تنسيق ترميز الصوت

الموسوعة الحرة
مقارنة كفاءة الترميز بين تنسيقات الصوت الشائعة

تنسيق ترميز الصوت ، أو تنسيق ضغط الصوت ، هو تنسيق مُشفّر للصوت الرقمي ، كما هو الحال في التلفزيون الرقمي والراديو الرقمي وملفات الصوت والفيديو. من أمثلة تنسيقات ترميز الصوت: MP3 و AAC و Vorbis و FLAC و Opus . يُطلق على أي برنامج أو جهاز قادر على ضغط الصوت وفك ضغطه من وإلى تنسيق ترميز صوت مُحدد اسم مُشفّر الصوت (Audio Codec) . ومن أمثلة مُشفّرات الصوت برنامج LAME ، وهو أحد مُشفّرات الصوت العديدة التي تُنفّذ ترميز وفك ترميز الصوت بتنسيق MP3 برمجياً.

تُوثَّق بعض تنسيقات ترميز الصوت بوثيقة مواصفات فنية مفصلة تُعرف باسم مواصفات ترميز الصوت . وتُكتب بعض هذه المواصفات وتُعتمد من قِبَل منظمات التقييس كمعايير فنية ، ولذا تُعرف باسم معيار ترميز الصوت . ويُستخدم مصطلح "معيار" أحيانًا للإشارة إلى المعايير الفعلية بالإضافة إلى المعايير الرسمية.

عادةً ما يتم تضمين المحتوى الصوتي المُشفّر بتنسيق ترميز صوتي مُحدد ضمن حاوية . وبالتالي، لا يمتلك المستخدم عادةً ملف AAC خام ، بل ملف صوتي بصيغة m4a ، وهو حاوية MPEG-4 الجزء 14 تحتوي على صوت مُشفّر بتنسيق AAC. تحتوي الحاوية أيضًا على بيانات وصفية مثل العنوان وعلامات أخرى، وربما فهرس للبحث السريع. [ 2 ] وتُعدّ ملفات MP3 استثناءً بارزًا ، فهي عبارة عن ترميز صوتي خام بدون حاوية. أما المعايير الفعلية لإضافة علامات البيانات الوصفية مثل العنوان والفنان إلى ملفات MP3، مثل ID3 ، فهي حلول بديلة تعمل عن طريق إلحاق العلامات بملف MP3، ثم الاعتماد على مشغل MP3 للتعرف على الجزء كترميز صوتي غير صالح، وبالتالي تخطيه. في ملفات الفيديو التي تحتوي على صوت، يتم تجميع المحتوى الصوتي المُشفّر مع الفيديو (بتنسيق ترميز فيديو ) داخل حاوية وسائط متعددة .

لا يُملي تنسيق ترميز الصوت جميع الخوارزميات التي يستخدمها برنامج الترميز الذي يُطبّق هذا التنسيق. يُعدّ حذف البيانات بطرق لا يستطيع البشر سماعها، وفقًا لنموذج علم النفس الصوتي ، جزءًا مهمًا من آلية عمل ضغط الصوت مع فقدان البيانات؛ ويتمتع مُنفّذ برنامج الترميز ببعض الحرية في اختيار البيانات التي يُريد حذفها (وفقًا لنموذجه في علم النفس الصوتي).

تنسيقات ترميز الصوت بدون فقدان، ومع فقدان، وغير المضغوطة

مقارنة التحليل الطيفي بين ملفات FLAC غير المضغوطة (أعلى) وملفات Opus المضغوطة (أسفل) لنفس المقطع الصوتي. يغيب نطاق التردد 20-24 كيلوهرتز في ملف الصوت المضغوط.

يقلل تنسيق ترميز الصوت غير المضغوط من إجمالي البيانات اللازمة لتمثيل الصوت، ولكنه يسمح بفك تشفيره إلى شكله الأصلي غير المضغوط. أما تنسيق ترميز الصوت المضغوط ، فيقلل من دقة البتات للصوت بالإضافة إلى الضغط، مما ينتج عنه بيانات أقل بكثير على حساب فقدان معلومات لا يمكن استعادتها.

