Jak komprese MP3 klame naše uši zmenšením velikosti zvukových souborů

10

MPEG (Moving Picture Experts Group) vyvinul standardy pro kompresi videa. Zvažte streamování DVD nebo HDTV. Cíl byl vždy stejný: minimalizovat množství přenášených dat. Ale nezůstali jen u toho.

Všimli si zvuku.

Tak se objevil MPEG Audio Layer-3. Říkáme tomu MP3. Tento formát výrazně snižuje počet bajtů ve skladbě, aniž by způsobil slyšitelné snížení kvality. Skladba CD o velikosti 32 MB je komprimována na přibližně 3 MB. To je obrovské snížení. Jak je to vůbec možné?

Věda za kompresí

Aby vytvořili účinný algoritmus komprese zvuku, inženýři studovali vlastnosti lidského sluchu. Jako vodítko použili charakteristiku sluchového ústrojí. Lidské ucho má svá omezení. Ignoruje určité frekvence. Některé tóny vnímá lépe než jiné.

Vědci si uvědomili, že v těchto slepých místech je možné skrýt data.

Pokud ze skladby odstraníte části, kterých si ucho nevšimne, kvalita neutrpí. Alespoň pro posluchače. Zahodíte neslyšitelná data a poté zkomprimujete zbývající data pomocí standardních metod. Výsledkem je výrazně menší velikost souboru.

Opravdu to zní dobře?

MP3 verze písně není zcela totožná s originálním CD. Digitální bity se liší. Průběh se změní. Ale velmi se blíží originálu.

Komprese zvuku je založena na psychoakustice. Pokud to ucho neslyší, mohou být data zlikvidována.

Proto se formát MP3 stal standardem pro distribuci hudby na internetu. Získáte 90% kvalitu za 10% náklady na skladování. Funguje to, protože formát využívá slabiny lidského vnímání. Tento kompromis přijímáme. Vždy přijato.