MP3

音频编码

MPEG-1 Audio Layer III 的通称,是利用听觉模型、滤波器组和熵编码降低数据量的有损音频格式,曾成为网络音乐与便携播放器的主要格式。

详细说明

MP3 是 MPEG-1 Audio Layer III(MPEG-1 音频层 III)的通称,属于 ISO/IEC 11172-3 音频标准。MPEG-1 版本在 1992 年形成,支持 32、44.1 和 48 kHz 等采样率;MPEG-2 的后向兼容扩展增加较低采样率和码率,非正式所称 MPEG-2.5 又扩展到更低采样率,但不属于最初 ISO MPEG-2 标准的正式层级。

MP3 是有损感知编码。编码器用多相滤波器组和修正离散余弦变换分析频率成分,根据听觉掩蔽模型估计哪些误差较不易察觉,再量化频谱并以霍夫曼编码保存。编码过程永久舍弃部分信息,解码器输出 PCM 时不能恢复原始采样。不同编码器可采用不同心理声学模型、噪声控制和码率分配,因此相同码率不保证相同失真。

码流由相对独立的音频帧组成,每帧带有版本、层、采样率、码率和声道模式等头信息。Layer III 可使用比特储备,把某些简单帧未用完的数据空间借给随后更复杂的帧,所以物理帧边界与单段音频所消耗的数据并非始终一一对应。联合立体声可通过中侧或强度立体声减少双声道冗余,具体使用随编码器和码率变化。

MP3 支持固定码率、平均码率和可变码率。固定码率使各帧采用同一标称码率,便于早期传输和估算;可变码率把更多数据分给复杂片段,通常以质量目标而非单一每秒数值控制。文件时长与无缝播放还可能依赖 Xing、Info 或 LAME 标头记录帧数、编码延迟和填充。

`.mp3` 文件通常直接串接 MPEG 音频帧,并可在开头或结尾加入 ID3 标签。ID3 不是 MPEG 音频编码的一部分,而是保存标题、艺人、封面等元数据的独立体系。MP3 也可以置于某些容器或传输系统中,文件扩展名只描述常见封装习惯。

把 MP3 转为 FLAC、WAVE 或更高码率 MP3 不会恢复编码时删除的信息;再次有损编码还可能叠加失真。频谱截止、编码器延迟或媒体信息能提供来源线索,却不能单独证明某文件来自特定母带或码率。