غالبًا ما يتم ضغط الصوت المُرسَل (المُبث) باستخدام برامج ترميز الصوت المضغوطة (التي تُفقد بعض البيانات) نظرًا لأن صغر حجم الملف يُسهّل عملية التوزيع. ومن أكثر تنسيقات ترميز الصوت شيوعًا MP3 و AAC ، وكلاهما تنسيقان مضغوطان يعتمدان على تحويل جيب التمام المنفصل المُعدَّل (MDCT) وخوارزميات الترميز الإدراكي .

تتوفر أحيانًا تنسيقات ترميز الصوت بدون فقدان مثل FLAC و Apple Lossless ، ولكن على حساب حجم الملفات الأكبر.

تُستخدم أحيانًا تنسيقات الصوت غير المضغوطة ، مثل تعديل رمز النبض (PCM، أو .wav). كان PCM هو التنسيق القياسي للصوت الرقمي على الأقراص المدمجة (CDDA).

تاريخ

Solidyne 922: أول بطاقة صوت تجارية في العالم لضغط بتات الصوت لأجهزة الكمبيوتر الشخصية، 1990

في عام 1950، قدمت مختبرات بيل براءة اختراع لتقنية تعديل النبضات التفاضلية (DPCM). [ 3 ] وقدّم كلٌّ من بي. كوميسكي، ونيكيل إس. جايانت، وجيمس إل. فلانغان تقنية تعديل النبضات التفاضلية التكيفية (ADPCM) في مختبرات بيل عام 1973. [ 4 ] [ 5 ]

استُخدم الترميز الإدراكي لأول مرة لضغط ترميز الكلام ، باستخدام الترميز التنبؤي الخطي (LPC). [ 6 ] تعود المفاهيم الأولية للترميز التنبؤي الخطي إلى أعمال فوميتادا إيتاكورا ( جامعة ناغويا ) وشوزو سايتو ( شركة نيبون للتلغراف والهاتف ) عام 1966. [ 7 ] خلال سبعينيات القرن العشرين، طوّر بيشنو س. أتال ومانفريد ر. شرودر في مختبرات بيل شكلاً من أشكال الترميز التنبؤي الخطي يُسمى الترميز التنبؤي التكيفي (APC)، وهو خوارزمية ترميز إدراكي تستغل خصائص الحجب في الأذن البشرية، تلتها في أوائل ثمانينيات القرن العشرين خوارزمية التنبؤ الخطي المُحفَّز بالترميز (CELP) التي حققت نسبة ضغط عالية في ذلك الوقت. [ 6 ] يُستخدم الترميز الإدراكي في تنسيقات ضغط الصوت الحديثة مثل MP3 [ 6 ] و AAC .

شكّل تحويل جيب التمام المنفصل (DCT)، الذي طوّره ناصر أحمد ، وتي. ناتاراجان، وكيه. آر. راو عام 1974، [ 8 ] الأساس لتحويل جيب التمام المنفصل المعدّل (MDCT) المستخدم في تنسيقات ضغط الصوت الحديثة مثل MP3 [ 9 ] وAAC. وقد اقترح جيه. بي. برينسن، وإيه. دبليو. جونسون، وإيه. بي. برادلي تحويل MDCT عام 1987، [ 10 ] استكمالاً لعمل سابق لبرينسن وبرادلي عام 1986. [ 11 ] ويُستخدم تحويل MDCT في تنسيقات ضغط الصوت الحديثة مثل دولبي ديجيتال ، [ 12 ] [ 13 ] و MP3 ، [ 9 ] وتشفير الصوت المتقدم (AAC). [ 14 ]

