איך עובד כל העניין של הקידוד??

[ngold7]

שלום

שאלה לי: איך הקידוד עובד?
הרי עם יש לי MP3 128KBPS איך המחשב "מוסיף" נגיד לFLAC שזה 850-950KBPS??

הרי לפי ההיגיון שלי זה כמו תמונה, וברגע שלקחתי תמונה וכיווצתי אותה, אין לי דרך להחזיר את הפיקסלים..
תודה??

[DigiSUN]

תלוי איזה קידוד.
אתה מתכוון שאתה לוקח MP3 דחוס היטב, והופך אותו ל- FLAC?

אם כן, אז לא מתווסף מידע.
כמו בתמונה, לא ניתן להחזיר את המידע שאבד בדחיסה (ניתן לשערך אותו אבל זה סיפור אחר).
למרות שהקידוד-מחדש הוא פחות דחוס, האיכות תישאר להיות זהה לזו של ה-MP3 הדחוס. מה שמתווסף הוא יתירות (Redundancy).
באנלוגיה לתמונה: כמו שאתה אומר, אם תקטין את התמונה, לא תוכל "להחזיר את הפיקסלים", אבל כן תוכל להגדילה חזרה וכתוצאה מכך להוסיף פיקסלים מיותרים (יתירים). כידוע, התמונה בד"כ תיראה פחות מפורטת ביחס למקורית, למרות שסה"כ מספר הפיקסלים שב להיות זהה.

אם תרצה עוד הסבר לגבי איך הקידוד עובד, אנא מקד את שאלתך

[Neter]

כמו שנאמר: "אתה יכול לעשות חביתה מביצה, אבל אתה לא יכול לעשות ביצה מחביתה".
בגדול קובץ מוסיקה לא דחוס שמכיל את 100% מהביטים זה קובץ WAV. אותו אפשר לדחוס עם כמעט ללא איבוד איכות (Lossless compression) שזה FLAC (או WMA Lossless או MP3 320) ומשם אפשר לצמצם ע"י MP3 בקצבים נמוכים.
הכל זה עניין של איכות תמורת נפח. ככל שתרצה לצמצם את גודל הקובץ, כך האיכות תרד ביחס ישר.
אם תקח MP3 כלשהו ותמיר אותו לFLAC זה בדיוק ניסיון ליצור ביצה מחביתה. אולי זה יהיה FLAC בנפח פי 3, אבל האיכות תישאר כמו המקור.

[DigiSUN]

אכן (רק שדחיסת Lossless דוגמת FLAC היא לא "כמעט" ללא איבוד איכות, אלא ללא איבוד איכות כלל, מעצם הגדרתה).

[Neter]

אכן (רק שדחיסת Lossless דוגמת FLAC היא לא "כמעט" ללא איבוד איכות, אלא ללא איבוד איכות כלל, מעצם הגדרתה).

...

עזוב, יש על זה וויכוחים אין-קץ בקרב האדיופילים למיניהם. מכיוון שאיני נמנה עליהם, אני מסכים איתך שאין שום איבוד איכות בהאזנה. למעשה יש לי טעות בפוסט: אין דבר כזה lossless compression אלא פשוט Losless שמדבר על האיכות. מבחינה מתימטית גרידא, יש "איבוד" של ביטים (מכאן הורדת הנפח), אבל במקומות שלא מורגשים ע"י האוזן האנושית, וכאן הוויכוח כי יש אדיופילים שטוענים שהם "שומעים את הכל".
זה דומה להבדל בין סימפול של 44KHz לזה ב48KHZ או ב96MHz. הרי האוזן האנושית שומעת רק עד 20KHz (וגם זה רק תינוקות שרק נולדו. שמיעה טובה של מבוגר לא תגיע ליותר מ16KHz) אז למה 44 ו96 ומה ההבדל?
הטענה (הנכונה) היא שע"מ ליצור את כמות האוברטונים שמשפיעים על ההחזרים האקוסטים בצורה טבעית, צריך לייצר גם את התדרים הגבוהים שמעבר לשמיעה ישירה. אז גם בFLAC יכולה להווצר התחושה לפחות של איבוד "משהו" שנותנים לו שמות כמו סאונד "חם", "קר", "נפח", "עומק" וכד'.

[DigiSUN]

לא Neter,
מה שתיארת זה בפירוש לא Lossless, אלא Lossy.

כאשר דוחסים Lossy - מסתמכים על יתירות תפיסתית - Perceptual Redundancy - כלומר מידע שניתן להסיר ו"לאבד" אותו בצורה מושכלת (מודל פסיכואקוסטי) תוך הנחה שמבחינה תפיסתית האוזן לא תבחין בשינוי.
כמובן שככל שדוחסים יותר, מגדילים את יכולת ההבחנה, וחדי האוזן יהיו הראשונים להבחין בכך.
לכאן נכנסים MP3, ATRAC (minidisc), AAC וכו'.

לעומת זאת, כאשר דוחסים Lossless, מסתמכים על יתירות סטטיסטית Statistical Redundancy - כלומר יתירות מתימטית בייצוג המידע באופן כזה שניתן לקצץ אותה מבלי לאבד מידע כלל, הודות למאפיינים הסטטיסטיים הידועים שלו. ביתירות כזאת, בניגוד ליתירות תפיסתית, לא "מניחים" שחדי-אוזן (או אודיופילים) לא ישימו לב להיעדר מידע, אלא שקיים מידע שהוא מיותר מבחינה מתימטית גרידא - אפשר לוותר עליו מבלי שיהיה שום שינוי בסיגנל הדיגיטלי.
לכאן נכנסים FLAC, APE, וכו'.

