Audiokomprimierung für Musikliebhaber


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Audiokomprimierung für Musikliebhaber

Lossy compression

Die Wahrheit über verlustbehaftete Komprimierung mit hoher Bitrate

lossy compression

Nach Meinung der meisten Menschen wird das Wort Musikliebhaber am häufigsten mit einer Person in Verbindung gebracht, die nicht nur Musik liebt und sammelt, sondern auch hochwertige Musik schätzt, und zwar nicht nur in künstlerischer und ästhetischer Hinsicht. aber auch die Qualität der Aufnahme des Tonträgers selbst. Denken Sie nur, vor einigen Jahren galt eine Audio-CD als Standard für die Musikqualität, während ein Computer selbst in Träumen nicht mit der Qualität einer CD mithalten konnte. Die Zeit ist jedoch ein großartiger Witzbold, und er stellt die Dinge oft gerne auf den Kopf. Es scheint, dass eine ganze Weile, ein oder zwei Jahre vergangen sind und … das war’s, die CD auf dem PC trat in den Hintergrund. Fragen Sie nicht “warum?”, Sie kennen die Antwort auf diese Frage selbst. Alles ist schuld an der Revolution in der Welt des Computer-Sounds: Audiokomprimierung (im Folgenden als Audiolo-Komprimierung bezeichnet, was eine verlustbehaftete Komprimierung bedeutet, um die Größe der Audiodatei zu verringern), die es ermöglichte, Musik auf der Festplatte zu speichern hart, viel Musik! Darüber hinaus war es möglich, es über das Internet auszutauschen. Es wurden neue Soundkarten veröffentlicht, die in der Lage sind, Studioqualität aus einer Hardware, die in Bezug auf Musik nutzlos erscheint, fast zu “quetschen”. Selbst wenn Sie heute einen Computer haben, dessen Leistung nicht sehr intelligent ist, haben Sie sich heute einen Creative SoundBlaster Live! und wenn Sie daran denken, dass es seit der Sowjetzeit einen guten Verstärker und eine gute Akustik gibt, erhalten Sie nur ein hochwertiges Musikzentrum, dessen Klang nur sehr teuren Audiogeräten (durchschnittlicher oder sogar höchster HiFi-Kategorie) unterlegen ist ). Fügen Sie dazu die allgemeine Verfügbarkeit von Musikdateien hinzu und Sie verstehen, dass Sie die Macht in Ihren Händen haben. Und dann gibt es eine Revolution, und Sie verstehen, dass eine CD nicht mehr so ​​praktisch ist. Sie sind fasziniert von etwas völlig anderem: den magischen “MP3” -Schildern. Du kannst nicht essen oder schlafen; Sie stehen vor der scheinbar unlösbaren Frage “Huhn und Ei”: Wie man “drückt” und vor allem wie man “drückt” …

Hier werde ich Ihnen helfen. Dieser Artikel ist der Beginn meiner neuen Reihe von Informationsmaterialien zur Musik am Computer. Seit mehr als einem Jahr entwickle ich OrlSoft MPeg eXtension und pflege eine umfangreiche Datenbank mit MP3-Dateien. Ich habe viel über Audiokomprimierung geforscht. Es sind diese Studien, die ich versuchen werde, mit Ihnen zu teilen. Viele Artikel wurden von verschiedenen angesehenen Autoren über Audiokomprimierung geschrieben, daher werde ich versuchen, nicht das zu schreiben, was ich in anderen Informationsquellen leicht finden kann. Ich möchte meine Position zu dem Thema, über das wir nachdenken, einfach und klar darlegen. Wir werden die Audiokomprimierung nicht als möglichst kompaktes Tool betrachten, um Audioinformationen auf Ihre Festplatte zu übertragen (damit Sie dort so viele Stunden Musik aufnehmen können). Ja, mit der Komprimierung können Sie Musik kompakter aufnehmen. Mein Ziel ist es jedoch, den Qualitätsverlust zu minimieren, indem Sie “reines” Audio in komprimiertes Audio konvertieren. Aus diesem Grund werden in diesen Modi nur hohe Bitraten und qualitativ komprimierende Codierer berücksichtigt. So ist es viel bequemer, mit komprimiertem Audio zu arbeiten – sofortiger Zugriff auf jeden Titel von jedem Album aus, praktische Software für die Wiedergabe. Und natürlich wurde auch das finanzielle Problem nicht vergessen.