قائمة التنسيقات المضغوطة

عام

خوارزمية الضغط الأساسيةمعيار ترميز الصوتاختصارمقدمةالحصة السوقية (2023) [ 15 ]مرجع
إنتاججاري
تحويل جيب التمام المنفصل المعدل (MDCT)دولبي ديجيتال (AC-3)AC3199136-54% [ ن 1 ]37-61% [ ن 1 ][ 12 ] [ 18 ]
دولبي ديجيتال بلس (E-AC-3)EAC32004[ 19 ] [ 20 ]
الترميز الصوتي بالتحويل التكيفيأتراك1992مجهولمجهول[ 12 ]
طبقات MPEG IIIملف صوتي بصيغة MP3199315%19%[ 9 ] [ 21 ]
ترميز الصوت المتقدم ( MPEG-2 / MPEG-4 )التواصل المعزز والبديل199783%87%[ 14 ] [ 12 ]
ويندوز ميديا ​​أوديومنطقة إدارة الحياة البرية1999مجهولمجهول[ 12 ]
أوج فوربيسأوج20006%4%[ 22 ] [ 12 ]
تحويل الطاقة المقيدةسيلت2011غير متوفرغير متوفر[ 23 ]
أوبوسأوبوس201212%9%[ 24 ]
دولبي AC-4AC42014مجهولمجهول[ 25 ]
LDACLDAC2015مجهولمجهول[ 26 ] [ 27 ]
تعديل رمز النبض التفاضلي التكيفي (ADPCM)aptX / aptX-HDaptX1989مجهولمجهول[ 28 ]
أنظمة المسرح الرقميDTS19908%6%[ 29 ] [ 30 ]
جودة رئيسية موثقةMQA2014مجهولمجهول
ترميز النطاق الفرعي (SBC)طبقة الصوت الثانية MPEG-1MP21993مجهولمجهول[ 31 ]
ميوزباكMPC1997
SBCSBC2003مجهولمجهول[ 32 ]

خطاب

قائمة التنسيقات غير المضغوطة

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. يجمع التقرير بين تقنيتي AC-3 وE-AC-3، ويفصل تقنية Dolby Atmos عن حساب حصتها السوقية. يمكن ترميز Dolby Atmos إما بضغط بيانات مع E-AC-3/ AC-4 [ 16 ] أو بدون ضغط بيانات مع Dolby TrueHD . عادةً ما يستخدم مزودو خدمات بث الموسيقى والفيديوتقنية Dolby Digital Plus معززة بتقنية Dolby Atmos، بينما تستخدم التنزيلات الرقمية وأقراص Blu-ray عادةً تقنية Dolby TrueHD معززة بتقنية Dolby Atmos. [ 17 ]

