فكرة عمل ملفات الـ MP3 الصوتية

تعتبر تكنولوجيا

الـ

MP3 من اهم التكنولوجيا التي طورت الملفات

الصوتية وبالأخص عندما ظهر تأثيرها على صناعة الموسيقى، فكما نعلم ان انتشار

الاشرطة المغناصيسية التي استخدمت لتخزين الصوت ومن ثم تعدد مشغلات هذه الاشرطة

من انواع المسجلات ذات الاحجام المختلفة التي يصل منها الى المحمول والضخم ثم

انتشرت اقراص اليزر المضغوطة (السي دي) والتي تميزت بنقاوة الصوت ووضوحه

بالمقارنة بأشرط الكاسيت وقد طورت اجهزة لتشغيل اقراص الليزر.






مع انتشار استخدام شبكة الانترنت والحاجة إلى تدعيم المواقع بالصوت والصورة

والفيديو تطورت تكنولوجيا التسجيل الرقمي

Digital

للصوت في صورة ملفات صوتية تعرف باسم

MP3 وانتشرت بطريقة واسعة لمحبي الموسيقى وسمعها على الانترنت. حيث

تميزت هذه الملفات الصوتية بنقاوتها ووضوحها وقلة حجم الملف الذي تحجزه من

ذاكرة الحاسوب.






ملفات



MP3






لا بد لك من الرجوع الى موضوع كيف تعمل

اقراص الليزر لمعرفة كيف يمكن تخزين المعلومات الصوتية (حديث أو موسيقى أو

أغاني أو محاضرة) على اقراص الليزر حيث يتم تخزين المعلومات الصوتية على قرص

الليزر على شكل معلومات رقمية



Digital Information. المعلومات التي تخزن على قرص الليزر هي معلومات غير مضغوطة وذات

جودة فائقة فعلى سبيل المثال لنأخذ ما يحدث عند تسجيل او انتاج قرص ليزر يحتوي

على مقطوعة موسيقية.






يتم تقطيع المعلومات التناظرية وتحويلها الى معلومات رقمية بمعدل 44100 مرة لكل

ثانية والتي تعرف بمصطلح

Sample Rate



وكل قطعة



Sample

تحجز 2 بايت (أي 16 بت)






يتم تخزين كل قطعة

Sample



مرتين واحدة للسماعة اليمين والثانية للسماعة اليسار في نظام الستيريو.






وبعملية حسابية بسيطة يمكن معرفة المساحة المطلوبة لتخزين زمن ثانية من الصوت

على قرص ليزر سي دي.








وهذا يعني انه يلزمنا مساحة تخزين وقدرها

1.4 مليون بت لكل ثانية اي ما يعادل

176000

بايت لكل ثانية. فإذا افترضنا ان في المتوسط يصل زمن اغنية الى 3 دقائق فإن هذه

الاغنية ستخزن على قرص الليزر مستغلة مساحة قدرها

32

مليون بايت



أي

32MB

وهذا حجم كبير جداً يصعب التعامل معه على الانترنت فتحتاج الى اكثر من ساعتين

لتحميله على جهازك اذا كنت تستخدم مودم للاتصال بالانترنت.






نأتي هنا الى دور الـ

MP3 فهي تكنولوجيا ضغط الملفات الصوتية حيث

تساعد الـ

MP3

في تقليل الذاكرة المستخدمة لتخزين الملفات الصوتية بطريقة لا تؤثر على نقاوة

ووضوح الصوت. وبالتالي يمكن التأكيد على أن الهدف من نظام الـ

MP3

هو ضغط الملفات الصوتية الرقمية المخزنة على قرص الليزر بمقدار يصل إلى 14 مرة

دون التأثير على نقاوة الصوت ووضوحة. فيمكن تحويل

32MB

من تسجيل على قرص الليزر إلى

3MB بصورة

MP3

وبنفس الجودة. وهنا يمكن تحميل ملف صوتي

3MB في غضون دقائق بدلا من ساعات.








قبل الشروع في شرح فكرة ضغط الملفات الصوتية او بمعن اخر تحويل ملف صوتي من سي

دي إلى

MP3 دعنا نقوم بضرب عدد من الأمثلة على ضغط ملفات الوورد لتقليل حجمها في

صورة ملف

rar

أو

zip

وكذلك ضغط الصور الفوتوغرافية في صورة

GIF

أو

JPG

فهذه عبارة عن برامج ضغط تستخدم الغورثيم معين لضغط كل نوع من الملفات دون

التأثير في جودته ودقته مع التركيز في النهاية على تقليل حجم الذاكرة التي

يستغلها على القرص الصلب.






