تنسيق الترميز الصوتي
تنسيق الترميز الصوتي Audio coding format (أوفي بعض الأحيان تنسيق ضغط الصوت) هو تنسيق تمثيل المحتوى لتخزين أوإرسال صوت رقمي (مثل في تلفزيون رقمي ، البث الرقمي وفي ملفات الصوت والصوت والصورة). تتضمن أمثلة تنسيقات التشفير الصوتي MP3 و AAC وVorbis وFLAC و Opus. يسمى برنامج أوجهاز معين قادر على ضغط الصوت وفك الضغط إلى / من تنسيق ترميز صوتي محدد برنامج ترميز صوتي ؛ مثال على برنامج الترميز الصوتي هوLAME ، ويعتبر واحد من الكثير من برامج الترميز المتنوعة التي تنفذ ترميز الصوت وفك ترميزه في تنسيق ترميز الصوت MP3 في البرنامج.
يتم توثيق بعض تنسيقات التشفير الصوتي بواسطة وثيقة مواصفات فنية تفصيلية تعهد باسم مواصفات تشفير الصوت. تتم كتابة بعض هذه المواصفات والموافقة عليها من قِبل منظمة التقييس باسم المعيار الفني ، وبالتالي تُعهد باسم معيار تشفير الصوت. يُستخدم مصطلح "المعيار" أيضًا في بعض الأحيان لـ المعايير "الواقعية" وكذلك المعايير الرسمية.
عادةً ما يتم تغليف المحتوى الصوتي المرمّز بتنسيق ترميز صوتي خاص ضمن تنسيق الحاوية. على هذا النحو، لا يمتلك المستخدم عادةً ملف AAC الخام ، ولكن بدلاً من ذلك يحتوي على .m4a ملف صوتي ، وهوMPEG-4 Part 14 حاوية تحتوي على صوت مشفر بواسطة AAC. تحتوي الحاوية أيضًا على البيانات الوصفية مثل العنوان والعلامات الأخرى ، وربما فهرس للبحث السريع. الاستثناء الملحوظ هي ملفات MP3 ، وهي ترميز صوتي خام بدون تنسيق حاوية. المعايير العملية لإضافة علامات البيانات الوصفية مثل العنوان والفنان إلى ملفات MP3 ، مثل ID3 ، تعبير عن اختراق الذي يعمل عن طريق إلحاق العلامات إلى MP3 ، ثم الاعتماد على مشغل MP3 للتعهد على المبتر على أنه تشفير صوتي مشوه وبالتالي تخطيه. في ملفات الصوت والصورة ذات الصوت ، يتم تجميع محتوى الصوت المشفر مع فيديو(في تنسيق ترميز الصوت والصورة) داخل تنسيق حاوية الوسائط المتعددة.
لا يملي تنسيق التشفير الصوتي لكل الخوارزميات المستخدمة بواسطة برنامج الترميز الذي ينفذ التنسيق. جزء مهم من كيفية عمل الضغط الصوتي ذوالفقد هوإزالة البيانات بطرق لا يمكن للبشر سماعها ، وفقًا لـ نموذج صوتي ؛ يتمتع مُنفذ برنامج التشفير ببعض الحرية في الاختيار لإزالة البيانات (وفقًا لنموذج الصوت الخاص بهم).
تنسيقات ترميز صوتي مع وبدون فقد وغير مضغوط
يقلل تنسيق الترميز الصوتي بدون فقد من إجمالي البيانات المطلوبة لتمثيل الصوت ولكن يمكن فك تشفيره إلى شكله الأصلي غير المضغوط. كما يقلل تنسيق تشفير الصوت مع فقد أيضًا دقة البت من الصوت فوق الضغط ، مما يؤدي إلى بيانات أقل بكثير بتكلفة المعلومات المفقودة بشكل غير قابل للاسترداد.
غالبًا ما يتم ضغط صوت المستهلك باستخدام برامج ترميز الصوت ذات الفقد لأن الحجم الأصغر هوأكثر ملاءمة للتوزيع. أكثر تنسيقات التشفير الصوتي استخدامًا هي MP3 والتشفير الصوتي المتقدم (AAC) ، وكلاهما تنسيقات ذات فقد تستند إلى تحويل جيب التمام المنفصل المعدل (MDCT) وخوارزميات التشفير الإدراكي.
تتوفر أحيانًا تنسيقات تشفير الصوت بدون فقد مثل FLAC وApple Lossless ، على الرغم من تكلفة الملفات الأكبر حجمًا.
يتم أيضًا استخدام تنسيقات صوت غير مضغوط ، مثل تعديل شفرة النبض (PCM أو.wav). كان PCM هوالتنسيق القياسي لـ قرص مضغوط رقمي صوتي (CDDA) ، قبل حتى يصبح الضغط الضائع في النهاية هوالمعيار بعد إدخال MP3.
