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.
44,100
samples/second * 16 bits/sample * 2 channels = 1,411,200 bits per
second
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:
هناك اصوات لا يمكن أن تسمعها الآذن البشرية.
هناك اصوات يمكن ان تسمعها الآذن البشرية بصورة اوضح من اصوات
اخرى.
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.
--------------------انتهت.