فكرة ضغط الملفات الصوتية تعتمد على الغورثيم يأخذ في عين الاعتبار خصائص الاذن

البشرية والتي تتلخص في النقاط التالية:

1. 
   
   
   
   هناك اصوات لا يمكن أن تسمعها الآذن البشرية.
   
2. 
   
   
   
   هناك اصوات يمكن ان تسمعها الآذن البشرية بصورة اوضح من اصوات اخرى.
   
3. 
   
   
   
   اذا وجد مصدرين للصوت في نفس اللحظة فنسمع الصوت الأعلى ولا نسمع الصوت
   
   المنخفض.
   

بأخذ الحقائق السابقة في الحسبان فإن أجزاء عديدة من المقطوعة الموسيقة المراد

ضغطها يمكن ان يحذف دون ان يدرك المستمع الى حدوث فرق بين الصوت قبل الضغط (على

قرص الليزر) أو بعده (ملف

MP3).

لانه خلال عملية الضغط او التحويل تم حذف الاصوات الغير مسموعة والتي تتمثل في

صورة ترددات لا تدركها الآذن البشرية.






مما سبق نلاحظ أن الـ

MP3 هو ببساطة ملف صوتي مضغوط لتقليل المساحة

التي يشغلها من ذاكرة الحاسوب ويصبح من السهل تداوله على شبكة الانترنت.









أصل التسمية



MP3






ولمعرفة اصل التسمية دعنا نلقى الضوء على الأختصار



MPEG

وهو اختصار لـ



Moving Picture Experts Group

والتي تعني مجموعة خبراء الصورة المتحركة. هذه المجموعة طورت نظام لضغط ملفات

الفيديو فيمكن على سبيل المثال ضغط ملفات الـ



DVD

أو ملفات



HDTV

أو ملفات المسجلة من القنوات الفضائية



DSS

وتحويلها إلى ملف



MPEG

ليصبح حجم ملف الفيديو مناسب ويجدر ذكر ان ملفات الفيديو بالاضافة الى الصورة

تكون مصحوبة بالصوت وعند ضغط ملفات الفيديو إلى نسق الـ



MPEG

يتم ضغط الصوت بنسق يسمى



MPEG

الطبقة الثالثة للصوت



MPEG audio layer-3

وتختصر بـ



MP3.






وبالرغم من انتشار ملفات الـ



MP3

توجد العديد من صيغ الملفات الرقمية الصوتية مثل:

WMA

- Windows Media Audio








WAV

- Waveform Audio








MIDI

- Music Instrument Digital Interface.








AAC

- Advanced Audio Coding (AAC)








Ogg Vorbis

- A free, open, and un-patented music format








ADPCM

- Adaptive Differential Pulse Code Modulation








ASF

- Advanced Streaming Format








VQF

- Vector Quantization Format

استخدام نسق الـ



MP3






العديد منا يستخدم ملفات الـ

MP3

لسماع الموسيقى على اجهزة الحاسوب بعد تحميلها من الانترنت وهناك العديد من

المزايا للتعامل مع ملفات الـ

MP3

على الحاسوب على سبيل المثال استخدام احد برامج تحرير الصوت لتحويل الملفات

الصوتي على قرص الليزر المضغوط لتحويل محتوياته إلى ملفات

MP3 او العكس اي تحويل ملفات قمت بتحميلها من الانترنت على جهاز الحاسوب

وتحويلها الى ملفات صوتية على قرص الليزر كما يمكنك نسخ الاف المقطوعات

الموسيقة بنسق

MP3

على اسطوانة ليزر وتشغيلها على جهاز الحاسوب.






يمكنك ايضا باستخدام برامج تحرير الصوت من عمل المونتاج الذي تريد مثل اضافة

صدى الصوت أو زيادة تكبير الصوت او حذف التشويش والضوضاء او دمج مقطوعين او حذف

جزء او غيرها من عمليات التحرير ثم تخزينها بالصورة الجديدة






هذا بالاضافة الى انتشار مشغلات خاصة لتشغيل ملفات الـ

MP3 سنتحدث عنها لاحقاً.












