close
menu
 Walid Amriou

The website and the blog of Walid Amriou

You can use the translate tool

ثورة الملفات الصوتية: كيف تم إبتكار ملفات الأم بي 3 ؟



هي اختصار لـ(MPEG Layer 3).و هي صيغة تستخدم للملفات الصوتية و وتعتبر أشهر الصيغ المستخدمة بسبب نقاوتها ووضوحها وقلة حجمها الذي تحجزه من الذاكرة وكذلك لقابلية تشغيلها على العديد من الأجهزة مثل الـmp3 players. في هذا المقال سنتعرف على هذه الصيغة من الملفات التي أحدثت ثورة في عالم الصوتيات الرقمية.
ملف الـmp3
قبل أن نعرف ما هو ملف الـmp3 يجب أن نفهم كيف يتم تخزين الملفات الصوتية على قرص ليزر ومنها سنفهم ما هو هذا الملف وسنستنتج لماذا أخترع.
كما نعلم في قبل ظهور الوسائل التكنولوجيا الحديثة كالهواتف الذكية وقارئ الملفات الصوتية الرقمي، كان يتم تناقل  المقاطع الصوتية  من خلال أقراص الليزر (CD)، حيث يتم تخزين المعلومات الصوتية على شكل معلومات رقميةعموما المعلومات التي تخزن على هذه الأقراص هي معلومات غير مضغوطة وذات جودة عالية، فعند تسجيل مقطع صوتي على هذه الأقراص يتم تقطيع المعلومات التناظرية ( تسمى تناظرية لأنها متشابهة فكأنهما نظيرتين لبعض ) وتحويلها إلى معلومات رقمية بمعدل 44.100 مرة في الثانية ( هذا يعرف بالتردد ) والتي تعرف بمصطلح Sample Rate وكل قطعة Sample تحجز بايت (16 بت)، كل قطعة Sample يتم تخزينها مرتين واحدة للسماعة اليمنى والثانية لليسرىوبعملية حسابية يمكن معرفة المساحة المطلوبة لتخزين زمن ثانية من الصوت على قرص (CD) :


(44 100 sampes/second)*(16bits/sample)*(2channels)=1 411 200 bits


إذن لتسجيل ثانية واحدة من مقطع صوتي ما يلزمنا 1,4 مليون بت أي ما يعادل 176000 بايت، إذا إفترضنا أننا سنسجل دقيقتين لنحسب معا كم سنحتاج من المساحة على القرص؟


 (60second) * (2 min) =120 second

 (120second) * (1 411 200 bits) = 16 344 000 bits

16 344 000 bits => 21168000 Byte

22168000 byte => 21.168 MB (Megabyte)


إذن لتخزين مقطع زمنه دقيقتين نحتاج لمساحة 21 ميجابايت وهذه مساحة كبيرة جدا بالمقارنة مع الوضع التي كانت فيه التكنولوجيا في التسعينيات وأيضا حتى اليوم يصعب التعامل معه خاصة على شبكة الأنترنات.


وهنا وضح لنا المشكل، فالمشكل هو أنه يجب إيجاد طريقة لتقليل حجم ملفات الصوت ولكن مع المحافظة على نفس الجودة، لذلك قام مجموعة من المهندسين الأوربيين وأغلبهم من ألمانيا بابتكار صيغة mp3 وقد تم تسجيلها كامتداد قياسي عالمي عام 1991. فـ mp3 هي تكنولوجيا سمحت بالتقليل من حجم الملفات الصوتية مع المحافظة على نقاوة الصوت ووضحوه ويتم ذلك من خلال ضغط الملفات الصوتية بمقدار يصل إلى 14 مرة أي أنه يمكن تحويل ملف الدقيقتين الذي وصل حجمه إلى 21.168 ميجا بايت إلى ملف ذو صيغة mp3 حجمه 1,512 ميجا فقط وبنفس الجودة، أي يمكننا تحميل ملف صوتي في وقت اسرع.


كيف يتم الضغط (كيف يتم بناء ملفات mp3)
قبل أن نفكر في طريقة بناء ملفات mp3 عليا ان نفهم أشياء بسيطة بخصوص الأذن البشرية، الأذن البشرية لا تسمع بعض الأصوات (الطبقة الصوتية لهذه الأصوات تكون بعيدة عن الطبقة الصوتية التي يمكنها ان تسمعها الأذن)، الشيء الثاني الذي يجب أن نعرفه هو أن هناك بعض الأصوات التي يمكن أن تسمعها الأذن البشرية أوضح من الأصوات الأخرى، والشيء الأخير هو إذا وجد مصدرين للصوت في نفس اللحظة فإن الأذن تسمع الصوت الأعلى ولا تسمع الصوت المنخفض (الصوت المنخفض يمكن أن يسمع ولكن يتجاهل ويعتبر الصوت الأعلى أهم)، من خلال هذه الأشياء الثلاث والتي نعتبرها مبادئ بناء ملفات mp3، أبتكر على أساس رياضي وبناءا على المبادئ السابقة خوارزمية (لوغاريتم)، تقوم هذه الخوارزيمة على مبدئ إزالة جميع الأصوات التي هي أصوات غير مسموعة بالنسبة للأذن البشرية حيث يتم إزالة الأصوات ذات الترددات التي لا تقدر الأذن على سماعها او التعرف عليها وكذلك إزالة جميع الأصوات المكررة فوق بعضها أو محمولة ولو جزئيا فوق أصوات أخرى.هذه العملية (عملية الضغط  تدعي بالضغط المضيع والضغط المضيع (lossy) هو الضغط الذي لا تعود فيه البيانات بعد فك ضغطها لما كانت عليه قبل الضغطهذا النوع من الضغط يسعى للحفاظ على هيئة المعلومات الأساسية وحذف كل ما يظهر على أنه ثانوي أي غير مفيد.


