MPEG-1 Audio Layer II

MPEG-1 oder MPEG-2 Audio Layer II
Dateiname Erweiterung
.mp2
Internet -Medientyp
Audio/MPEG,[1] Audio/MPA[2]
Erstveröffentlichung 6. Dezember 1991; vor 30 Jahren[3]
Neueste Erscheinung
ISO/IEC 13818-3: 1998
April 1998; Vor 24 Jahren
Art des Formats Verlust Audio-
Enthalten von Mpeg-es
Standard ISO/IEC 11172-3,[4] ISO/IEC 13818-3[5]
Offenes Format? Ja
Freies Format? Ja[6]
Webseite http://mpeg.chiariglione.org/standards/mpeg-1/audio

MPEG-1 Audio Layer II oder MPEG-2 Audio Layer II (MP2, manchmal falsch aufgerufen Musicam oder Musicam)[7] ist ein Verlust Audio -Komprimierungsformat definiert durch ISO/IEC 11172-3 neben MPEG-1-Audioschicht i und MPEG-1 Audio Layer III (MP3). Während MP3 ist viel beliebter für PC und Internet Anwendungen, MP2 bleibt ein dominierender Standard für Audioübertragung.[8]

Entwicklungsgeschichte von MP2 bis MP3

Musicam

MPEG-1 Audio Layer 2 Codierung wurde vom Musicam abgeleitet (Maskierungsmuster adaptierte universelle Subband -Integrierte Codierung und Multiplexing) Audio -Codec, entwickelt von Center Commun D'études de Télévision et Télécommunications (CCETT), Philips, und die Institut für RundfunkTechnik (IRT) 1989 als Teil der Eureka 147 Pan-Europäische Initiative für Forschungs- und Entwicklungsinitiative für die Entwicklung eines Systems für die Übertragung von Audio und Daten an feste, tragbare oder mobile Empfänger (1987).

Es begann als die Digitale Audioübertragung (DAB) Projekt, das von Egon Meier-Engelen des Deutschen Forschungs-und Versuchssamstalt für Luft-und Raumfahrt (später als Deutsche Zentrum für Luft luft-und taumfahrt, deutsches Luftfahrtzentrum in Deutschland genannt wurde) verwaltet. Die europäische Gemeinschaft finanzierte dieses Projekt, das allgemein als EU-147 bekannt ist, von 1987 bis 1994 als Teil der Eureka Forschungsprogramm.

Das Eureka 147 -System umfasste drei Hauptelemente: Musicam Audio -Codierung (Maskierungsmuster Universal Subband Integrierte Codierung und Multiplexierung), Transmissionscodierung & Multiplexing und CoFDM -Modulation.[9]

Musicam war einer der wenigen Codecs, die im Bereich von 64 bis 192 kbit/s pro monophonischem Kanal eine hohe Audioqualität erzielen konnten. Es wurde entwickelt, um die technischen Anforderungen der meisten Anwendungen (im Bereich Rundfunk, Telekommunikation und Aufzeichnung von digitalen Speichermedien) zu erfüllen - geringe Verzögerung, geringe Komplexität, Fehlerrobustheit, kurze Zugriffseinheiten usw.[10][11]

Als Vorgänger des MP3 -Formats und der Technologie basiert das Wahrnehmungs -Codec Musicam auf ganzzahligen Arithmetics 32 -Subbands -Transformation, die von einem psychoakustischen Modell angetrieben wird. Es wurde hauptsächlich für digitales Audio-Rundfunk und digitales Fernsehen konzipiert und von CCET (Frankreich) und IRT (Deutschland) in Atlanta während einer IEEE-ICASP-Konferenz offengelegt.[12] Dieser Codec in ein Rundfunksystem unter Verwendung der CoFDM -Modulation wurde auf Luft und auf dem Feld nachgewiesen [13] zusammen mit Radio Kanada und CRC Kanada Während der NAB -Show (Las Vegas) im Jahr 1991. Die Implementierung des Audio -Teils dieses Rundfunksystems basierte auf einem zwei Chips -Encoder (einer für die Subband -Transformation, eines für das vom Team von G. Stoll entworfene psychoakustische Modell (Irt Deutschland), später bekannt als psychoakustisches Modell I im ISO MPEG -Audio -Standard) und als Echtzeit -Decoder mit einem Motorola 56001 DSP Chip mit einer Ganzzahl -Arithmetik -Software, die von Y.F. entworfen wurde. Deherys Team (CCETT, Frankreich). Die Einfachheit des entsprechenden Decoders zusammen mit der hohen Audioqualität dieses Codec, die zum ersten Mal eine 48 -kHz Input Studio Standard) waren die Hauptgründe, um später die Eigenschaften von MusicAM als grundlegende Funktionen für eine erweiterte digitale Musikkomprimierungs -Codec wie MP3 zu übernehmen.