تاريخ
في عام 1950 ، قدمت مختبرات بل براءة اختراع تعديل شفرة النبض التفاضلي (DPCM).التكيفيDPCM (ADPCM) تم تقديمه بواسطة P. Cummiskey ، نيكيل س. جايانت وجيمس ل. فلانَگان في مختبرات Bell في 1973.
تم استخدام الترميز الحسي لأول مرة لضغط تشفير الكلام ، مع التشفير التنبؤي الخطي (LPC). تعود المفاهيم الأولية لـ LPC إلى عمل فُمِتادا إتاكورا (جامعة ناگويا) وشوزوسايتو(تلگراف وتلفون نپون) في عام 1966.خلال السبعينيات ، طور بِشنوس. أتال ومانفرد ر. شرودر في مختبرات بِل شكلًا من LPC يسمى الترميز التنبؤي التكيفي (APC) ، خوارزمية ترميز إدراكي استغل خصائص التقنيع للأذن البشرية ، متبوعًا في أوائل الثمانينيات باستخدام خوارزمية التنبؤ الخطي للرمز المثار (CELP) الذي حقق نسبة ضغط مهمة في ذلك الزمن. يستخدم الترميز الإدراكي من خلال تنسيقات ضغط الصوت الحديثة مثل MP3 وAAC.
تم تطوير تحويل جيب التمام المنفصل (DCT) ، بواسطة ناصر أحمد ، ت. ناتاراجان وك. ر. راوعام 1974, قدمت الأساس لـ تحويل جيب التمام المنفصل المعدل (MDCT) الذي تستخدمه تنسيقات ضغط الصوت الحديثة مثل MP3 وAAC. تم اقتراح MDCT من قبل جي.پي. پرنسن وأ. و. جونسن وأ. ب. برادلي في عام 1987, بعد عمل سابق من قبل پرنسن وبرادلي في عام 1986. يتم استخدام MDCT من خلال تنسيقات ضغط الصوت الحديثة مثل Dolby Digital,MP3, وAdvanced Audio Coding (AAC).
قائمة بالتنسيقات ذات الفقد
عام
| خوارزمية الضغط الأساسية | معيار ترميز الصوت | اختصار | الإطلاق | الحصة السوقية (2019) | Ref |
|---|---|---|---|---|---|
| Modified discrete cosine transform (MDCT) | Dolby Digital (AC-3) | AC3 | 1991 | 58% | |
| Adaptive Transform Acoustic Coding | ATRAC | 1992 | Unknown | ||
| MPEG Layer III | MP3 | 1993 | 49% | ||
| Advanced Audio Coding (MPEG-2 / MPEG-4) | AAC | 1997 | 88% | ||
| Windows Media Audio | WMA | 1999 | Unknown | ||
| Ogg Vorbis | Ogg | 2000 | 7% | ||
| Constrained Energy Lapped Transform | CELT | 2011 | N/A | ||
| Opus | Opus | 2012 | 8% | ||
| LDAC | LDAC | 2015 | Unknown | ||
| Adaptive differential pulse-code modulation (ADPCM) | aptX / aptX-HD | aptX | 1989 | Unknown | |
| Digital Theater Systems | DTS | 1990 | 14% | ||
| Master Quality Authenticated | MQA | 2014 | Unknown | ||
| Sub-band coding (SBC) | MPEG-1 Audio Layer II | MP2 | 1993 | Unknown | |
| Musepack | MPC | 1997 |
الكلام
-
Linear predictive coding (LPC)
- Adaptive predictive coding (APC)
- Code-excited linear prediction (CELP)
- Algebraic code-excited linear prediction (ACELP)
- Relaxed code-excited linear prediction (RCELP)
- Low-delay CELP (LD-CELP)
- Adaptive Multi-Rate (used in GSM and 3GPP)
- Codec2 (noted for its lack of patent restrictions)
- Speex (noted for its lack of patent restrictions)
-
Modified discrete cosine transform (MDCT)
- AAC-LD
- Constrained Energy Lapped Transform (CELT)
- Opus (mostly for real-time applications)
قائمة بالتنسيقات بدون فقد
- Apple Lossless (ALAC – Apple Lossless Audio Codec)
- Adaptive Transform Acoustic Coding (ATRAC)
- Audio Lossless Coding (also known as MPEG-4 ALS)
- Direct Stream Transfer (DST)
- Dolby TrueHD
- DTS-HD Master Audio
- Free Lossless Audio Codec (FLAC)
- Lossless discrete cosine transform (LDCT)
- Meridian Lossless Packing (MLP)
- Monkey's Audio (Monkey's Audio APE)
- MPEG-4 SLS (also known as HD-AAC)
- OptimFROG
- Original Sound Quality (OSQ)
- RealPlayer (RealAudio Lossless)
- Shorten (SHN)
- TTA (True Audio Lossless)
- WavPack (WavPack lossless)
- WMA Lossless (Windows Media Lossless)
انظر أيضاً
- Comparison of audio coding formats
- Data compression#Audio
- Audio file format
- List of audio compression formats
المصادر
- ^ The term "audio coding" can be seen in e.g. the name Advanced Audio Coding, and is analogous to the term video coding
- ^ "Video - Where is synchronization information stored in container formats?".
