Über Lossy


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Über Lossy

Lossy

Wir alle lieben gute Musik. In jüngerer Zeit war die Audio-CD gute digitale Musik. Dies sind 44100 Hz, Stereo, 16 Bit (linear) pro Kanal, in keiner Weise komprimiert, was laut Wikipedia 1411,2 kbps bedeutet.

Lossy

Aber am Ende des 20. Jahrhunderts, in der Ära der Geburt von Multimedia, als Musik nicht nur auf Playern, sondern auch auf Computern abgespielt wurde, stellte sich heraus, dass die Audio-CD (dh nacktes PCM) gerade ist besser. Kompresse. Es gab zum Beispiel Microsoft ADPCM, das diesen Fall in WAV-Dateien ein wenig komprimierte, ohne an Qualität zu verlieren. Aber im Allgemeinen würde die ursprüngliche 44-kHz-Stereoanlage auf diese Weise immer noch viel Platz benötigen. Daher sank die Qualität auf 22 kHz Mono. Eines der ersten Multimedia-Alben dieser Zeit: “Immersion” der Gruppe “Nautilus Pompilius” ist immer noch da draußen, und ich habe es getan.

Also hat MP3 gewonnen. Speichern und Verteilen von komprimierter Musik. Bei 128 kbps “CD-Qualität”.

MP3 kam seltsamerweise hoch. Technisch gesehen ist dies MPEG-1 Audio Layer 3. Eine Schicht zum Komprimieren von Audiodaten zu einem modernen, progressiven Standard zum Speichern von Videodaten auf Video-CDs. Nur in seinem eigenen MP3-Dateiformat gepackt. Die Video-CD ist für niemanden mehr interessant. Der folgende MPEG-2-Standard wird für DVD- und digitale Fernsehsendungen (nicht HD) verwendet. Der nächste MPEG-4-Standard wird jetzt für HD-Videos verwendet und entwickelt sich weiter.

MP3 war revolutionär. Es war (fast) das erste verlustbehaftete Komprimierungsformat. Wenn wir nicht versuchen, alles zu bewahren, was im ursprünglichen Signal enthalten war, sondern basierend auf einem psychoakustischen Modell herausschneiden, was eine Person sowieso nicht hören wird, und den Rest komprimieren. Wie JPEG.

Dann habe ich versucht, die gesammelte Audiosammlung zu digitalisieren. Kompaktkassetten (nur “Kassetten”, aber richtiger “Kompaktkassetten”) erwiesen sich als völlige Scheiße. Der Frequenzbereich ist so, dass es keinen Sinn macht, mit mehr als 22 kHz abzutasten. Es gab keine Rekorder von Rolle zu Rolle im Haus. Aber Schallplatten erschütterten die Klangqualität. Mit guter Ausrüstung können Sie eine bessere Qualität als mit einer CD zeichnen. Sie müssen nur die Klicks loswerden.

Und dann wurde mir klar, dass MP3 auch Scheiße ist. Bei diesen 128 kbps leidet die Klangqualität stark. Und das Schrecklichste ist, dass abscheuliche Metalltöne dort erscheinen, wo sie nicht sein sollten. Meine Ohren brauchen mindestens 192 kbps und je mehr desto besser.

Nehmen wir einen Hinweis von einer berühmten Punkrock-Band aus der Vergangenheit. Wie FLAC. Es ist ein so moderner verlustfreier Kompressionsstandard, dass es WAV erfolgreich ersetzt hat. Weil es kostenlos ist.

Das Original ist in CD-Qualität, sodass erwartungsgemäß Frequenzen bis zu 22 kHz vorhanden sind.

Original flac

Wir werden mit FFmpeg oder besser gesagt mit LAME ernten.

Mit 320 kbps und 256 kbps sieht das Spektrogramm fast wie das Original aus.

Bei 192 kbps gibt es Anzeichen für eine 16-kHz-Abschaltung. Das Spektrogramm “verdunkelt” sich anscheinend, das psychoakustische Modell hat etwas herausgeschnitten. Nach Gehör verschwanden die höherfrequenten “Bursts” wirklich.

MP3 192 kbps

Bei den berüchtigten 128 kbit / s ist bei 16 kHz bereits alles speziell abgeschaltet. Hintergrundgeräusche sind “unscharf” und beginnen zu sprudeln. Nichts mit dem Original zu tun, um die musikalischen Details zu genießen.

