December 2020 – Page 22

Verlustfreie Audiokomprimierung erklärt

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Verlustfreie Audiokomprimierung erklärt

LossLess Audio compression

FLAC ist vielleicht das beliebteste verlustfreie Audioformat und Codierungscodec.

lossless audio compression

Musikliebhaber wechseln allmählich zu diesem Format. WavPack konkurriert damit, aber es ist nicht so beliebt. Ähnlich verhält es sich mit Apple Lossless, das die Größe auf 60% reduziert.

Hier ist die Geschichte genau umgekehrt: Die Qualität ist besser und die Größe ist größer.

Skeptiker sagen, dass es fast unmöglich ist, MP3 (320 kbps) von Losless nach Gehör zu unterscheiden. “Und wenn es keinen Unterschied gibt, warum mehr bezahlen?” Tatsächlich ist es bei normalen Geräten selbst für Musikliebhaber ziemlich schwierig, den Unterschied in den Audioformaten zu spüren. Aber es gibt diejenigen, die diesen Unterschied sofort spüren (sie haben persönlich an dem Experiment teilgenommen). Aber wenn man ein gutes Gerät hört, ist der Unterschied riesig. Das Problem ist, dass sich nicht jeder ein gutes Gerät leisten kann.

Mit speziellen verlustfreien Audio-Codecs komprimiert, kann es auf Wunsch mit absoluter Präzision wiederhergestellt werden.

Wenn Sie eine normale Audio-CD mit analogem Sound aufnehmen, nehmen Sie sie im WAV-Format für unkomprimierten Sound auf, komprimieren Sie WAV mit einem verlustfreien Codec, dekomprimieren Sie die resultierende Sounddatei in WAV und brennen Sie das Ergebnis auf eine leere CD können Sie zwei völlig identische Audiodateien COMPACT DISCS erhalten.

Der Vorteil von verlustfrei zum Speichern einer Audiosammlung besteht darin, dass die Qualität der Aufnahmen viel höher ist als die von verlustbehafteten Codecs und sie weniger Platz beanspruchen als unkomprimiertes Audio. Es ist wahr, dass verlustbehaftete Dateien kleiner sind als verlustfreie Musikdateien. Die meisten modernen Wiedergabeprogramme verstehen das verlustfreie Format. Programme, die es nicht abspielen können, können es mit dem verlustfreien Plugin leicht erlernen. Was sind verlustfreie Audioformate?

Verlustfreie Audioformate
Es ist unwahrscheinlich, dass ein echter Musikliebhaber mit dem Klang von Musik zufrieden ist, die in den Komprimierungsformaten Ogg Vorbis oder MP3 aufgenommen wurde. Wenn Sie Audioaufnahmen auf Heim-Audiogeräten hören, können Sie natürlich keine Tonfehler mit Ihrem Ohr hören. Wenn Sie jedoch versuchen, eine komprimierte Datei auf hochwertigen HiFi-Geräten abzuspielen, werden Sie die Tonfehler sofort feststellen. . Natürlich ist es nicht einfach, eine Sammlung hochwertiger Musik auf CD oder Vinyl zu erstellen. Für Liebhaber hochwertiger Klänge gibt es eine vernünftige Alternative zu diesem Weg: verlustfreie Musik. Es kann so auf Ihrem PC gespeichert werden, dass Sie die ursprünglichen Musikeinstellungen auch bei angewandter Komprimierung unverändert lassen können. Auf diese Weise werden gleichzeitig die Probleme der hochwertigen Musik und ihres kompakten Speichers gelöst, da Audiogeräte zum Hören (Kopfhörer, Lautsprecher, Verstärker) recht erschwinglich sind.

Unkomprimierte verlustfreie Audioformate:

CDDA ist ein Audio-CD-Standard.
WAV: Microsoft Wave;
IFF-8SVX;
IFF-16SV;
AIFF;
Komprimierte Formate:

FLAC;
APE – Monkey’s Audio;
M4A – Apple Lossless – Apples hochwertiges Musikformat;
WV – WavPack;
WMA: Windows Media Audio 9;
TTA – True Audio.
LPAC;
OFR – OptimFROG;
RKA-RKAU;
SHN – Verkürzen.
FLAC-Format
Das gebräuchlichste Format ist das. Es unterscheidet sich von verlustbehafteten Audio-Codecs dadurch, dass bei Verwendung keine Daten aus dem Audio-Stream entfernt werden. Dies ermöglicht die erfolgreiche Wiedergabe von Musik auf HiFi- und Hi-End-Geräten sowie die Erstellung eines Archivs aus einer Sammlung von Audioaufnahmen.