Der vom Eureka 147 Digital Audio Broadcasting (DAB) -System von Eureka 147 verwendete Algorithmus unterliegt 1989–94 dem Standardisierungsprozess innerhalb der ISO/Moving Pictures Expert Group (MPEG).[14][15] Die Musicam-Audio-Codierung wurde als Grundlage für einige Codierungsschemata von MPEG-1 und MPEG-2-Audio verwendet.[16] Die meisten wichtigsten Merkmale von MPEG-1-Audio wurden direkt von MusicAM geerbt, einschließlich der Filterbank, der Zeitdomänenverarbeitung, der Audio-Rahmengrößen usw. Es wurden jedoch Verbesserungen vorgenommen, und der tatsächliche MusicAM-Algorithmus wurde im endgültigen MPEG-1 nicht verwendet Audioschicht II Standard.

Seit der Fertigstellung von MPEG-1-Audio- und MPEG-2-Audio (1992 und 1994) wird der ursprüngliche MusicAM-Algorithmus nicht mehr verwendet.[7][17] Der Name Musicam wird oft fälschlicherweise verwendet, wenn MPEG-1-Audioschicht II gemeint ist. Dies kann zu einer gewissen Verwirrung führen, da der Name Musicam von verschiedenen Unternehmen in verschiedenen Regionen der Welt eingetragen wird.[7][17][18] (Musicam ist der Name, der für MP2 in einigen Spezifikationen für Astra Digital Radio sowie in den DAB -Dokumenten der BBC verwendet wird.)

Das Eureka -Projekt 147 führte 1995 zur Veröffentlichung des europäischen Standards ETS 300 401 für DAB, das jetzt weltweit Akzeptanz hat. Der DAB-Standard verwendet die MPEG-1-Audioschicht II (ISO/IEC 11172-3) für 48 kHz-Stichprobenfrequenz und die MPEG-2-Audioschicht II (ISO/IEC 13818-3) für 24-kHz-Abtastfrequenz.[19]

MPEG Audio

In den späten 1980er Jahren, ISO's Experten für bewegte Bildexperten (MPEG) begann, digitale Audio- und Video -Codierung zu standardisieren, und erwartet von einer Vielzahl von Anwendungen im digitalen Radio- und TV -Rundfunk (später TUPFEN, DMB, DVB) und verwenden Sie auf CD-ROM (später Video -CD).[20] Die Musicam-Audio-Codierung war einer von 14 Vorschlägen für den MPEG-1-Audiostandard, der 1989 an ISO eingereicht wurde.[11][16]

Der MPEG-1-Audiostandard basierte auf den vorhandenen Musicam- und ASPEC-Audioformaten.[21] Das MPEG-1 Der Audio -Standard enthielt die drei Audio -Schichten (Codierungstechniken), die jetzt als Layer I (MP1), Layer II (MP2) und Layer III (MP3) bekannt sind. Alle Algorithmen für MPEG-1-Audioschicht I, II und III wurden 1991 als Ausschussentwurf von ISO-11172 genehmigt[22][23][24] und 1992 abgeschlossen[25] im Rahmen MPEG-1, die erste Standardsuite von MPEG, was zum internationalen Standard führte ISO/IEC 11172-3 (a.k.a. MPEG-1-Audio oder MPEG-1 Teil 3), veröffentlicht 1993.[4] Weitere Arbeiten an MPEG -Audio[26] wurde 1994 im Rahmen der zweiten Suite von MPEG -Standards abgeschlossen, MPEG-2, formal eher als internationaler Standard bekannt ISO/IEC 13818-3 (a.k.a. MPEG-2 Teil 3 oder rückwärtskompatibel MPEG-2-Audio oder MPEG-2 Audio BC[27]), ursprünglich 1995 veröffentlicht.[5][28] MPEG-2 Teil 3 (ISO/IEC 13818-3) definierte zusätzliche Bitraten und Stichprobenraten für MPEG-1-Audioschicht I, II und III. Die neuen Stichprobenraten sind genau die Hälfte der der ursprünglich für MPEG-1-Audio definierten Personen. MPEG-2 Teil 3 verbesserte auch das Audio von MPEG-1, indem er die Kodierung von Audioprogrammen mit mehr als zwei Kanälen bis zu 5,1 Multichannel ermöglichte.[26]

Die Schicht III (MP3) Komponente verwendet a Verlustige Komprimierung Algorithmus, der die Datenmenge erheblich reduzieren sollte, um eine Audioaufnahme darzustellen, und für die meisten Hörer eine anständige Reproduktion des ursprünglichen unkomprimierten Audios klingen.

