismanjiti veličinuveličinu datoteke?datoteke?

TehnikeTehnike kompresijekompresije

KompresijaKompresija možemože bitibiti takotako izvedenaizvedena dada nene dolazidolazi dodo gubitkagubitka informacijainformacija ( (losslesslossless kompresija kompresija). ). PrednostPrednost oveove kompresijekompresije jeje mogućnostmogućnost rekonstrukcijerekonstrukcije originalnogoriginalnog signalasignala. . NedostatakNedostatak jeje neophodnostneophodnost velikogvelikog memorijskogmemorijskog prostoraprostora..

DrugiDrugi vidvid kompresijekompresije jeje kompresijakompresija sasa odbacivanjemodbacivanjem deladela informacijainformacija ( (informacijeinformacije kojekoje namnam nene značeznače, , nene čujemočujemo ihih). ). TakveTakve kompresijekompresije nazivajunazivaju sese lossy. Dvadesetlossy. Dvadeset putaputa manjimanji kapacitetkapacitet sese zahtevazahteva. . KolikoKoliko stvarnostvarno čujemo?čujemo?

mp3mp3

Mp3 je kraćiMp3 je kraći nazivnaziv zaza algoritamalgoritam kodiranjakodiranja zvukazvuka, , čiječije jeje punopuno imeime MPEG-1 Layer 3MPEG-1 Layer 3

PriPri ripovanjuripovanju kompaktkompakt diskadiska mogućemoguće jeje izabratiizabrati željeniželjeni stepenstepen kompresijekompresije

VećaVeća stepenstepen kompresijekompresije, , manjamanja datotekadatoteka, , manjimanji kvalitetkvalitet zvukazvuka ii obrnutoobrnuto

MeriloMerilo kvalitetakvaliteta mp3mp3 datotekedatoteke jeje bitskabitska brzinabrzina, , dakledakle brojbroj bitovabitova kojomkojom jeje predstavnjenapredstavnjena jednajedna sekundasekunda zvukazvuka

UhoUho (HHS)(HHS)

FrekvencijeFrekvencije kojekoje ljudskoljudsko uhouho čuječuje susu odod 20 20HzHz dodo 20 20kHzkHz

UhoUho grupišegrupiše frekvencijefrekvencije uu odreodređđeneene frekvencijskefrekvencijske opsegeopsege, , grubogrubo govorećigovoreći uu niskeniske, , srednjesrednje ii visokevisoke frekvencijefrekvencije

Ниске Ниске фр.фр. 20-400 20-400 HzHz

Средње Средње фр.фр. 400-8000 400-8000 HzHz

Високе Високе фр.фр. 8000-20000 8000-20000 HzHz

UhoUho

PragPrag čujnostičujnosti ljudskogljudskog uhauha jeje vrednostvrednost najmanjenajmanje promenepromene zvučnogzvučnog pritiskapritiska kojekoje uhouho možemože detektovatidetektovati ii iznosiiznosi 20 20 μPaμPa

PragPrag čijnostičijnosti nana frekvencijifrekvenciji 1 1 kHzkHz uzetauzeta jeje kaokao referentnareferentna vrednostvrednost ii označenaoznačena sasa 0 0dBdB

ŠtoŠto jeje nivonivo signalasignala višiviši, , toto sese razlikerazlike izmeizmeđđuu pojedinihpojedinih frekvencijafrekvencija smanjujusmanjuju

UhoUho jeje najosetljivijenajosetljivije nana niskeniske ii srednjesrednje frekvencijefrekvencije

CiljCilj: : štošto vernijevernije reprodukovatireprodukovati muzičkemuzičke informacijeinformacije zapisanezapisane nana niskimniskim ii srednjimsrednjim frekvencijamafrekvencijama - - kompresijakompresija

MaskiranjeMaskiranje

AlgoritamAlgoritam nana osnovuosnovu kojegkojeg nastajenastaje mp3 mp3 formatformat, , delideli spektarspektar nana viševiše podopsegapodopsega ii ispitujeispituje dada lili postojipostoji efekatefekat maskiranjamaskiranja, , timetime sese postižepostiže smanjenjesmanjenje kapacitetakapaciteta datotekedatoteke

1000 1000 HzHz ii 1100 1100 HzHz - -> 18dB> 18dB 1000 Hz i1000 Hz i 2000 Hz -> 18dB2000 Hz -> 18dB ManjeManje bitabita zaza predstavljanjepredstavljanje, , manjimanji

kapacitetkapacitet datotekedatoteke

MaskiranjeMaskiranje

NelinearnaNelinearna podelapodela spektraspektra, , nana 32 32 podpojasapodpojasa, , računaračuna sese uticajuticaj maskiranjamaskiranja posebnoposebno nana svakisvaki podopsegpodopseg