MP3 128 kbps

Aber Sie können 64 kbps in MP3 machen. Die Stereoanlage ist weg. Alles gurgelt furchtbar und irritiert mit völlig seltsamen Geräuschen.


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MP3, das Sternformat, die Gründe

MP3, das Sternformat, die Gründe

MP3

Eine weitere interessante Eigenschaft des Hörens ist, dass je niedriger die Lautstärke, desto niedriger die Auflösung, desto weniger Geräusche wahrgenommen werden. Wenn die Lautstärke verringert wird, werden die hohen Frequenzen besser wahrgenommen, wenn die Lautstärke erhöht wird, werden die niedrigen Frequenzen wahrgenommen. Und sie ergänzen sich nicht, sondern ersetzen sich.

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Eine Person nimmt einige Geräusche nicht wahr und konzentriert sich auf andere. Achten Sie darauf: Ein Instrument oder eine Stimme ist normalerweise klar und bewusst hörbar. Alles andere wird zum Hintergrund oder zu einer einzigen Melodie. Und egal worauf wir uns in der Komposition konzentrieren, wir können die Anzahl der wahrgenommenen Grundgeräusche nicht erhöhen.

So erstellen Sie die MP3

Alle diese Daten aus experimentellen Studien werden gesammelt und in Form eines idealen Modells des menschlichen Gehörs präsentiert. Der MP3-Standard konzentriert sich darauf.

Alles, was eine Person nicht eindeutig hört, wird sofort abgeschnitten. Die Nachbearbeitung verschlechtert den Klang gemäß dem Verständnis dieses Modells.

Dank der großartigen Arbeit bewerten moderne psychoakustische Modelle das menschliche Gehör genau und stehen nicht still.

Trotz der Zusicherungen von Musikliebhabern, Musikern und Audiophilen gegenüber dem unerfahrenen Mittelohr weist MP3 von höchster Qualität fast extreme Parameter auf.

Es gibt Ausnahmen, sie können nicht aufhören zu existieren. Aber sie werden durch blindes Zuhören nicht immer leicht bemerkt. Und sie leiten sich nicht mehr von den Hörmechanismen ab, sondern von den Algorithmen zur Verarbeitung von Schallinformationen im Gehirn.

Und hier spielen nur persönliche Faktoren eine Rolle. All dies erklärt, warum wir verschiedene Kopfhörermodelle lieben und warum die numerischen Eigenschaften des Audios die Klangqualität nicht eindeutig bestimmen können.

MP3 passt zu allem: analoge Qualität

Das Beharren von Audiophilen auf wählerischen FLACs ist einen weiteren ernsthaften Blick wert. Die meisten analogen Aufnahmen enthalten nicht genügend Informationen für verlustfreie Formate.

Alle CDs werden mit einer Abtastrate von 44,1 kHz und einer 16-Bit-Quantisierung aufgenommen. Woher kommen 192 kHz und 24/32 Bit, die beim Codieren in FLAC verwendet werden? Sie sind nicht, das ist eine Puppe!

Sie werden einwenden, dass diese Parameter für analogen Sound höher sind … Aber für eine Audiokassette und ein Magnetband (es sei denn, es handelt sich natürlich um ein japanisches Masterband) sind die Eigenschaften einer Audio-CD NICHT AKZEPTIERBAR. Bei herkömmlichen Studiogeräten ist die Möglichkeit, analogen Ton entsprechend AudioCD aufzunehmen, relativ neu.

Daher ist es nicht sinnvoll, Aufnahmen aus dem vordigitalen Zeitalter in frenetischer Qualität zu digitalisieren, insbesondere solche, die auf magnetischen Medien erstellt wurden. Sie enthalten nicht diese Spektren und die Menge an Informationen, die Container ohne Komprimierung speichern können.

Alles passt in MP3: digital

Genau genommen ist das Bild bei den meisten digitalen Aufnahmen das gleiche. In den 90er Jahren und später erschienen billige Kunststoff-Boomboxen. Die Toningenieure mussten sich auf allen Geräten um den gleichmäßigen Klang kümmern: Der Dynamikbereich der Aufnahmen wurde auf 10-12 Bit reduziert.