Emmy Award in Engineering

CCETT (Frankreich), Irt (Deutschland) und Philips (Niederlande) gewann eine Emmy Award In Engineering 2000 für die Entwicklung eines digitalen Audio-Zweikanalkomprimierungssystems, das als MusicAM oder MPEG Audio Layer II bekannt ist.[29][30]

Technische Spezifikationen

MPEG-1 Audio Layer II ist in ISO/IEC 11172-3 (MPEG-1 Teil 3) definiert.

  • Stichprobenraten: 32, 44,1 und 48 kHz
  • Bitraten: 32, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256, 320 und 384 kbit/s

In MPEG-2 Audio Layer II wurde eine Erweiterung bereitgestellt und ist in ISO/IEC 13818-3 (MPEG-2 Teil 3) definiert.[31][32]

  • Zusätzliche Stichprobenraten: 16, 22,05 und 24 kHz
  • Zusätzliche Bitraten: 8, 16, 24, 40 und 144 kbit/s
  • Mehrkanalunterstützung - Audiokanäle bis zu 5 Range und ein LFE-Kanal (Niedrigfrequenzverstärkungskanal)

Das Format basiert auf aufeinanderfolgenden digitalen Rahmen von 1152 Stichprobenintervallen mit vier möglichen Formaten:

  • Mono -Format
  • Stereoformat
  • Intensität codiertes Stereoformat (Stereo -Irrelevanz)
  • Dual Channel (unkorrelierter) Format

Variable Bitrate

MPEG Audio kann haben Variable Bitrate (VBR), aber es wird nicht weit verbreitet. Layer II kann eine Methode namens Bit -Rate -Umschaltung verwenden. Jeder Frame kann mit einer anderen Bitrate erstellt werden.[32][33] Gemäß ISO/IEC 11172-3: 1993, Abschnitt 2.4.2.3: Um die kleinstmögliche Verzögerung und Komplexität bereitzustellen, ist der (MPEG Audio) Decoder nicht erforderlich, um eine kontinuierlich variable Bitrate in Schicht I oder II zu unterstützen.[34]

Wie das MP2 -Format funktioniert

  • MP2 ist a Subband-Audio-Encoder, was bedeutet, dass die Komprimierung in der stattfindet Zeitdomäne mit einer niedrigen Delay-Filterbank, die 32 Frequenzdomänenkomponenten erzeugt. Im Vergleich dazu ist MP3 a Audiocodierer transformieren mit Hybridfilterbank, was bedeutet, dass die Komprimierung in der stattfindet Frequenzbereich nach einer hybriden (doppelten) Transformation aus der Zeitdomäne.
  • MPEG Audio Layer II ist der Kernalgorithmus der MP3 -Standards. Alle psychoakustischen Eigenschaften und Rahmenformatstrukturen des MP3 -Formats stammen aus dem grundlegenden MP2 -Algorithmus und -Format.
  • Der MP2 -Encoder kann Inter -Kanal -Redundanzen unter Verwendung optionaler "gemeinsamer Stereoanlage" nutzen. Intensitätskodierung.
  • Wie MP3 ist MP2 ein Wahrnehmungscodierungsformat, was bedeutet, dass Informationen, die das menschliche Hörsystem nicht leicht wahrnehmen kann, entfernt. Um auszuwählen, welche Informationen zu entfernen sind, wird das Audiosignal gemäß einem psychoakustischen Modell analysiert, das die Parameter des menschlichen Hörsystems berücksichtigt. Erforschung von Psychoakustik hat gezeigt, dass, wenn es ein starkes Signal für eine bestimmte Frequenz gibt, schwächere Signale bei Frequenzen nahe der Frequenz des starken Signals vom menschlichen Hörsystem nicht wahrgenommen werden können. Dies wird als Frequenzmaskierung bezeichnet. Wahrnehmungs -Audio -Codecs nutzen diese Frequenzmaskierung, indem Informationen bei Frequenzen ignoriert werden, die als nicht wahrnehmbar werden, wodurch mehr Daten der Reproduktion wahrnehmbarer Frequenzen zugewiesen werden können.
  • MP2 spaltet das Eingangs-Audiosignal in 32 Unterbande auf, und wenn das Audio in einem Unterband als unmerksam angesehen wird, wird dieser Unterband nicht übertragen. MP3 dagegen verwandelt das Eingangs -Audiosignal in die Frequenzdomäne in 576 Frequenzkomponenten. Daher hat MP3 eine höhere Frequenzauflösung als MP2, wodurch das psychoakustische Modell selektiver angewendet werden kann als für MP2. MP3 hat also einen größeren Umfang, um die Bitrate zu reduzieren.
  • Die Verwendung eines zusätzlichen Entropie -Codierung Werkzeug und Genauigkeit mit höherer Frequenz (aufgrund der größeren Anzahl von Frequenz-Unterbändern, die von MP3 verwendet werden), erklärt, warum MP3 keine so hohe Bitrate benötigt wie MP2, um eine akzeptable Audioqualität zu erhalten. Umgekehrt zeigt MP2 aufgrund seiner niedrigeren Frequenzauflösung ein besseres Verhalten als MP3 im Zeitbereich. Dies impliziert eine geringere Codec -Zeitverzögerung, die das Bearbeiten von Audio vereinfachen kann, sowie "Robustheit" und Widerstand gegen Fehler, die während des digitalen Aufzeichnungsvorgangs oder bei Übertragungsfehlern auftreten können.
  • Die MP2 Sub-Band Filter Bank liefert ebenfalls eine inhärente ""vorübergehend Verschleierung "Merkmal" Aufgrund des spezifischen zeitlichen Maskierungseffekts seines Mutterfilters. Dieses einzigartige Merkmal der MPEG-1-Audiofamilie impliziert eine sehr gute Klangqualität bei Audiosignalen mit schnellen Energieänderungen, wie z. B. perkussiv MP3-Formate verwenden dieselbe grundlegende Unterbandfilterbank, beide profitieren von dieser Eigenschaft.