Von den heute existierenden Audiokomprimierungsformaten verdienen meiner Meinung nach drei Aufmerksamkeit: MP3 (oder MPEG-1 Audio Layer III), LQT (als Vertreter der MPEG-2 AAC / MPEG-4-Familie) und a Komplett neues OGG-Format (Ogg Vorbis), entwickelt von einer Gruppe von Enthusiasten:

MP3 wird bei weitem am häufigsten verwendet (hauptsächlich, weil es kostenlos ist). Ich möchte Sie daran erinnern, dass dank des MP3-Formats die siegreiche Prozession von komprimiertem Audio stattgefunden hat. Wie so oft bei Pionieren, verliert es jedoch nach und nach an Boden und weicht neuen und besseren Formaten.
Das zweite Format, LQT, ist ein Vertreter einer neuen Richtung von Audiocodierungsalgorithmen, ein Vertreter der AAC-Familie. Dies ist ein ziemlich hochwertiges, aber kommerzielles und hoch klassifiziertes Format.
OGG wurde in diesem Sommer in der Öffentlichkeit bekannt und entwickelt sich derzeit rasant weiter. Bald (mit der Einführung von Encoder und Decoder) sollte es MP3 mit besserer Klangqualität und kleinerer Dateigröße übertreffen.


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Was ist der Unterschied zwischen Bitrate 128 und 320.

Was ist der Unterschied zwischen Bitrate 128 und 320.

128 kbps vs 320 kbps MP3

Haben Sie sich jemals gefragt, was genau Sie verlieren, wenn Sie von verlustfrei auf 128 KBit / s oder 320 KBit / s MP3 komprimieren?

128 kbps and 320 kbps MP3

Ich habe es überprüft und das Ergebnis schien mir interessant. Zunächst schlage ich vor, eine Umfrage durchzuführen, um selbst zu verstehen, ob Sie den Unterschied hören. Wenn Sie nicht sicher sind, was Sie hören, oder wenn Sie nicht sicher sind, dass Sie nicht zuhören, dann bringe ich Ihnen eine einfache und elegante Idee: Sie sollten zwei Schallwellen auf Ihre Stirn nehmen und mit ihnen kollidieren, von denen eine gegenphasig ist, wenn Sie zwei mischen. Tracks hören Sie hauptsächlich, was nicht gelöscht wird. Ich verspreche noch keine coolen Grafiken, aber auf Ihrem eigenen System können Sie genau hören, welche Sounds beim Komprimieren von flac auf mp3 128 \ 320 kbps verloren gegangen sind. Datei mit Beispielen am Ende des Artikels.

Sie müssen 12 Titel herunterladen und 30 Sekunden lang anhören. Geben Sie dann eine der 3 Optionen für jeden der 4 Songs an (128 kbps, 320 kbps oder verlustfrei).
Die Umfrage ist anonym, aber Sie können einen eindeutigen Hash angeben und mir als letzten Ausweg mitteilen, dass Sie Ihre Meinung hier veröffentlichen, jedoch immer unter dem Spoiler. Die Umfrage dauert bis zum 25. Februar, nachdem Sie den Schlüssel und die Statistiken veröffentlicht haben.
Dateien auf Yandex Disk, Spiegel auf Dropbox (~ 80Mb).