وكذلك يتم تحويل الإشارة التي تحمل المعلومات الصوتية من المجال الزمني Time Domain إلى مجال الترددات Frequency Domain ( يتم تحويل هذه المعلومات من المجال الزمني إلى مجال الترددات لكي يسهل عمل فلتر أو ترشيح للصوت ) ، وهذا يتم عن طريق كما ذكرت سابقا بالتقطيع وعلميا يعرف أبضا ب الاستعيان (مبرهنة الاستعيان أو المعاينة أو كما تسمى أيضا مبرهنة أخذ العينات (sampling theorem) من أهم المبرهنات في التقنيات الرقمية الحديثة والعلوم المتصلة بها كالمعلوماتية ونظرية المعلومات information theory وهي مبرهنة تسند غالبا للعالم كلود شانون), وكملخص عن كيفية بناء ملف mp3 بأنه يعتمد أساسا على الضغط أي حذف ما هو غير مهم بالنسبة لأذن الإنسان من أجل تقليل المساحة المستعملة.


التسمية
سبق وأشرت إلى أن mp3 هي إختصار لـMPEG Layer 3، وMPEG Layer 3 تنقسم لقسمين القسم الأول كلمة MPEG وهي إختصار لـ Moving Picture Experts Group والتي تعني مجموعة خبراء الصورة المتحركة وهذه المجموعة هي من طورت نظام ضغط الفيديو، الملف الناتج عن التحويل هو ملف MPEG هذا الملف بالإضافة للصورة يكون مصحوبا بالصوت فعند ضغط الفيديو يتم ضغط الصوت أيضا بنسق يسمى( MPEG الطبقة الثالثة للصوتأي بالإنجليزية MPEG audio layer-3 وتختصر بــ mp3.


شهرة هذه الصيغة بالمقارنة مع الصيغ الأخرى
كما إستنتجت مما سبق فصغر حجم الملف مع تفديم جودة عالية هو الميزة الأكثر أهمية التي إمتاز بها هذا الإبتكار لذا كان من السهل المشاركة وتبادل الملفات الصوتية بسرعة وسهولة أكثر مما سبق، ومع ظهور جهاز ipod من قبل شركة أبل سنة 2001 (عُلن عن أول آي بود في 23 أكتوبر, 2001 وأطلق في 10 نوفمبر 2001) حدث إنفجار فني في العالم فبإمكانية الجهاز لسعة 1000 مقطع صوتي بزمن دقائق، كان يمكن تصور أن تكنولوجيا mp3 مع جهاز ثوري إسمه ipod قد أعادا بناء ساحة الملفات الصوتية من جديد، وهذا كله كان بالإعتماد على وجود مشكل بالدرجة الأولى (كبر حجم الملفات الصوتيةووجود مبادئ من الطبيعة (مبادئ سماع صوت من قبل الأذن البشرية).


في الختام أن تكون مبتكرا يعني أن تقوم بخلق شيء على مبادئ وليحل مشكلا مطروحا، هذا ليس بالشيء الصعب هو فقط يعتمد على مدى صبرك وسعة إبداعك، وبحثك عن المشكل وكذلك تفكيرك البسيط الذي يعتمد على الفهم الكامل والمتكامل للمشكل وتمكنك من فهم الأمر تقنيا ، تكنولوجيا وإبداعيا.


بعض العناصر في هذا الموقع مثل أزرار التنصيفات وغيرها لا تعمل في الوقت الحالي وذلك بسبب عملية تطوير وصيانة قائمة، ترقبوا الموقع بشكل أكثر تنظيما قريبا.

آخر مقال

التدوينات الموسيقية | مقطع "مزاج الصباح" من إيدفارد جريج - 1875 Musical piece Morning Mood - by Edvard Hagerup

مقطع " مزاج الصباح" أو Morning Mood من بين أجمل المقاطع التي إستمعت لها، وهو مقطع يعزف على الفلوت والمزمار في الأصل و...

المقالات الأكثر قراءة

شارك بقصتك

شارك بقصتك

للمشاركة تواصل معي

أرسل رسالتك

Name

Email *

Message *

المتابعة بالبريد الإلكتروني

المتابعون