Anwendungen von MP2

Teil von TUPFEN digitales Radio und DVB digitaler Fernseher Standards.

Layer II wird in der Broadcast -Branche üblicherweise zum Vertrieb von Live -Audio über Satelliten-, ISDN- und IP -Netzwerkverbindungen sowie zur Speicherung von Audio in digitalen Playout -Systemen verwendet. Ein Beispiel ist NPR's PRSS Content Depot Programmierverteilungssystem. Das Content-Depot verteilt MPEG-1 L2-Audio in einer Broadcast-Wave-Datei-Wrapper. MPEG2 mit Riff -Headern (verwendet in .wav) wird in den Riff/WAV -Standards angegeben. Infolgedessen spielt Windows Media Player in Content -Depot -Dateien direkt weniger intelligent .wav Spieler tun es oft nicht. Da der Codierungs- und Dekodierungsprozess in den ersten Generationen von Broadcast -Playout -Systemen eine erhebliche Abfluss für die CPU -Ressourcen gewesen wäre als die System -CPU.

Alle DVD-Video Spieler in KUMPEL Länder enthalten Stereo -MP2 -Decoder, was MP2 zu einem möglichen Konkurrenten macht Dolby Digital in diesen Märkten. DVD-Video-Spieler in Ntsc Die Länder müssen MP2 -Audio nicht dekodieren, obwohl die meisten dies tun. Während ein paar DVD -Rekorder Store-Audio in MP2 und viele von Verbrauchern verfasste DVDs verwenden das Format, kommerzielle DVDs mit MP2-Soundtracks sind selten.

MPEG-1 Audio Layer II ist das in der verwendete Standard-Audio-Format Video -CD und Super Video -CD Formate (VCD und SVCD unterstützen auch die variable Bitrate und MPEG Multichannel wie von MPEG-2 hinzugefügt).

MPEG-1 Audio Layer II ist das in der verwendete Standard-Audio-Format MHP Standard für Set-Top-Boxen.

MPEG-1 Audio Layer II ist das in verwendete Audioformat HDV Camcorder.

MP2 -Dateien sind mit einigen kompatibel Tragbare Audiospieler.

Benennung und Erweiterungen

Der Begriff MP2 und Dateiname Erweiterung .mp2 Normalerweise verweisen Sie MPEG-1-Audio-Layer-II MPEG-2 Audio Layer II, eine meist rückwärts kompatible Erweiterung, die Unterstützung für die Unterstützung für Multichannel -Audio, Variable Bitrate Codierung und zusätzliche Stichprobenraten, definiert in ISO/IEC 13818-3. Die Abkürzung MP2 wird manchmal auch fälschlicherweise angewendet auf MPEG-2 Video oder MPEG-2 AAC Audio.

Lizenzierung

SISUVEL S.P.A., ein in Luxemburg ansässiges Unternehmen, verwaltet Lizenzen für Patente, die sich für MPEG Audio bewerben.[35]

Siehe auch

Anmerkungen

  1. ^ "Der Audio/MPEG -Medientyp - RFC 3003". Ietf. November 2000. Abgerufen 2009-12-07.
  2. ^ "MIME -Typ Registrierung von RTP -Nutzlastformaten - RFC 3555". Ietf. Juli 2003. Abgerufen 2009-12-07.
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Verweise

Externe Links