مراجع

  1. ↑ يمكن رؤية مصطلح "ترميز الصوت" في اسم "ترميز الصوت المتقدم" على سبيل المثال ، وهو مشابه لمصطلح "ترميز الفيديو".
  2. ↑ "الفيديو - أين يتم تخزين معلومات المزامنة في تنسيقات الحاويات؟ "
  3. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 2605361 ، سي. تشابين كاتلر، "التكميم التفاضلي لإشارات الاتصال"، الصادرة بتاريخ 29 يوليو 1952 
  4. ↑ كوميسكي، ب.؛ جايانت، ن. س.؛ فلانغان، ج. ل. (1973). "التكميم التكيفي في ترميز PCM التفاضلي للكلام" . مجلة بيل سيستم التقنية . 52 (7): 1105-1118 . doi : 10.1002/j.1538-7305.1973.tb02007.x .
  5. ↑ كوميسكي، ب.؛ جايانت، نيكيل س.؛ فلانغان، ج. ل. (1973). "التكميم التكيفي في ترميز PCM التفاضلي للكلام". مجلة بيل سيستم التقنية . 52 (7): 1105-1118 . doi : 10.1002/j.1538-7305.1973.tb02007.x . ISSN 0005-8580 . 
  6. 1 2 3 شرودر، مانفريد ر. (2014). "مختبرات بيل" . الصوتيات والمعلومات والاتصالات: مجلد تذكاري تكريمًا لمانفريد ر. شرودر . سبرينغر. ص 388. ISBN  9783319056609.
  7. ↑ غراي، روبرت م. (2010). "تاريخ الكلام الرقمي في الوقت الحقيقي على شبكات الحزم: الجزء الثاني من الترميز التنبؤي الخطي وبروتوكول الإنترنت" (ملف PDF) . أسس واتجاهات معالجة الإشارات . 3 (4): 203-303 . doi : 10.1561/2000000036 . ISSN 1932-8346 . 
  8. ↑ ناصر أحمد ؛ ت. ناتاراجان؛ كاميسيتي راماموهان راو (يناير 1974). "تحويل جيب التمام المنفصل" (ملف PDF) . معاملات IEEE في الحوسبة . C-23 (1): 90-93 . doi : 10.1109/TC.1974.223784 . S2CID 149806273. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 2016-12-08 . تم الاسترجاع بتاريخ 2019-10-20 . 
  9. 1 2 3 جوكيرت، جون (ربيع 2012). "استخدام تحويل فورييه السريع وتحويل جيب التمام متعدد المستويات في ضغط الصوت بصيغة MP3" (ملف PDF) . جامعة يوتا . تاريخ الاسترجاع: 14 يوليو 2019 .
  10. ↑ برينسن، ج.؛ جونسون، أ.؛ برادلي، أ. (1987). "ترميز النطاق الفرعي/التحويل باستخدام تصميمات بنك المرشحات القائمة على إلغاء التداخل في المجال الزمني". المؤتمر الدولي لهندسة الصوت والكلام ومعالجة الإشارات (ICASSP '87). المجلد 12. الصفحات 2161-2164 . doi : 10.1109/ICASSP.1987.1169405 . S2CID 58446992 .   
  11. ↑ برينسن، ج.؛ برادلي، أ. (1986). "تصميم بنك مرشحات التحليل/التوليف بناءً على إلغاء التداخل الزمني". معاملات IEEE في الصوتيات والكلام ومعالجة الإشارات . 34 (5): 1153-1161 . doi : 10.1109/TASSP.1986.1164954 .
  12. 1 2 3 4 5 6 لو، فا-لونغ (2008). معايير البث متعدد الوسائط عبر الأجهزة المحمولة: التكنولوجيا والممارسة . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 590. ISBN  9780387782638.
  13. ↑ بريتاناك، ف. (2011). "حول خصائص وعلاقات وتنفيذ مبسط لبنوك المرشحات في معايير ترميز الصوت Dolby Digital (Plus) AC-3". معاملات IEEE في معالجة الصوت والكلام واللغة . 19 (5): 1231-1241 . Bibcode : 2011ITASL..19.1231B . doi : 10.1109/TASL.2010.2087755 . S2CID 897622 . 
  14. 1 2 براندنبورغ، كارلهاينز (1999). "شرح MP3 وAAC" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 13 فبراير 2017.
  15. ↑ "تقرير مطوري الفيديو 2019" (ملف PDF) . Bitmovin . 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 نوفمبر 2019 .
  16. ↑ "هل يدعم جهاز Dolby AC-4 تقنية Dolby Atmos؟" . دعم Dolby الاحترافي . 23-05-2023 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-11-2024 .