NižiNiži podopsezipodopsezi susu užiuži, , najvišinajviši susu frekvencijskifrekvencijski širiširi

50-95 50-95 HzHz 15375 Hz 15375 Hz dodo 20250 Hz 20250 Hz

MaskiranjeMaskiranje

Maskirajući efekt u praksi znači da se može podići nivo Maskirajući efekt u praksi znači da se može podići nivo šuma u blizini jačih zvukova jer će taj šum ionako biti šuma u blizini jačih zvukova jer će taj šum ionako biti maskiran. Dopušteno podizanje novoa šuma znači maskiran. Dopušteno podizanje novoa šuma znači korišćenje manje bitova za zapis zvuka, a manje bitova korišćenje manje bitova za zapis zvuka, a manje bitova znači i manju količinu podataka. Slika 2znači i manju količinu podataka. Slika 2 prikazuje kako prikazuje kako jak signal maskira slabije signale koji slede nakon njega.jak signal maskira slabije signale koji slede nakon njega.

Slika 2. Maskiranje

Kvalitet audio zapisaKvalitet audio zapisa

Digitalni audio zapis je definisan sa tri Digitalni audio zapis je definisan sa tri parametrima: brojem kanala, frekvencijom parametrima: brojem kanala, frekvencijom uzorkovanja i rezolucijom. Ovi parametri uzorkovanja i rezolucijom. Ovi parametri direktno utiču na kvalitetu samog zvuka te direktno utiču na kvalitetu samog zvuka te što su niži manji je kvalitet. Tipične veličine što su niži manji je kvalitet. Tipične veličine parametra WAV zapisa su broj kanala - parametra WAV zapisa su broj kanala - stereo, rezolucija - 16 bit i frekvencija stereo, rezolucija - 16 bit i frekvencija uzorkovanja 44100 Hz. uzorkovanja 44100 Hz.

Broj kanalaBroj kanala

Broj kanala nam govori da li je zvuk Broj kanala nam govori da li je zvuk monofonski ili stereofonski. Ukoliko je monofonski ili stereofonski. Ukoliko je monofonski to znači da je zvuk na jednom monofonski to znači da je zvuk na jednom kanalu, odnosno da je zvuk identičan na kanalu, odnosno da je zvuk identičan na desnom i levom zvučniku i da je duplo manji desnom i levom zvučniku i da je duplo manji zapis mono od stereo zvuka. Stereo zvuk zapis mono od stereo zvuka. Stereo zvuk sadrži dva kanala i moguće je imati različite sadrži dva kanala i moguće je imati različite zvučne zapise na desnom ili levom kanalu zvučne zapise na desnom ili levom kanalu što ga čini dinamičnijim i bogatijim.što ga čini dinamičnijim i bogatijim.

Kvalitet uzorkovanja ili Kvalitet uzorkovanja ili rezolucija (rezolucija (Sample depthSample depth))

Rezolucija je broj bitova korišćenih za merenje amplituda Rezolucija je broj bitova korišćenih za merenje amplituda uzorka. Tako za 8 bitnu rezoluciju imamo na raspolaganju uzorka. Tako za 8 bitnu rezoluciju imamo na raspolaganju 256 (28) jedinstvenih glasnoća (varijacija zvuka), dok kod 16 256 (28) jedinstvenih glasnoća (varijacija zvuka), dok kod 16 bitne rezolucije imamo na raspolaganju 65536 jedinstvenih bitne rezolucije imamo na raspolaganju 65536 jedinstvenih glasnoća. Većom rezolucijom dobijamo veći dinamički glasnoća. Većom rezolucijom dobijamo veći dinamički raspon i bolji odnos šuma i signala.raspon i bolji odnos šuma i signala.

Slika 3. Kvalitet i frekvencija uzrokovanja

Kvalitet uzorkovanja ili Kvalitet uzorkovanja ili rezolucija (rezolucija (Sample depthSample depth))

Kodovanje u mp3 audio format spada u skupinu kompresije sa Kodovanje u mp3 audio format spada u skupinu kompresije sa gubitkom koja se oslanja na ljudski doživljaj izvornog zvuka gubitkom koja se oslanja na ljudski doživljaj izvornog zvuka (psihoakustici). Kvalitet mp3 kompresije zavisi od stepena i (psihoakustici). Kvalitet mp3 kompresije zavisi od stepena i metode kompresije. Bit rate je pojam koji označava koliko će metode kompresije. Bit rate je pojam koji označava koliko će kilobita po sekundi biti iskorišćeno za „smeštanje” zvuka u kilobita po sekundi biti iskorišćeno za „smeštanje” zvuka u njega (slika 4). Što je bit rate niži to je veća kompresija i njega (slika 4). Što je bit rate niži to je veća kompresija i obrnuto. Postoji više metoda dodele stope kompresije od kojih obrnuto. Postoji više metoda dodele stope kompresije od kojih se ističu CBR, VBR i ABR.se ističu CBR, VBR i ABR.