التكنولوجيا ساعدت في تسهيل تحميل ملفات الموسيقى من الانترنت وتشغيلها على

جهاز الحاسوب




تشغيل

ملفات الـ



MP3






كان في البداية لتشغيل الملفات الصوتية بنسق الـ

MP3 تحتاج إلى برنامج خاص تحمله على جهاز الحاسوب لسماع الملفات الصوتية

وكان اشهر هذه البرامج هو منتج شركة



winamp، ولكن حاليا فإن معظم مشغلات الصوت مثل برنامج

Real

player وبرنامج



Media player الشهيران يمكنهم تشغيل ملفات الـ

MP3 بالاضافة الى البرامج الأخرى.








إذا لم تمتك كمبيوتر كيف يمكن سماع ملفات الـ



MP3






طورت العديد من الشركات العالمية مثل سوني وكرياتيف وسامسونج مشغلات لملفات



Mp3 التي يتم تحميلها من الحاسوب ونقلها الى تلك الاجهزة ويمكنك ايضا نسخ

هذه الملفات على اسطوانات سي دي وسماعها على الاجهزة التي تدعم هذه التكنولوجيا

وحاليا اضيفت هذه الخاصية الى مسجلات السيارات الحديثة.




مشغل ملفات الـ



MP3

الصوتية











منذ اختراع مشعلات الـ

MP3

في عام 1998 وحتى الان تعتبر هذه المشغلات اعظم تطور في مجال اجهزة تشغيل

الموسيقى والصوتيات. وذلك للمزايا العديدة التي اضفتها مشغلات الـ

MP3

وتميزت بها عن مشغلات الكاسيت والسي دي

مراحل تطور مشغلات الصوت 1877 - Thomas Edison invents the phonograph. 1880s - Nikolai Tesla invents radio. 1887 - Emile Berliner patents gramophone, using flat zinc discs. 1906 - First radio program of voice and music is broadcast using a continuous wave of electromagnetic energy from Brant Rock on Massachusetts's Cape Cod. 1929 - Frequency Modulation (FM) radio introduced 1934 - Joseph Begun builds first tape recorder for broadcasting. 1948 - Columbia Records introduces the long-playing (LP) record, which is played at 33.3 revolutions per minute (RPM). 1949 - RCA introduces 45 RPM records. 1965 - 8-track magnetic tape introduced 1969 - Internet created 1979 - Sony Walkman cassette player introduced (By 1995, 150 million sold) 1983 - Sony and Philips introduce compact disc technology. 1986 - Sony develops MiniDisc technology, six years prior to its commercial launch in 1992. 1989 - The Fraunhofer Institute in Germany patents MP3 format. 1992 - Phillips introduces the Digital Compact Cassette (DCC). Both Sony (with the MiniDisc) and Phillips (with DCC) hope to takeover where audio cassettes left off. 1998 - First MP3 players introduced (Saehan's MPMan, sold in Korea)

حيث يمكن ترتيب وتشغيل الاف المقطوعات الموسيقية على جهاز صغير كما هو موضح في

الشكل وتصنيفها وترتيبها ويوجد العديد من الاشكال المختلفة لمشغلات الـ

MP3 بما فيها اجهزة الجوال التي تدعم ملفات الـ

MP3.

















تكنولوجيا مشغلات الـ

MP3


تختلف

مشغلات الـ

MP3عن مشغل الكاسيت والسي دي في انها لا تحتوي على اية قطع

تتحرك ميكانيكية حيث لا توجد تروس او بكرات او موتور لادارة شريط الكاسيت او

السي دي حيث تقوم مشغلات الـ

MP3

بتشغيل ملفات الكترونية بنفس فكرة تشغيل ملفات الكمبيوتر. وهذا يعد انتقالاً

نوعياً في فكرة عمل الاجهزة الصوتية فمراحل تشغيل ملفات الـ

MP3

هي:

1 استدعاء

ملف

MP3

المطلوب من الذاكرة.




2 فك

تشفير الملف.




3 تكبير

الاشارة الصوتية لتمكين السماعات من اخراج الصوت.

ولاداء هذه

المراحل الثلاثة فإن جهاز مشغل الـ

MP3

يحتوي على ما يلي:

مدخل

للبيانات



Data port






ذاكرة



Memory






ميكروبروسيسور



Microprocessor






معالج الاشارة الرقمية



Digital signal processor (DSP)






شاشة عرض



Display






ازرار التحكم



Playback controls






مخرج للصوت



Audio port






مكبر الصوت



Amplifier






وحدة تغذية كهربية



Power supply

ويتصل مشغل الـ

MP3 بجهاز الكمبيوتر من خلال وصلة

USB أو وصلة



FireWire وذلك لتبادل المعلومات وتحميل الملفات الصوتية المطلوبة داخل الجهاز.











