Почему битрейт MP3 обычно кратен 32? (полномочия 2)

Question

Я понимаю, почему кратные числа 2 появляются так часто на компьютерах из-за их двоичного характера, но я не смог выяснить наиболее распространенные битрейты mp3 (64 кбит / с, 128 кбит / с, 160 кбит / с, 192 кбит / с, 256 кбит / с, 320 кбит / с и т.д.) как правило, следовать этому правилу.

• Поскольку MP3 - это просто последовательные кодировки звуковых волн, почему имеет значение, что каждая секунда представлена числом килобит, которое делится на 2?
• Музыкальные проигрыватели, такие как iTunes, просто продолжают читать файл и воспроизводить закодированный звук независимо от того, где находятся вторые границы, или они читают файл секунду за секундой?
• В последнем случае чтение файла 256 Кбит / с потребует чтения в памяти немного меньшего количества страниц, чем файла 257 Кбит / с, но проигрыватель всегда может просто читать куски по 256 килобит независимо от их битрейта и просто обрабатывать их постепенно, верно?
• Являются ли MP3-файлы популярными со скоростью 128 кбит / с только потому, что это общепринятый битрейт, или они на самом деле имеют некоторое преимущество перед файлами со скоростью 126 кбит / с и 131 кбит / с, кроме очень незначительной разницы в качестве / размере файла?

Answer 1

Для кодирования с постоянной скоростью передачи (CBR)стандарт MPEG-1 Audio Layer III определяет стандартные скорости передачи битов 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 и 320 кбит / с. Есть и другие, определенные в стандарте MPEG-2, но все они также кратны 2 (на самом деле, все кратны 8 в диапазоне от 8 до 160 - см. Таблицу с надписью "Индекс битрейта" в ссылке выше).

Технически, ничто не ограничивает битрейт MP3 кратным двум, так как может использоваться кодирование с переменной битовой скоростью, или может быть реализован пользовательский битрейт с использованием некоторых неиспользуемых флагов из спецификации MPEG (хотя это должно быть реализовано вручную). Чтобы MP3 был совместим со спецификацией MPEG и, следовательно, совместим с большинством MP3-декодеров, он должен иметь скорость передачи данных, определенную в спецификации - таким образом, все файлы MP3 с кодировкой CBR будут иметь скорость передачи, кратную два.

Согласно ресурсу, VBR может быть закодирован путем переключения скорости передачи битов между фиксированными скоростями выше для каждого кадра, или он может быть закодирован путем совместного использования доступных битов в смежных кадрах (эффективно получая нестандартную скорость передачи битов для двух объединенных кадров), Длина данного кадра зависит от частоты дискретизации, с 1152 выборками на кадр. Ничто не ограничивает размер самого кадра, и нет никаких ограничений для кадра, который будет иметь размер base-2 (т.е. MP3 128 кбит / с с частотой дискретизации 44,1 кГц будет иметь размер кадра 417 байт),

---

Наконец, файл, закодированный со скоростью 126 кбит / с, будет звучать хуже, чем файл со скоростью 128 кбит / с, и аналогично файл со скоростью 131 кбит / с будет звучать лучше. Тем не менее, MP3 кодируются в соответствии с психоакустической моделью конкретного кодера для сжатия. Количество файлов, которые будут звучать "лучше" или "хуже" при заданном битрейте, в значительной степени зависит от алгоритмов, используемых для реализации модели, однако, как правило, более высокие битрейты позволяют получать больше данных, предположительно восстанавливая более точный поток оригинала. аудио сигнал

Answer 2

Файлы MPEG 1 Layer-III (mp3) представляют собой поток кадров.

Эта веб-страница подробно описывает структуру данных фрейма.

Как видите, только 4 бита были выделены для определения битрейта. При разработке формата для чего-то, что предназначено для потоковой передачи в реальном времени, вы не хотите тратить больше места, чем на описание вещей в потоке.

Не уверен, почему именно 4 бита были определены как хороший компромисс между потребляемым пространством и "разрешением битрейта" - и что касается выбранных конкретных скоростей, они, вероятно, были выбраны в соответствии с тем, что инженеры посчитали приемлемым самым низким и самым высоким диапазоном качества для mp3 алгоритм.

Вероятно, большинство MP3-плееров читают по одному кадру за раз, возможно, пытаясь буферизовать хотя бы один кадр "впереди", пока текущий декодируется / воспроизводится.

Размер кадра и, вероятно, объем оперативной памяти, выделенной для его хранения, таков:

• FrameSize = 144 * BitRate / SampleRate когда бит заполнения очищается.
• FrameSize = (144 * BitRate / SampleRate) + 1 когда бит заполнения установлен.

Более высокие битрейты / частоты дискретизации = требуется больше оперативной памяти.

128 Кбит / с, вероятно, популярно, потому что это настройка по умолчанию на многих кодировщиках.

Кроме того, коллега дал мне некоторое представление об этом во время обсуждения: 128 Кбит / с также примерно переводится в "мегабит в минуту" (хотя не проверено) - возможно, также имеет какое-то отношение к этому.

Answer 3

При записи "сырых" данных данные будут разбиты на блоки для буферизации. Эти блоки, очевидно, будут степенями двойки. Концептуально проще всего, если есть целое число блоков в секунду.