.Slika 4 Bit rate(bitska brzina)

Kvalitet uzorkovanja ili Kvalitet uzorkovanja ili rezolucija (rezolucija (Sample depthSample depth))

CBR CBR je skraćenica za metodu s konstantnom stepenom je skraćenica za metodu s konstantnom stepenom kompresije (kompresije (Constant bitrateConstant bitrate). To znači da će se čitava zvučna ). To znači da će se čitava zvučna datoteka kompresovati određenim konstantnom bitskom datoteka kompresovati određenim konstantnom bitskom brzinom.brzinom.

VBR VBR je skraćenica za metodu s varijabilnim stepenom je skraćenica za metodu s varijabilnim stepenom kompresije (kompresije (Variable bit rateVariable bit rate). Ona se oslanja na činjenicu da ). Ona se oslanja na činjenicu da unutar jedne pesme nisu svi delovi isti. Delovi koji su tiši, ili unutar jedne pesme nisu svi delovi isti. Delovi koji su tiši, ili nemaju posebno naglašenu separaciju kanala unutar stereo nemaju posebno naglašenu separaciju kanala unutar stereo slike, mogu se kodovati u nižem bit rateu (odnosno višem slike, mogu se kodovati u nižem bit rateu (odnosno višem stepenu kompresije), a delovi s bogatom zvučnom slikom i/ili stepenu kompresije), a delovi s bogatom zvučnom slikom i/ili naglašenom separacijom kanala u stereo spektru u višem bit naglašenom separacijom kanala u stereo spektru u višem bit rateu.rateu.

ABR ABR je skraćenica za metodu s srednjim stepenom kompresije je skraćenica za metodu s srednjim stepenom kompresije ((Average bit rateAverage bit rate).).

AUDACITYAUDACITY

Ovaj program ima mogućnosti importovanja Ovaj program ima mogućnosti importovanja fajlova u WAV, Audacity formatu i MP3 formatu. fajlova u WAV, Audacity formatu i MP3 formatu. Može da vrši konverziju između ova dva formata Može da vrši konverziju između ova dva formata uz dodatno detaljno podešavanje parametara uz dodatno detaljno podešavanje parametara svakog od njih. Sadrži brojne efekte za obradu svakog od njih. Sadrži brojne efekte za obradu zvuka i podržava snimanje materijala direktno sa zvuka i podržava snimanje materijala direktno sa mikrofona. Mi ćemo pokazati u daljem razmatranju mikrofona. Mi ćemo pokazati u daljem razmatranju neke dodatne efekte koje pruža ovaj program, neke dodatne efekte koje pruža ovaj program, kao i kompresiju mp3 i njegovu konverziju u WAV.kao i kompresiju mp3 i njegovu konverziju u WAV.

AUDACITYAUDACITY

AUDACITYAUDACITY

AUDACITYAUDACITY

ZAKLJUČAKZAKLJUČAK

Format mp3 je zaslužan za revoluciju u muzičkoj industriji Format mp3 je zaslužan za revoluciju u muzičkoj industriji na sličan način na koji je početkom osamdesetih tu na sličan način na koji je početkom osamdesetih tu revoluciju izazvao kompakt disk. CD-ovi su doneli revoluciju izazvao kompakt disk. CD-ovi su doneli diskografskoj industriji odgroman profit, prodajući diskografskoj industriji odgroman profit, prodajući ljubiteljima muzike istu stvar po nekoliko puta, dok je nagla ljubiteljima muzike istu stvar po nekoliko puta, dok je nagla popularnost razmjene muzike preko Interneta, za šta popularnost razmjene muzike preko Interneta, za šta najviše možemo da zahvalimo mp3 formatu, izazvala najviše možemo da zahvalimo mp3 formatu, izazvala pravu paniku u muzičkom svetu. Mp3, naime, ne podržava pravu paniku u muzičkom svetu. Mp3, naime, ne podržava nikakve mehanizme za kontrolu kopiranja, pa je razumljivo nikakve mehanizme za kontrolu kopiranja, pa je razumljivo zašto diskografska industrija želi da ovaj format zameni zašto diskografska industrija želi da ovaj format zameni "nečim sigurnijim". "nečim sigurnijim".