Beschreibung des Experiments

Quelldateien werden in 10-Sekunden-Blöcke geschnitten, jeder Block wird in WAV exportiert. Nach dem Importieren der resultierenden Titel werden zu Beginn jeweils 2 Sekunden Stille und ein zweites Tonsignal hinzugefügt und dann in MP3 konvertiert. Nach dem Importieren von MP3-Dateien stellt sich heraus, dass die resultierende Datei im Vergleich zum Original “weiterging”. Dies ist kein Fehler, es ist. Wir synchronisieren mit dem angegebenen Tonhöhensignal aus dem Original (ich habe verschiedene Werte für jede MP3-Datei ausprobiert, die ich dann verfeinert habe, um das beste Ergebnis zu erzielen), entfernen das Tonhöhensignal, schalten es stumm und exportieren die resultierenden Spuren in WAV. Jetzt müssen die Spuren noch invertiert werden, damit wir multidirektionale Peaks erhalten und mit dem Original mischen.

Ergebnis

Ja, da gibt es einen Unterschied. Ja, insbesondere beim Komprimieren von bis zu 128 kbit / s. Ja, das hängt von der Musik ab. Ja, noch mehr vom Audiopfad.
Sie können eine unabhängige Schlussfolgerung ziehen und den Unterschied hören, indem Sie die Dateien unter herunterladen
Die Bitrate wird als eines der Hauptmerkmale von Video- und Audioaufnahmen angegeben. Die meisten Benutzer sind es gewohnt zu glauben, dass dies die Qualität der heruntergeladenen Datei bestimmt. Aber was sind Bitraten und wie charakterisieren sie Musikdateien und Videos wirklich?

320 kbps Audio-Bitrate, ideal für Streaming.

320 kbps Audio-Bitrate, ideal für Streaming.

320 kbps Bi Rate

Der Siegeszug des MPEG-1 Layer 3-Audioaufzeichnungsformats (umgangssprachlich MP3 genannt) erklärt sich aus der Tatsache, dass eine einfache und effektive Methode zum Komprimieren einer Audiodatei vorgeschlagen wurde, mit der bis zu 12 Stunden hochwertige Musik gespeichert werden können akzeptabel auf einer Standard-CD-ROM.

320 KBPS Bit Rate

Einfach ausgedrückt basiert der MPEG-1 Layer 3-Algorithmus auf der sogenannten “psychoakustischen” Komprimierungsmethode, bei der Frequenzen und Lautstärkepegel, die für das Ohr nicht wahrnehmbar sind, von den Geräuschen im Spektrum ausgeschlossen werden. Das auf diese Weise “gereinigte” Spektrum wird in separate Blöcke (Frames) gleicher Dauer unterteilt und gemäß den festgelegten Anforderungen komprimiert. Bei der Wiedergabe wird das Signal aus einer Folge von decodierten Frames gebildet.

Das Komprimierungsverhältnis hängt von den Parametern des Audiostreams ab, die nach dem Dekodieren der Datei ausgegeben werden müssen.

Der Hauptparameter, der die Klangqualität und den Grad der Komprimierung bestimmt, ist die sogenannte (was ist) Bitrate, die in Bits pro Sekunde gemessene Bandbreite.

Je höher die Zahl, desto besser die Klangqualität und desto niedriger das Kompressionsverhältnis. Da fast alle MP3-Dateien in Stereo mit einer Codierungsrate von 44 kHz und einer 16-Bit-Tiefe aufgezeichnet werden, sind die bestimmenden Faktoren für einen klaren Ton: die Quelle der Aufnahme, der verwendete Codec und die ausgewählte Bitrate. .

Der Wortcodec wird durch Kombinieren der Wörter Codierer + Decodierer gebildet. Dies ist ein Softwaremodul, mit dem Sie Audio- oder Videodateien nach Ihrem eigenen Algorithmus codieren oder decodieren können.

Der Durchschnittswert des Streams von 256 kbit / s ergibt ein Komprimierungsverhältnis von ungefähr 6: 1, für andere Werte ändert sich das Komprimierungsverhältnis proportional. Mit einem 256-Kbit / s-Stream können Sie also Musik von sechs regulären Audio-CDs auf eine CD aufnehmen, und mit einem 128-Kbit / s-Stream können Sie von zwölf regulären Musik-Discs aufnehmen.