Der große Vorteil des Formats ist seine kostenlose Verbreitung. Dies ist wichtig für Musiker, die selbst Musik aufnehmen. Das Format hat in letzter Zeit an Popularität gewonnen, dank dessen seine Unterstützung in der überwiegenden Mehrheit der Multimedia-Player enthalten ist.

APE-Format
Im Gegensatz zu FLAC gibt es für das APE-Format nur Codecs und Plugins für die Windows-Plattform. Für andere Plattformen gibt es teure Softwarelösungen von Drittanbietern. Der Algorithmus ist in der Lage, eine verlustfreie Komprimierung von Audioinformationen zwischen dem 1,5- und 2-fachen zu erreichen. Es umfasst drei Hauptstufen der Codierung, von denen nur eine auf der Verwendung der inhärenten Eigenschaften des Klangs für die Komprimierung basiert. Der Rest ähnelt herkömmlichen Aktenschränken. Obwohl der Komprimierungsalgorithmus kostenlos verteilt wird, sind die Lizenzbeschränkungen so, dass er für Amateurmusiker praktisch nicht zugänglich ist.

Apple Lossless Format
Mit dem Audiokomprimierungscodec können Sie verlustfreie Musik in hoher Qualität hören, ohne die Apple-Qualität zu beeinträchtigen. Dieses Format wurde von Apple für die Verwendung auf eigenen Geräten entwickelt. Das Format ist kompatibel mit iPods mit speziellen Docking-Anschlüssen und der neuesten Firmware.

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Welche Audioformate gibt es? Gibt es einen Unterschied zwischen den Audioformaten MP3, AAC, FLAC und welches sollte ich verwenden?

Welche Audioformate gibt es? Gibt es einen Unterschied zwischen den Audioformaten MP3, AAC, FLAC und welches sollte ich verwenden?

Audio file formats

Fast jeder Computerbenutzer hört regelmäßig Musik darauf, die elektronisch gespeichert wird. Es gibt viele Formate zum Speichern von Musik, von denen jedes für bestimmte Aufgaben entwickelt wurde:

Audio File Formats

Die Bitrate ist die Informationsmenge, die während der Codierung für die Wiedergabe von 1 Sekunde verwendet wird. Je höher es ist, desto geringer ist die Verzerrung und der Klang entspricht so gut wie möglich dem Original.
Verlustfrei – Verlustfreie Audiokodierung. Durch die Konvertierung in verlustfreie Formate und umgekehrt erhalten wir genau den gleichen Klang.
Verlustbehaftet: Komprimierungsformate, die darauf ausgelegt sind, dass eine Person bestimmte Frequenzen, die während der Konvertierung übersprungen werden, einfach nicht hören kann. Gleichzeitig kann der Speicherplatz erheblich eingespart werden.
Audio-CD
Das Format, das nach dem Übergang von Schallplatten die Ära des digitalen Klangs einleitete. Es wurde 1979 von Philips und Sony als Standard übernommen. Im Audio-CD-Format kann Musik nur auf optischen Medien physisch gespeichert werden. Bei der Aufnahme auf eine Festplatte muss die Audiospur konvertiert werden.

Aufgrund der höchsten Klangqualität und der Fähigkeit, auf jedem Player zu spielen, ist das Format immer noch sehr beliebt, obwohl es ziemlich alt ist.

Flac
Vielleicht das gebräuchlichste Format zum Speichern verlustfreier Musik. Im Vergleich zu anderen verlustfreien Audiokomprimierungscodecs ist flac, das von xiph.org entwickelt wurde, völlig kostenlos und bietet die kleinste Ausgabedateigröße.

MP3
Das beliebteste Musikformat, das als inoffizieller Standard für jedes Wiedergabegerät akzeptiert wird. Seine Popularität basiert auf der Tatsache, dass eine MP3-Datei 30% der verlustfreien Originaldatei ausmacht, da sie für das Ohr unhörbare Frequenzen mit praktisch derselben Klangqualität schneidet.

Der erste Audiotrack im MP3-Format erschien 1994. Ein Grund für seine Beliebtheit ist die Möglichkeit, eine Vielzahl zusätzlicher Informationen auf Audiodatei-Tags zu speichern und eine Musikbibliothek bequem zu organisieren.

