MP3 (по материалам Intel)

От аналогового звука к цифровомуЧто происходит с аналоговым звуковым сигналом во время того, как он попадает в компьютер и записывается в формате MP3?
Аналоговый звуковой поток раскладывается в частотном диапазоне 44.1 КГц (то есть, 44 100 раз в секунду). На запись каждой частотной гармоники уходит 2 байта (что равняется 16 битам), и так происходит по двум каналам (стерео). Ширина потока данных при этом получается равной 1.4 Мбит/с для стерео-звука (44 100 х 16 х 2). Конечно, такая скорость передачи данных слишком велика даже для самых современных компьютеров, чтобы сделать приемлемым время ожидания передачи файла.
Для сравнения: скорости передачи данных 128 Кбит/с, достигающейся в формате MP3, достаточно для обеспечения качества уровня "почти CD". Кроме того, достигается значительная экономия памяти: если для записи одной минуты музыки в формате WAV требуется около 10 МБ памяти, то для записи того же музыкального фрагмента в формате MP3 требуется только 1 МБ памяти при том же качестве звучания.
Такие низкие требования к памяти, предъявляемые форматом MP3, стали возможными благодаря высокой степени сжатия данных. Стандарт MP3 был разработан международной организацией Moving Picture Experts Group* и получил название MPEG Audio Layer 3 (т.е. MP3). Уровень Layer 3 подразумевает, что есть также Layer 1 и Layer 2. В следующей таблице представлены основные различия этих форматов:

Исходные данные: http://www.iis.fhg.de/amm/techinf/layer3/
При переходе на каждый следующий уровень (Layer 1,2,3) кодирование становится все более сложным. Это означает, что для кодирования MP3-файла требуется значительно большая вычислительная мощность, чем для его декодирования, поскольку декодирование сводится к интерпретации уже рассчитанных величин, сохраненных в MP3-файле.
Требуемая вычислительная мощность обеспечивается процессором персонального компьютера. Отсюда возникает нехитрое правило: чем быстрее работает процессор и чем более оптимизирована его архитектура, тем меньше время ожидания кодирования файла.
Сопоставление пропускной способности передачи данных с качеством музыки формата MP3 ясно демонстрирует, какого качества звучания можно достичь при заданной степени сжатия данных. Это чрезвычайно важно для передачи аудиопотоков через Интернет: чем выше степень сжатия, тем меньше объемы передаваемых файлов, но и выше риск заметно потерять качество звука.

Сопоставление пропускной способности передачи данных с качеством музыки формата MP3

Качество звука	Режим	Скорость передачи	Степень сжатия
Телефон	моно	8 Кбит/с	96:1
Лучше, чем коротковолновое радио	моно	16 Кбит/с	48:1
Лучше, чем длинноволновое радио	моно	32 Кбит/с	24:1
Уровень УКВ радио	стерео	56 Кбит/с	от 26 до 24:1
Приближается к CD	стерео	96 Кбит/с	от 16:1
Уровень CD	стерео	от 112 до128 Кбит/с	от 14 до 12:1