  17. ↑ "انتظروا حتى تسمعوا موسيقى دولبي أتموس بدون فقدان جودة الصوت" . ديجيتال تريندز . 3 مايو 2023. تاريخ الاطلاع: 8 نوفمبر 2024 .
  18. ↑ بريتاناك، ف. (2011). "حول خصائص وعلاقات وتنفيذ مبسط لبنوك المرشحات في معايير ترميز الصوت Dolby Digital (Plus) AC-3". معاملات IEEE في معالجة الصوت والكلام واللغة . 19 (5): 1231-1241 . Bibcode : 2011ITASL..19.1231B . doi : 10.1109/TASL.2010.2087755 . S2CID 897622 . 
  19. ↑ أندرسن، روبرت لورينغ؛ كروكيت، ب.؛ ديفيدسون، ج.؛ ديفيس، مارك؛ فيلدر، ل.؛ تيرنر، ستيفن س.؛ فينتون، م.؛ ويليامز، ب. (1 أكتوبر 2004). "مقدمة إلى دولبي ديجيتال بلس، وهو تحسين لنظام ترميز دولبي ديجيتال" (ملف PDF) . مجلة جمعية هندسة الصوت . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 19 نوفمبر 2016.
  20. ↑ معيار ضغط الصوت الرقمي (AC-3، AC-3 المحسّن) (ملف PDF) ، المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات، 20 سبتمبر 2017، ETSI TS 102 366 V1.4.1 (2017-09 ، تم الاطلاع عليه في 21 سبتمبر 2023)
  21. ↑ ستانكوفيتش، رادومير س.؛ أستولا، جاكو ت. (2012). "ذكريات العمل المبكر في تحويل فورييه المنفصل: مقابلة مع ك. ر. راو" (ملف PDF) . إعادة طبع من الأيام الأولى لعلوم المعلومات . 60. تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 أكتوبر 2019 .
  22. ↑ مؤسسة Xiph.Org (2009-06-02). "مواصفات Vorbis I - 1.1.2 التصنيف" . مؤسسة Xiph.Org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 22-09-2009 .
  23. ↑ تيريبري، تيموثي ب. عرض تقديمي لبرنامج ترميز CELT . مؤرشف من الأصل بتاريخ 7 أغسطس 2011. العرض التقديمي (PDF) . تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 نوفمبر 2019 .
  24. ↑ فالين، جان مارك؛ ماكسويل، غريغوري؛ تيريبري، تيموثي ب.؛ فوس، كوين (أكتوبر 2013). ترميز موسيقي عالي الجودة ومنخفض التأخير في برنامج ترميز أوبوس . المؤتمر 135 لجمعية هندسة الصوت . arXiv : 1602.04845 .
  25. ↑ "دولبي AC-4: توصيل الصوت لخدمات الترفيه من الجيل التالي" (ملف PDF) . مختبرات دولبي . 1 يونيو 2015. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 4 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أبريل 2016 .
  26. ↑ داركو، جون هـ. (29 مارس 2017). "الحقيقة المزعجة حول الصوت عبر البلوتوث" . داركو . مؤرشف من الأصل في 14 يناير 2018. تم الاطلاع عليه في 13 يناير 2018 .
  27. ↑ فورد، جيز (24 أغسطس 2015). "ما هو نظام سوني LDAC، وكيف يعمل؟" . AVHub . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يناير 2018 .
  28. ↑ فورد، جيز (22 نوفمبر 2016). "aptX HD - بدون فقدان جودة أم مع فقدانها؟" . AVHub . تم الاطلاع عليه بتاريخ 13 يناير 2018 .
  29. ↑ "تنسيقات الصوت لأنظمة المسرح الرقمي" . مكتبة الكونغرس . 27 ديسمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 10 نوفمبر 2019 .
  30. ↑ سبانياس، أندرياس؛ بينتر، تيد؛ آتي، فينكاترامان (2006). معالجة وتشفير الإشارات الصوتية . جون وايلي وأولاده . ص 338. ISBN  9780470041963.
  31. ↑ "ISO/IEC 11172-3:1993 – تكنولوجيا المعلومات — ترميز الصور المتحركة والصوت المصاحب لها لوسائط التخزين الرقمية بسرعة تصل إلى حوالي 1.5 ميجابت/ثانية — الجزء 3: الصوت" . ISO. 1993. تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 يوليو 2010 .
  32. ↑ مجموعة بلوتوث الخاصة (Bluetooth SIG)، مواصفات نظام بلوتوث، الملفات الشخصية، ملف تعريف توزيع الصوت المتقدم الإصدار 1.3. https://www.bluetooth.org/docman/handlers/DownloadDoc.ashx?doc_id=260859&vId=290074