Ogg
Ein neues verlustbehaftetes Format, das 2002 als kostenlose Alternative zu kostenpflichtigen Formaten eingeführt wurde. Im Gegensatz zu seinen Vorgängern, insbesondere MP3, bietet es die Möglichkeit der Mehrkanalcodierung und der Mehrkanal-Audiospeicherung. Es wird am häufigsten in Videospielen verwendet.

Es ist oft ein Maß für die Qualität eines Tracks. Es wird viel darüber diskutiert, welches das beste Musikformat ist. So habe ich kürzlich einen ähnlichen Streit erlebt. Nicht virtuell, aber real. Im Allgemeinen habe ich beschlossen, einen Artikel über Audioformate zu schreiben und zu versuchen, in menschlicher Sprache zu erklären, welches das beste Audioformat ist. Ich werde versuchen, abstruse Begriffe und Funktionsbeschreibungen zu vermeiden, um das Gehirn der Leser nicht erneut zu verletzen.

Ich gebe sofort zu, dass ich zu Ehren eines bestimmten Audioformats kein Lob singen werde, genauso wie ich niemanden “enttäuschen” werde. Lassen Sie jeden für sich selbst entscheiden. Ich werde nicht in den “Dschungel” gehen und die berühmtesten Formate hochwertiger Musik rezensieren.

Ich glaube, dass diese Streitigkeiten von Menschen geführt werden, um es milde auszudrücken, die sich in dieser Angelegenheit nicht gut auskennen. Weil Profis (dh Leute, die wissen, was sie tun und warum sie es tun) es nicht tun werden. Mit der heutigen Fülle an Audioformaten findet jeder, der sie benötigt, das, was er braucht. Stimmen Sie zu, ein Streit zwischen einem Traktorfahrer und einem Fahrer, über den es besser ist – ein Traktor oder ein Auto wird albern aussehen. Für einige Zwecke ein Traktor, für andere eine Maschine. Hier ist es das gleiche.

WAV gilt zu Recht als das Musikformat von höchster Qualität. Dieses Audioformat ist nicht komprimiert oder verlustbehaftet. Dies ist der Ton mit der höchsten Qualität, der für die Aufnahme und Verarbeitung von Ton verwendet wird, da die WAV-Aufnahme nicht komprimiert ist. In ein anderes Audioformat codiert. Infolgedessen “wiegt” es viel, so dass es hauptsächlich für Tonaufnahmen verwendet wird.

Verlustbehaftete Audiokomprimierung
Ich beginne mit dem bekannten und weit verbreiteten (wenn auch nicht immer geliebten) MP3-Format. Dieses Audioformat wird überall und überall aktiv verwendet, wo es benötigt wird und wo es nicht benötigt wird. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es des Platzes, den es in seiner Nische einnimmt, nicht würdig ist. Sehr würdig. Obwohl er seit ungefähr zwei Jahrzehnten in seiner Nische “sitzt”, hat ihn noch niemand “rausgeschmissen”. Und es gab viele, die es sagen wollten. Und der Hauptfavorit von ihnen ist WMA (Windows Media), das von Microsoft als Alternative zu MP3 konzipiert wurde.

Sound-Dateiformate

Sound-Dateiformate

Schall ist ein natürliches Phänomen und breitet sich durch Luftschwingungen aus. Wir können also sagen, dass es sich nur um Welleneigenschaften handelt.

Die Aufgabe, Schall in elektronische Form umzuwandeln, besteht darin, alle diese Welleneigenschaften zu wiederholen. Das in einen ADC (Analog-Digital-Wandler) umgewandelte elektronische Signal ist jedoch nicht analog und wird durch kurze diskrete Werte aufgezeichnet. Lassen Sie sie einen kleinen Abstand voneinander haben und praktisch nicht wahrnehmbar sein, aber wir müssen immer daran denken, dass es nur die Nachahmung eines natürlichen Phänomens ist, das Klang genannt wird.

Diese Aufzeichnung wird als Pulscodemodulation bezeichnet und ist eine sequentielle Aufzeichnung diskreter Werte. Die in Bits berechnete Länge des Geräts gibt an, wie viele Werte gleichzeitig in einer aufgezeichneten Probe aufgenommen werden. Je höher die Bittiefe, desto näher kommt der Klang dem Original.