Noch ein Punkt. Bis vor kurzem hat niemand in einem sehr hochwertigen Studio aufgenommen. Weil es schwierig ist, gleichzeitig mit mehreren Dutzend Audiospuren mit hoher Aufnahmequalität zu arbeiten, und manchmal einfach nicht genügend personelle und technische Ressourcen vorhanden sind.

Warum MP3 für Sie genug ist, aber verlustfrei ist nicht notwendig

Warum MP3 für Sie genug ist, aber verlustfrei ist nicht notwendig

Mp3

Hast du das Gewächshaus fertiggestellt? Damit Sie nicht verlieren müssen, hören Sie sich hochwertige MP3-Dateien an.

MP3

Sehr oft gibt es Leute, die komprimierte Formate grundsätzlich verachten. Sie sollten sich nicht von Ihrer Meinung leiten lassen. Die folgenden Mods, die im Studio mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% den Unterschied zwischen komprimiertem und unkomprimiertem Audio nicht hören.

Was ist mp3?

Bei MP3 geht es nicht nur um Schnittqualität. Es wurde von der Fraunchhofer-Gesellschaft entwickelt, einem Verband angewandter Forschungsinstitute in Deutschland. Später kamen sie auf AAC, das das wichtigste komprimierte Audioformat werden könnte … Aber es funktionierte nicht.

Wussten Sie, dass MP3 mit variabler (VBR) und konstanter (CBR) Bitrate geliefert wird? Die konstante Bitrate wird aufgrund der Funktionsweise des Algorithmus jedes Mal als erste codiert. Daher kann es zu ungleichmäßiger Qualität kommen, was bedeutet, dass nicht alle Töne in dieser Situation in hoher Qualität aufgenommen werden.

Da es MP3 schon lange gibt, gibt es viele Einschränkungen. Die Bitbreite beträgt 16-24 Bit. Die Abtastrate wird durch die folgenden Optionen dargestellt: 8; 11.025; 12; Sechszehn; 22.05; 24; 32; 44,1; 48. Die maximale Bitrate überschreitet 320 kbps nicht. Die maximale Anzahl von Kanälen beträgt 2. Aber wir reden immer noch über Musik, wir müssen immer noch nach Mehrkanalaufnahmen suchen.
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Nun wollen wir sehen, wie MP3 codiert ist. Die Abbildung zeigt die Zeit-Frequenz-Verteilung des Tons. Gleiche Aufnahme: Audio-CD, OGG-Datei, MP3 gut codiert. Was wir beobachten ist, dass die Stücke rechts und links fast vollständig zusammenfallen. Dies bedeutet, dass die MP3-Datei fast genauso klingt wie die ursprüngliche CD-Aufnahme.

Das menschliche Gehör und seine Grenzen – Psychoakustik

Tatsache ist, dass die Hauptaufgabe der Fraunchhofer-Gesellschaft die Entwicklung psychoakustischer Modelle der menschlichen Klangwahrnehmung ist. Und hier sind viele Feinheiten. Die Hauptsache ist, dass wir keine Delfine sind.

Zweitens gibt es bestimmte Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl der gleichzeitig wahrgenommenen Geräusche. Eine Person kann nicht mehr als 250 Töne aus 24 Bereichen gleichzeitig hören (außerdem ist die Anzahl der gleichzeitigen Töne in dem Bereich auch recht gering).

Drittens beträgt der hörbare Bereich 16 Hz bis 20 kHz und wird im Alter von 60 Jahren um fast die Hälfte reduziert. Idealerweise und während des Trainings (ja, du musst es trainieren!).

Alle Frequenzen unter 100 Hz werden nicht von den Hörzellen wahrgenommen, sondern … von der Haut. Dann werden die tiefen Wellen im Gehörgang reflektiert; Diese Wellen werden als Infrabass wahrgenommen. (Dies ist aus dem Bereich der Knochenleitung).
und
Auch die Anzahl der Zellen, die Schallwellen registrieren, ist für jede unterschiedlich. Aber was ist da? Für jede Person ist ihre Anzahl im rechten und linken Ohr unterschiedlich.

Übrigens ist die Wahrnehmung jedes Ohrs unterschiedlich. Wechseln Sie die Kanäle Ihres Lieblingssongs – erhalten Sie einen neuen Sound.