Es gibt eine unendliche Kontroverse zwischen Amateuren und Profis über die Bitrate, die eine gute Klangqualität bietet, die der Wiedergabequalität einer Audio-CD entspricht.

Einige halten den Pegel von 128 Kbit / s für ausreichend, andere sind nur mit dem Maximalwert der Übertragung zufrieden: 320 Kbit / s. Beide sind aller Wahrscheinlichkeit nach richtig: Der einzige Unterschied besteht darin, was aufgezeichnet wird und unter welchen Bedingungen es gespielt wird.

Die Bitrate, mit der digitalisiertes Audio codiert wurde, ist normalerweise auf dem CD-Cover angegeben. Beispielsweise kann die gesamte Beatles-Sammlung auf drei 128-Kbit / s-Discs oder sechs 256-Kbit / s-Discs erworben werden.

Es ist klar, dass im zweiten Fall der Kaufpreis doppelt so hoch sein wird, aber auch die Qualität ist besser.

Wenn die Musik in einem Heimauto abgespielt wird, bietet die 192-Kbit / s-Übertragung eine ausreichende Klangqualität, die beste, die Sie aufgrund des seltsamen Geräusches immer noch nicht hören. Zum Hören auf einem Computer oder einem Standalone-Player (MP3-Player) wird ein 256-Kbit / s-Stream akzeptiert.

Wenn das Signal jedoch unverändert an ein externes Gerät gesendet und an hochwertige Lautsprecher ausgegeben wird, ist der maximal mögliche Stream wünschenswert: 320 Kbit / s. Basierend auf den obigen Überlegungen kann ein Stream von 256 Kbit / s als universell angesehen werden: mit einem guten Die Aufnahmequalität bietet in den meisten Fällen eine angemessene Wiedergabe.

EINFLUSS DER BIT-RATE AUF DIE SOUNDQUALITÄT EINER MP3-DATEI

EINFLUSS DER BIT-RATE AUF DIE SOUNDQUALITÄT EINER MP3-DATEI

Bit Rate

Der Begriff Bitrate bedeutet, wie viele Informationen pro Zeiteinheit übertragen wurden. Die Codierung in MP3-Dateien kann mit konstanter und variabler Bitrate erfolgen. Normalerweise bestimmt es die Klangqualität und folglich die Dateigröße.

BIT RATE

In der normalen Praxis beginnt die Bitrate für qualitativ hochwertige Aufnahmen bei 128 kbps. Obwohl dies eine rein subjektive Meinung ist und für jeden einen eigenen Wert haben kann. Es ist nicht zu leugnen, dass die Klangqualität umso besser ist, je höher die Bitrate ist.

Bei einem Wert von 320 kbit / s ist der Klang einer MP3-Datei vom menschlichen Ohr bereits schwer vom Original zu unterscheiden.
Die folgende Tabelle zeigt die Vergleichseigenschaften der Klangqualität eines bestimmten Bitratenwerts mit für jeden verständlichen Äquivalenten. Obwohl wir wiederholen, ist dies eine subjektive Meinung.

Bitratwertvergleich:

Bitrate (kbps) —– Mono / Stereo-Äquivalent
8 mono —– Telefongespräch
16 Mono —– Kurzwellenradio
32 Affe
—– Mittelwellenradio 64 Stereo-FM-Radio
96 Stereo —– Fast CD-Qualität
128 Stereo —– CD-Qualität