Jede Audiodatei kann (nach Ihrem Verständnis) als Datenbank dargestellt werden. Es hat eine eigene Struktur, deren Parameter normalerweise im Dateikopf angegeben werden. Als nächstes folgt eine strukturierte Liste von Werten für bestimmte Felder. Manchmal gibt es anstelle von Werten Formeln, um die Dateigröße zu reduzieren.

RSM

PCM steht für Pulse Code Modulation, was für Pulse Code Modulation steht. Dateien mit dieser Erweiterung sind ziemlich selten (ich habe sie nur in 3D-Audio gesehen). PCM ist jedoch für alle Audiodateien unerlässlich. Ich würde nicht sagen, dass dies eine sehr kostengünstige Methode zum Speichern von Daten auf einer Festplatte ist, aber ich denke, Sie werden sich dem niemals entziehen, und moderne Festplattenvolumes ermöglichen es Ihnen bereits, einige zehn Megabyte zu ignorieren.

DPCM

Forschung zur wirtschaftlichen Speicherung von Audiodaten auf Festplatten. Wenn Sie auf diese Abkürzung stoßen, wissen Sie, dass es sich um Differential PCM handelt. Diese Methode basiert auf der ziemlich begründeten Vorstellung, dass die Berechnungen viel umständlicher sind als die Tatsache, dass Sie einfach die Differenzwerte eingeben können.

ADDPCM

Adaptives DPCM. Stimmen Sie zu, dass durch die Angabe nur der Differenzwerte ein Problem mit der Tatsache auftreten kann, dass es sehr kleine und sehr große Werte gibt. Unabhängig von der Genauigkeit der Messungen kommt es dennoch zu einer Verzerrung der Realität. Daher wurde der adaptiven Methode ein Skalierbarkeitsfaktor hinzugefügt.

Wav

Die einfachste diskrete Datenspeicherung. Ich würde direkt sagen. Einer der Dateitypen in der RIFF-Familie. Zusätzlich zu den üblichen diskreten Werten, der Bitterkeit, der Anzahl der Kanäle und den Lautstärkepegeln kann wav viele weitere Parameter enthalten, die Sie wahrscheinlich noch nicht einmal kannten. Dies sind Ortsmarken für das Timing, die Gesamtzahl der diskreten Werte, die Reihenfolge der Wiedergabe verschiedener Teile der Audiodatei und es gibt auch einen Ort, an dem Sie Textinformationen ablegen können.

RIFF

Dateiformat für den Ressourcenaustausch. Ein einziges Speichersystem für strukturierte Daten.

IFF

Diese Speichertechnologie ist von den Amiga-Systemen abgeleitet. Dateiformat austauschen. Fast das gleiche wie bei RIFF, nur gibt es einige Nuancen. Beginnen wir mit der Tatsache, dass das Amiga-System eines der ersten ist, das über die Software-Sampler-Emulation von Musikinstrumenten nachdenkt. Infolgedessen ist der Ton in dieser Datei in zwei Teile unterteilt: Was am Anfang klingen soll und das Element dessen, was am Anfang folgt. Das heißt, der Anfang ertönt einmal, dann wird das zweite Stück so oft wie nötig wiederholt und die Note kann unbegrenzt gespielt werden.

ÄNDERUNG

Die Datei enthält eine kleine Auswahl des Klangs, den Sie dann als Vorlage für das Instrument verwenden können. Einfach ausgedrückt, ein Sample auf den Synthesizer gestickt.

AIF oder AIFF

Audio-Austausch-Dateiformat. Dieses Format ist auf Apple Macintosh- und Silicon Graphics-Systemen üblich. Enthält eine Kombination aus MOD und WAV.

AIFС oder AIFF-С

Das gleiche AIFF, nur mit den angegebenen Komprimierungsparametern (Komprimierung).

Wieder das Rennen um Platz. Die Struktur der Datei ist viel einfacher als in WAV, es gibt jedoch eine Methode zum Codieren der Daten. Die Dateien sind sehr leicht und daher im Internet weit verbreitet. Meistens finden Sie Parameter * -Law 8 kHz – Mono. Es gibt aber auch 16-Bit-Stereodateien mit Frequenzen von 22050 und 44100 Hz. Dieses Audioformat funktioniert mit Audio auf SUN-, Linux- und FreeBCD-Produktionssystemen.