למעשה יש לי טעות בפוסט: אין דבר כזה lossless compression אלא פשוט Losless שמדבר על האיכות. מבחינה מתימטית גרידא, יש "איבוד" של ביטים (מכאן הורדת הנפח), אבל במקומות שלא מורגשים ע"י האוזן האנושית, וכאן הוויכוח כי יש אדיופילים שטוענים שהם "שומעים את הכל".

...

לא נכון, בפירוש יש Lossless Compression! מבחינה מתימטית גרידא, אין "איבוד" של ביטים, אלא שימוש בפחות ביטים לייצוג זהה, יעיל יותר, של אותו מידע. מבחינת תורת האינפורמציה, אין כל איבוד של אינפורמציה, שום-כלום. תוצר הפריסה של דחיסת Lossless זהה 100% למקור, לא מבחינה תפיסתית (כמו דוגמת ה-Sample Rate שהצגת), אלא מבחינה מתימטית-גרידא.

במילים פשוטות יותר:
אם נפרוש סיגנל שנדחס Lossless, נקבל סיגנל שהוא זהה מתימטית ב-100% לסיגנל המקורי (ולא רק "נשמע זהה").

[Neter]

טוב

[DigiSUN]

יש דרך יחסית פשוטה להבין את הרעיון של יתירות סטטיסטית שמאחורי דחיסת Lossless:

כידוע לכם, אם ראיתם פעם אות אודיו (למשל בתוכנת סאונד כמו Audacity או Sound Forge), והסתכלתם מקרוב ע"י זום, ראיתם שהוא מורכב מסדרה של דגימות, אחת אחרי השניה.
תסכימו איתי שאפשר להגיד שכל דגימה היא יחסית קרובה בערך שלה, לזו שקודמת לה.
זה לא תמיד נכון (לפעמים יש "קפיצות" ממש). אבל מבחינה סטטיסטית זה ברוב הפעמים נכון.
תוך ניצול זה של ידע סטטיסטי פשוט, נוכל במקום לשמור בקובץ דגימה אחרי דגימה, לשמור רק את ההפרש בין כל דגימה לקודמתה. זה נקרא קידוד דיפרנציאלי.
ואז נקבל מספרים קטנים יותר. לפעמים נקבל מספרים גדולים, אבל בדרך כלל נקבל קטנים.

מה עשינו כאן? תוך הנחה של ידיעה סטטיסטית על המידע שלנו (סיגנל מוסיקה),
ייצגנו את אותו מידע בדיוק - ע"י סדרה אחרת של מספרים, שהם קטנים יותר בדרך כלל.
מי שמכיר קידוד יודע שמספרים קטנים יותר (או ליתר דיוק, מספרים שלמים בטווח-ערכים צר יותר) ניתן לדחוס טוב יותר (אפשר להכנס לזה אבל זה כבר סיפור...)
ב-FLAC וב-APE יש אלגוריתמיקה יותר מתוחכמת (הצגתי אותה בעבר כאן: לינק) כי היא משתמשת בידע סטטיסטי יותר מורכב (כל דגימה היא קומבינציה לינארית של קודמותיה) אבל הרעיון של יתירות סטטיסטית הוא פחות או יותר זהה.

[ziv_r]

הסבר מצויין

[yaronkle]

DigiSUN,

[ngold7]

תודה לתשובות אבל השאלה(או הכוונה) היתה: יש לי קבצי FLAC, המרתי אותם לMP3 320 כדי שאוכל לשמוע עם אייפון אבל שהאיכות תהיה יותר מהMP3 הרגיל, ובאמת יש הבדל של ממש!
רציתי להבין איך זה הגיוני שאפשר ההפך והבנתי שזה משתנה לפי סוג הכיווץ המקורי.

מה ההמלצה לשמיעה הכי טובה עם אייפון?
שאני מחבר את האזניות שלי למחשב ושומע מדיסק ישירות זה נשמע יותר טוב מMP3 320 באייפון

[DigiSUN]

ngold7:
המקור הלא-דחוס הוא 1411kbps:

עבור איכות קומפקט דיסק: 16 ביט לדגימה * 44100 דגימות לשניה * שני ערוצים לסטריאו = 1,411,200 ביט לשניה.

אם מקור זה עבר דחיסה ל- FLAC או לא, זה לא משנה את האיכות כי הדחיסה הזו היא Lossless.

אם הפעלת דחיסת Lossy ל- MP3 ב- 320kbps, האיכות ירדה ביחס למקור, אבל זה עדיין כנראה פחות ירוד מאשר אם היית דוחס ל- 128kbps.

או שאתה מתאר משהו אחר:
היה MP3 ב-128 שנפרש (או הומר ל-FLAC ) ואז נדחס שוב ל-MP3, הפעם ב-320kbps ?
אם זה המצב, אז לא ייתכן שנוספה איכות כי לא ניתן ליצור יש מאין. כמו שאמר Neter, אי אפשר ליצור ביצה מחביתה. הרבה הלך לאיבוד כבר בדחיסה הראשונית של ה-128, ולא ניתן להשיבו. האם לזה אתה מתכוון?
מה שכן יכול להיות זה שספציפית הארטיפקטים של הדחיסה-מחדש ערבים לאוזניך, ואז זה נשמע יותר טוב עבורך. (יש מקרים כאלה, למשל יש סברות על כך שרעש קוונטיזציה ודחיסת טווח דינאמי שקיימים ב-CD עושים טוב לקולות אנושיים. יש אנשים שאוהבים את איך שפסיי-טראנס נשמע דווקא ממינידיסק. סיפור מקביל לעולם האנלוגי: יש אנשים שאוהבים מאוד צליל של פטיפון. וכו')