Versuchen wir nun, eine kleine vergleichende Qualitätsanalyse von MP3-Dateien mit einer bestimmten Bitrate mit Originalen durchzuführen:
• 112 kbps: Der Klang ist unnatürlich, der Klang ist weit vom Original entfernt. Fast jeder Hörer wird den Unterschied bemerken. Die Codierung mit diesen Parametern ist ideal, um Melodien über Mobiltelefone zu hören (obwohl der Fortschritt weit fortgeschritten ist und 112 kbit / s auf einigen Geräten nicht mehr ausreichen). Es ist auch sehr attraktiv für die Übertragung von Live-Übertragungen über große Entfernungen.
• 128 kbit / s: Viele Hersteller betrachten diesen Wert als Standard für die Codierung (dies ist höchst umstritten). Die Qualität ist hier mehr oder weniger akzeptabel. Viele Musikliebhaber werden feststellen, dass die Aufnahme nicht original ist. Dank der vielen “Hersteller” von CDs werden Benutzer diese Qualität jedoch bald als Quelle akzeptieren. Die Schallplatten können bequem über störende Bürolautsprecher aus Kunststoff, billige Kopfhörer und iPods und natürlich Mobiltelefone angehört werden. Wenn Sie diese Aufnahme in das WAV-Format umcodieren müssen, verlieren Sie für immer Ihren Geschmackssinn.
• 160 kbps – hier ist die Situation viel besser als zuvor. Viele werden den Unterschied nicht mehr verstehen, und diejenigen, die leichte Abweichungen vom Original bemerken, setzen 192 kbps ein. Diese Bitrate passt zu 100% zu Ihnen.
• 256 oder 360 kbps: Für viele Menschen ist es unmöglich, den Unterschied im Klang zu erkennen. Empfohlen für Fans von hochwertigem Sound, Besitzer von HiFi-Geräten, großen Flash-Playern usw.

In der folgenden Tabelle werden die Auswirkungen der Bitratengröße auf den belegten Speicherplatz und die Anzahl der Dateien betrachtet, die auf einer bestimmten Anzahl von Medien abgelegt werden können. Als Vergleichswert nehmen wir eine Audiodatei mit einer Dauer von vier Minuten, die der durchschnittlichen Komposition entspricht.
Diese Tabelle enthält keine schwereren Discs wie DVD oder die neuesten Standards wie HD DVD und Blu-Ray. Aber auch in der letzten Spalte können Sie sich vorstellen, wie viele Informationen selbst bei bester Qualität in die neuen Medienformate eingefügt werden können.
Abhängigkeit der Datei- und Festplattengröße von der Bitrate
Bitrate (kbit / s) 4-Minuten-Dateien in 64 MB RAM 4-Minuten-Dateien auf CD (650 MB) Stunden auf CD (650 MB) 4-Minuten-Dateien auf 1 GB
64 34355 24543
80 28 284 19 437
96 22237 16364128
18177
12273160
14142 9218192 12118
8182256 8 89 6137

Möglicherweise wurde die größte Menge an Software für das MP3-Format geschrieben.
Kein einziger Entwickler von Software-Playern mit Selbstachtung und selbst Heimspieler werden es heute wagen, das berühmte Format für ihre Erstellung nicht zu unterstützen. Er ist in Topform und erlebt einen echten Boom. Alle Computer enthalten wahrscheinlich Dateien dieses Typs, während andere Tausende davon haben (aus dem Internet heruntergeladen oder von Discs kopiert). Die Leute kaufen Plattenspieler, die unverschämt billiger geworden sind. Die Geschäfte sind mit CDs mit MP3-Tags gefüllt. Die Leute kennen dieses Wort bereits vorher als “CD”.
Trotz all dieses offensichtlichen Mangels an Wolken hat das Format auch Nachteile. Dies ist eine unvollständige Stereokodierung, Probleme mit Lückendateien, Mehrkanalton, hohe Frequenzen und andere. Viele Formate sind ihnen bereits auf den Fersen. Dies ist das allgegenwärtige Microsoft mit WM A, OGG Vorbis und anderen.
Am wettbewerbsfähigsten ist jedoch wahrscheinlich das AAC-Format, das Apple aktiv und erfolgreich auf seinen iPods und im iTunes-Internetdienst unterstützt und bewirbt. Es gibt auch Unterstützung von Dolby, Nokia (auf neuen Handys) und vielen anderen Unternehmen.