Wenn Sie tiefer graben, stellt sich heraus, dass jede Schallfrequenz nur bei einer bestimmten Lautstärke wahrgenommen wird. Wenn es erreicht ist, wird die Stille durch ein scharfes und ganz anderes Geräusch ersetzt. Danach kann eine Person einen niedrigeren Ton dieser Frequenz hören.

Unterschiede zwischen FLAC- oder MP3-Formaten, was besser ist

Unterschiede zwischen FLAC- oder MP3-Formaten, was besser ist

FLAC vs MP3

Mit dem Aufkommen digitaler Technologien in der Welt der Musik stellte sich die Frage nach der Wahl der Methoden zur Digitalisierung, Verarbeitung und Speicherung von Ton. Es wurden viele Formate entwickelt, von denen die meisten in bestimmten Situationen immer noch erfolgreich eingesetzt werden. Herkömmlicherweise sind sie alle in zwei große Gruppen unterteilt: verlustfreies Audio und verlustbehaftetes Audio. Bei den ersteren liegt das FLAC-Format an der Spitze, bei den letzteren war das eigentliche Monopol für MP3. Was sind die Hauptunterschiede zwischen FLAC und MP3 und sind sie für den Hörer wirklich wichtig?

FLAC vs. MP3

Was ist FLAC und MP3?
Wenn das Audio im FLAC-Format aufgenommen oder aus einem anderen verlustfreien Format in dieses konvertiert wird, werden das gesamte Frequenzspektrum und zusätzliche Informationen zum Dateiinhalt (Metadaten) gespeichert. Die Dateistruktur sieht folgendermaßen aus:

Vier-Byte-Identifikationszeichenfolge (FlaC);
Streaminfo-Metadaten (erforderlich zum Konfigurieren von Wiedergabegeräten);
andere Metadatenblöcke (optional);
Audiofrems.
Es ist üblich, FLAC-Dateien direkt aufzunehmen, während “Live” -Musik oder von Schallplatten abgespielt wird.

Musik auf dem iPhone abspielen
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Bei der Entwicklung von Algorithmen zum Komprimieren von MP3-Dateien wurde das psychoakustische Modell einer Person verwendet. Kurz gesagt, während der Umwandlung werden diejenigen Teile des Spektrums, die unsere Ohren nicht oder nicht vollständig wahrnehmen, vom Schallfluss “abgeschnitten”. Wenn die Stereosendungen in bestimmten Phasen ähnlich sind, können sie auch in Monoton umgewandelt werden. Das Hauptkriterium für die Audioqualität ist das Komprimierungsverhältnis – Bitrate:

bis zu 160 kbit / s – geringe Qualität, viele Störungen durch Dritte, Frequenzabfälle;
160-260 kbps – mittlere Qualität, mittelmäßige Spitzenfrequenzwiedergabe;
260-320 kbps – Tiefer, weicher, hochwertiger Klang mit minimalen Interferenzen.
Manchmal wird beim Konvertieren einer Datei mit niedriger Bitrate eine hohe Bitrate erreicht. Dies wird die Klangqualität in keiner Weise verbessern – Dateien, die von 128 auf 320 Bit / s konvertiert wurden, klingen immer noch wie eine 128-Bit-Datei.

Tabelle: Vergleich der Eigenschaften und Unterschiede zwischen Audioformaten
FLAC-Anzeige MP3 niedrige Bitrate MP3 hohe Bitrate
Verlustfreies verlustbehaftetes Komprimierungsformat
Klangqualität hoch niedrig hoch
Lautstärke eines Songs 25-200 Mb 2-5 Mb 4-15 Mb
Termin Musik hören auf hochwertigen Audiosystemen, Erstellen einer Musikdatei, Installieren von Klingeltönen, Speichern und Abspielen von Dateien auf Geräten mit begrenztem Speicher, Musik hören zu Hause, Speichern des Katalogs auf tragbaren Geräten.

Kompatibilitäts-PC, einige Smartphones und Tablets, High-End-Player, die meisten elektronischen Geräte, die meisten elektronischen Geräte
Um den Unterschied zwischen einer hochwertigen MP3- und einer FLAC-Datei zu hören, müssen Sie ein hervorragendes Ohr für Musik oder ein “fortschrittliches” Audiosystem haben. Das MP3-Format ist mehr als genug, um zu Hause oder unterwegs Musik zu hören, und FLAC ist immer noch eine Vielzahl von Musikern, DJs und Audiophilen.