MP3

MPEG audio layer-3 포맷, 손실 압축 방식.
원래는 동영상 포맷인 MPEG-1, 및 MPEG-2 에 사용되는 오디오 압축 형식이다.

독일 Fraunhofer Society 에서 연구 개발.

128kbps, 192kbps, 320kbps 등은 비트레이트, bps(bit per seconds), 즉 초당 bit 전송률을 이야기 하는 것으로, 높은 숫자일수록 파일 용량이 크며 음질 손실이 덜하다. WAV 파일들의 비트레이트가 1411kbps(16-bit 44.1kHz) 나 4600kbps(24-bit 48kHz) 정도 하는 것에 비해 MP3의 비트레이트는 그의 1/10~20의 수준인 192kbps, 320kbps 등으로 매우 용량이 작다. 아주 많이 손실 압축함을 알 수 있다.

손실

MP3의 손실 압축 기법은 심리음향 분석 및 인간의 청각 인지 능력에 의해서 일반적으로 사람이 들을 수 없는, 또는 청취가 힘들다고 예상되는 오디오 정보를 삭제하여, 용량을 줄이게 된다.

이에 따라, CD의 음질인 16-bit 44.1kHz 스테레오에 비하여 용량을 75%~95%까지 줄이는 것이 가능해진다.(예를 들면 CD의 1411kbps → 128kbps)

크리티컬 밴드

1933년 Bell Labs의 Harvey Fletcher는 피치에 대한 인간의 민감도, 마스킹과 마스킹된 사운드의 주파수 및 마스킹 사운드의 주파수와의 관계를 이해하는 데 도움이 되는 방법으로 크리티컬 밴드 지정을 제안 했습니다.

사람은 소리의 대역폭에 따라 각기 다른 소리의 크기로 받아들이는데, 소리의 대역폭이 크면 클수록 소리도 크게 느껴지게 된다. 하지만, 그 대역폭이 작아지면 작아질수록 소리가 작게 느껴지게 되는데, 어느 한계점 이상으로 작아지게 되면 그 변화를 느끼지 못한다. 즉 인간이 인지 가능한 대역폭의 최소 한계이다. 그러한 최소의 대역폭을 크리티컬 밴드라고 한다.

MP3 인코딩에서는 마스킹 되는 소리를 삭제하기 위해 사전에 대역폭을 각 주파수 별로 크리티컬 밴드로 나눈다.

Critical bandwidth

People perceive sound at different loudness levels depending on the bandwidth of the sound. When the bandwidth of sound is wider, it tends to be perceived as louder. However, as the bandwidth decreases, the sound is perceived as quieter. There is a certain point beyond which further reductions in bandwidth go unnoticed by humans. This point represents the minimum bandwidth that humans can perceive, and it is referred to as the critical bandwidth.

In MP3 encoding, the critical bandwidth is used to divide the frequency spectrum into different critical bandwidths to remove masked sounds beforehand.

크리티컬 밴드 차트

Critical Band No.	Frequency Range (Hz)	Bandwidth (Hz)
1	20 ~ 100	80
2	100 ~ 200	100
3	200 ~ 300	100
4	300 ~ 400	100
5	400 ~ 510	110
6	510 ~ 630	120
7	630 ~ 770	140
8	770 ~ 920	150
9	920 ~ 1080	160
10	1080 ~ 1270	190
11	1270 ~ 1480	210
12	1480 ~ 1720	240
13	1720 ~ 2000	280
14	2000 ~ 2320	320
15	2320 ~ 2700	380
16	2700 ~ 3150	450
17	3150 ~ 3700	550
18	3700 ~ 4400	700
19	4400 ~ 5300	900
20	5300 ~ 6400	1100
21	6400 ~ 7700	1300
22	7700 ~ 9500	1800
23	9500 ~ 12000	2500
24	12000 ~ 15500	3500
25	15500 ~ 20000	4500