وتختلف الوسائط المستخدمة من قبل أجهزة الـ

MP3

لتخزين الملفات الصوتية وهي

• 
  
  
  
  ذاكرة فلاشInternal
  
  Flash memory
  
• 
  
  
  
  كرت فلاش
  
  CompactFlash cards
  
• 
  
  
  
  ملتيميديا كارت
  
  SmartMedia cards
  
• 
  
  
  
  شريحة ذاكرة
  
  Memory Stick
  

هذا بالاضافة الى اماكانية ان تحتوي المشغلات على قرص صلب

HardDisk

في حالة الحاجة إلى ذاكرة هائلة تصل إلى

40GB مثلاً.











يعتبر



الميكروبروسسور



Microprocessor

العنصر الرئيسي في تشغيل الجهاز وهو يمثل العقل المتحكم في كافة العمليات مثل

تلقي تعليمات التشغيل من المستخدم وتنفيذها واظهار المعلومات على شاشة العرض

وتطبيق اشارة معالج الاشارة الرقمية الـ

DSP

على النغمة الصوتية لاعطاء التأثير الصوتي المطلوب.













أما

معالج

الاشارة الرقمية

الـ

DSP

فهو عبارة عن تطبيق تأثير صوتي مبرمج مسبقا على النغمة الصوتية مثل كلاسيك او

غيره من التأثيرات كما يتحكم في توزيع شدة الصوت على تردد الصوت وهو ما يعرف

باسم الجرافك اكولايزر

EQ.






أما

مكبر الصوت



Amplifier

فيقوم بتكبير شدة الاشارة الصوتية وارسالها الى مخرج الصوت المرتبط بالسماعات

لنتمكن من سماع الصوت من خلالها.






وتعتمد

التغذية

الكهربية

لمشغل الـ

MP3

على بطاريات عادية وتبلغ مدة التشغيل من 1- الى 12 ساعة تقريباً.


اما الجزء

الرئيسي لمشغل الـ

MP3 فعتمد على الذاكرة المستخدمة

Memory

وسعة الذاكرة تلعب دوراً رئيسياً في تحديد سعر الجهاز وتتنوع الذاكرة المستخدمة

حسب الشركة المنتجة للجهاز فهي اما تكون ذاكرة فلاش

Flash Memory

والتي تتميز بصغر حجمها وخفة وزنها وتتميز ايضا بعدم وجود اي حركة ميكانيكية

فهي لا تتأثر بالحركة او الارتجاج، ولكن سعتها التخزينية محدودة وهذا مما يجعل

البطارية تعمل لفترات اطول.






















اما النوع الثاني من الذاكرة فهو الذي يعتمد على قرص صلب

Hard

drive والذي يعد اثقل وزناً من ذاكرة الفلاش ولكن يكون ذو سعة تخزينية

هائلة تستطيع تحميل ما يزيد عن 70 ساعة صوتية او اكثر ولكن القرص الصلب يعمل من

خلال حركة العديد من اجزاءه مثل القرص الصلب المستخدم في اجهزة الكمبيوتر

فالحركة والارتجاج الذي قد يتعرض له الجهاز يؤدي الي انقطاع في التسلسل الصوت

المنبعث منه وهذا النوع يستنزف البطارية اسرع من ذاكرة الفلاش وفي الاغلب يكون

مزود بمحول كهربي بالاضافة الى البطارية.






اما النوع الثالث من الذاكرة المستخدمة فهو القرص المدمج

CD

والذي يمكنك من نسخ ملفات الـ

MP3

التي على جهاز الكمبيوتر على

CD وتشغيلها كما لو كانت ملفات صوتية مع الفارق انه يمكن نسخ ما يقارب

150 قطعة موسيقية تبلغ كل قطعة 4 دقائق بنفس جودة الـ



Audio CD الذي يحتوي على 12-20 قطعة موسيقية فقط. وتسمي هذه الاجهزة التي

تعتمد على التخزين على

CD

بمشغل

MP3 CD

وتكون في الاغلب ارخص سعرا من الاجهزة التي تعمل بذاكرة الفلاش.






حديثا طورت شركة سوني ذاكرة للتخزين تسمي

MiniDisc

لتشغيل كافة الملفات الصوتية الرقمية ويصل سعته التخزينية إلى

1GB

او 45 ساعة من الصوت ويمنها تشغيل عدة انواع من الملفات الصوتية مثل

MP3 او

WMA

أو

WAV.

كما بمكن تخزين ملفات الوورد والاكسيل او ما يعرف بملفات البيانات.