- ^ US2٬605٬361 ({{{y -{{{m -{{{d ) C. Chapin Cutler, Differential Quantization of Communication Signals.
- ^ P. Cummiskey, Nikil S. Jayant, and J. L. Flanagan, "Adaptive quantization in differential PCM coding of speech", Bell Syst. Tech. J., vol. 52, pp. 1105—1118, Sept. 1973
- ^ Cummiskey, P.; Jayant, Nikil S.; Flanagan, J. L. (1973). "Adaptive quantization in differential PCM coding of speech". The Bell System Technical Journal. 52 (7): 1105–1118. doi:10.1002/j.1538-7305.1973.tb02007.x. ISSN 0005-8580.
- ^ Schroeder, Manfred R. (2014). "Bell Laboratories". Acoustics, Information, and Communication: Memorial Volume in Honor of Manfred R. Schroeder. Springer. p. 388. ISBN .
- ^ Gray, Robert M. (2010). "A History of Realtime Digital Speech on Packet Networks: Part II of Linear Predictive Coding and the Internet Protocol" (PDF). Found. Trends Signal Process. 3 (4): 203–303. doi:10.1561/2000000036. ISSN 1932-8346.
- ^ Nasir Ahmed; T. Natarajan; Kamisetty Ramamohan Rao (January 1974). "Discrete Cosine Transform" (PDF). IEEE Transactions on Computers. C-23 (1): 90–93. doi:10.1109/T-C.1974.223784.
- ^ Guckert, John (Spring 2012). "The Use of FFT and MDCT in MP3 Audio Compression" (PDF). University of Utah. Retrieved 14 July 2019.
- ^ J. P. Princen, A. W. Johnson und A. B. Bradley: Subband/transform coding using filter bank designs based on time domain aliasing cancellation, IEEE Proc. Intl. Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP), 2161–2164, 1987.
- ^ John P. Princen, Alan B. Bradley: Analysis/synthesis filter bank design based on time domain aliasing cancellation, IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Processing, ASSP-34 (5), 1153–1161, 1986.
- ^ Luo, Fa-Long (2008). . Springer Science & Business Media. p. 590. ISBN .
- ^ Britanak, V. (2011). "On Properties, Relations, and Simplified Implementation of Filter Banks in the Dolby Digital (Plus) AC-3 Audio Coding Standards". IEEE Transactions on Audio, Speech, and Language Processing. 19 (5): 1231–1241. doi:10.1109/TASL.2010.2087755.
- ^ Brandenburg, Karlheinz (1999). "MP3 and AAC Explained" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2017-02-13.
- ^ "Video Developer Report 2019" (PDF). Bitmovin. 2019. Retrieved 5 November 2019.
- ^ Britanak, V. (2011). "On Properties, Relations, and Simplified Implementation of Filter Banks in the Dolby Digital (Plus) AC-3 Audio Coding Standards". IEEE Transactions on Audio, Speech, and Language Processing. 19 (5): 1231–1241. doi:10.1109/TASL.2010.2087755.
- ^ Stanković, Radomir S.; Astola, Jaakko T. (2012). "Reminiscences of the Early Work in DCT: Interview with K.R. Rao" (PDF). Reprints from the Early Days of Information Sciences. 60. Retrieved 13 October 2019.
- ^ Xiph.Org Foundation (2009-06-02). "Vorbis I specification - 1.1.2 Classification". Xiph.Org Foundation. Retrieved 2009-09-22.
- ^ Presentation of the CELT codec by Timothy B. Terriberry (65 minutes of video, see also presentation slides in PDF)
- ^ (October 2013) "High-Quality, Low-Delay Music Coding in the Opus Codec" in 135th AES Convention., Audio Engineering Society.
- ^ Darko, John H. (2017-03-29). "The inconvenient truth about Bluetooth audio". DAR__KO. Retrieved 2018-01-13.
- ^ Ford, Jez (2015-08-24). "What is Sony LDAC, and how does it do it?". AVHub. Retrieved 2018-01-13.
- ^ Ford, Jez (2016-11-22). "aptX HD - lossless or lossy?". AVHub. Retrieved 2018-01-13.
- ^ "Digital Theater Systems Audio Formats". Library of Congress. 27 December 2011. Retrieved 10 November 2019.
- ^ Spanias, Andreas; Painter, Ted; Atti, Venkatraman (2006). . John Wiley & Sons. p. 338. ISBN .