Beschreibung der wichtigsten Audioformate. Audiodateiformate

Beschreibung der wichtigsten Audioformate. Audiodateiformate

Sicherlich bevorzugen viele Benutzer es, ihren Heimcomputer nicht nur als Arbeitstier, sondern auch als Multimedia-Center zu verwenden, in dem sie Filme oder Familienfotos ansehen und ihre Lieblingsmusik hören können. Kompakte Digitalplayer oder Mobiltelefone eignen sich zwar besser zum Hören von Musikkompositionen, aber im Gegensatz zu ihnen kann ein Computer nicht nur Musik abspielen.

Unabhängig davon, wie groß der integrierte Speicher Ihres Musik-Players ist, wird es höchstwahrscheinlich schwierig sein, Ihre gesamte Musikbibliothek darauf zu speichern. Außerdem können Sie mit Ihrem PC Musik erstellen, bearbeiten, organisieren und nach Musik suchen. Vergessen Sie auch nicht, dass es heute rund drei Dutzend gängige digitale Audioformate gibt und die meisten Player alles andere als Allesfresser sind und nur einige davon abspielen können.

Warum müssen Sie so viele Musikformate erstellen, um eine Art von Inhalten zu speichern? Tatsache ist, dass der Ton in den allermeisten Fällen in “komprimierter” Form gespeichert wird, da eine Minute unkomprimierter Komposition etwa 10 MB auf der Festplatte belegt. Einerseits scheint dies nicht viel zu sein, andererseits, wenn Sie ein Musikliebhaber sind und Ihre Sammlung aus mehreren hundert oder sogar Tausenden von Songs besteht, ist es klar, dass der Sound komprimiert werden muss, um den Platz zu reduzieren, den er einnimmt elektronische Medien.

Zum Komprimieren von Musikdateien werden verschiedene spezielle Algorithmen verwendet, die anschließend die Struktur und Darstellung der Audiodaten oder sogenannte digitale Audiodateiformate bestimmen. Alle Audioformate können in drei Gruppen unterteilt werden: unkomprimierte Audioformate, verlustfreie Komprimierung und verlustbehaftete Komprimierung.

Keine Komprimierung
Eines der am weitesten verbreiteten Formate in Bezug auf diesen Typ ist das bekannte WAV. Der Sound von Dateien mit dieser Erweiterung wird ohne Komprimierung oder Änderungen gespeichert. Es ist richtig, dass viel mehr Speicherplatz zum Speichern unkomprimierter Dateien erforderlich ist. Daher wird WAV nur in professionellen Audio- und Videoanwendungen verwendet, bei denen der Ton vor der Verarbeitung keinen Qualitätsverlust aufweisen sollte. Gewöhnliche Musikkompositionen in dieser Form zu halten, ist ungerechtfertigte Verschwendung.

Zum Abspielen von WAV-Dateien benötigen Sie keine spezielle Software, da alle Mediaplayer dieses Format verstehen, einschließlich des im Windows-System integrierten Standard-Windows Media-Audioplayers.

Ein weiteres erwähnenswertes Format zum Speichern von unkomprimiertem Audio ist die Apple-Entwicklung AIFF (Audio Interchange File Format). Wie Sie vielleicht vermutet haben, wird es am häufigsten auf Macintosh-Computern unter Mac OS X verwendet.

Verlustfreie Komprimierung (verlustfrei)
Verlustfreie Komprimierungsalgorithmen für Audiodateien arbeiten nach dem Prinzip herkömmlicher Aktenschränke. Sie bieten nicht die höchste Komprimierungsstufe (40 bis 60%), während sie praktisch keinen Einfluss auf die Klangqualität haben. Es ist auch erwähnenswert, dass in diesem Fall die verschlüsselten Daten vollständig in ihrer ursprünglichen Form wiederhergestellt werden können. Daher wird die Verwendung der verlustfreien Komprimierung am häufigsten in Fällen verwendet, in denen es wichtig ist, die Identität der komprimierten Daten in Bezug auf das Original beizubehalten.

Die beliebtesten Audioformate in dieser Gruppe sind FLAC (Free Lossless Audio Codec), APE (Monkey’s Audio), WMA (Windows Media Lossless) und ALAC (Apple Lossless Audio Codec). Jeder hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Beispielsweise bietet der APE-Codec etwas bessere Komprimierungsgewinne, während FLAC häufiger vorkommt. Im Allgemeinen speichern alle echten Musikliebhaber ihre Musiksammlungen in verlustfreien Formaten, da sie keine Daten aus dem Audiostream entfernen und mit diesen Codecs erstellte Dateien auch auf hochwertigen Stereoanlagen wiedergegeben werden können.