Month: October 2022

Audio-Grundlagen

Gängige Audioformate

Gängige WAV-Dateien verwenden eine unkomprimierte PCM-Kodierung, wodurch die Qualität von WAV-Dateien extrem hoch und die Lautstärke überraschend hoch wird. Für PCM WAV kann leider nur verlustfrei komprimiertes Audio die gleiche Qualität haben. Was wir normalerweise bei mp3 sehen, ist die Qualität von wma (außer wmalossless) und wav viel schlechter! Sie können dies auf dem Spektrum sehen, selbst wenn Sie 320 kbps mp3 mit wav vergleichen, wird es minderwertig sein!

MP3-Audioformat
Einführung in das Audioformat MP3
Der vollständige Name von MP3 lautet Moving Picture Experts Group Audio Layer III. Es ist heute eines der beliebtesten verlustbehafteten Komprimierungs- und digitalen Audiocodierungsformate und wurde entwickelt, um die Menge an Audiodaten erheblich zu reduzieren, während sich die Wiedergabequalität für die meisten Benutzer nicht wesentlich vom ursprünglichen unkomprimierten Audio unterscheidet. Es wurde 1991 von einer Gruppe von Ingenieuren der Forschungsorganisation der Fraunhofer-Gesellschaft in Erlangen, Deutschland, erfunden und standardisiert.

Das sogenannte MP3 bezeichnet auch den Audioteil im MPEG-Standard, also die MPEG-Audioschicht. Es ist entsprechend dem Unterschied in der Komprimierungsqualität und der Codierungsverarbeitung in 3 Schichten unterteilt, die jeweils *.mp1/ *.mp2/ *.mp3 diesen 3 Arten von Sounddateien entsprechen. Es sollte daran erinnert werden, dass die Komprimierung von MPEG-Audiodateien eine verlustbehaftete Komprimierung ist. Die MPEG3-Audiocodierung hat ein hohes Komprimierungsverhältnis von 10:1 bis 12:1, während der untere Teil des Audios grundsätzlich unverzerrt bleibt, jedoch auf Kosten der Tondateien. Die Qualität von Hochfrequenzaudio von 12 KHz bis 16 KHz wird durch die Dateigröße geändert. Musikdateien gleicher Länge werden im *.mp3-Format gespeichert, meist nur *.wav1/10 der Datei, und die Tonqualität ist geringer als die . Dateien im CD- oder WAV-Format. Aufgrund seiner geringen Dateigröße und guten Klangqualität kann es zu Beginn seines Bestehens mit keinem anderen Audioformat mithalten, was gute Voraussetzungen für die Entwicklung des *.mp3-Formats bietet.

Eigenschaften des MP3-Audioformats
MP3 ist ein Datenkomprimierungsformat.
Es verwirft Audiodaten der Pulscodemodulation (PCM), die für das menschliche Ohr nicht wichtig sind (ähnlich wie JPEG eine verlustbehaftete Bildkomprimierung ist), was zu einer viel kleineren Dateigröße führt.
MP3-Audio kann mit unterschiedlichen Bitraten komprimiert werden, was eine Vielzahl von Kompromissen zwischen Datengröße und Klangqualität bietet. Das MP3-Format verwendet einen hybriden Umwandlungsmechanismus, um Zeitbereichssignale in Frequenzbereichssignale umzuwandeln.
32-Band-Polyphasen-Integratorfilter (PQF).
Modifizierter diskreter Kosinusfilter mit 36 ​​oder 12 Abgriffen (MDCT); jede Teilbandgröße kann unabhängig zwischen 0…1 und 2…31 ausgewählt werden.
MP3 bietet nicht nur umfangreiche Unterstützung für Client-Software, sondern auch viel Hardware-Unterstützung, wie z. B. tragbare Mediaplayer (bezieht sich auf MP3-Player), DVD- und CD-Player.

Audio-Grundlagen

Gängige Audioformate

Das Audiodateiformat bezieht sich speziell auf das Dateiformat, in dem die Audiodaten gespeichert sind. Es gibt viele verschiedene Formate.

Der allgemeine Weg, Audiodaten zu erhalten, besteht darin, die Audiospannung in einem festen Zeitintervall abzutasten (quantisieren) und das Ergebnis mit einer bestimmten Auflösung zu speichern (z. B. CDDA ist 16 Bit oder 2 Byte pro Abtastung). Das Abtastzeitintervall kann unterschiedliche Standards haben, wie z. B. CDDA 44100 Mal pro Sekunde, DVD 48000 oder 96000 Mal pro Sekunde. Daher sind Abtastrate, Auflösung und Anzahl der Kanäle (z. B. 2 für Stereo) Schlüsselparameter für Audiodateiformate.

Es gibt zwei Haupttypen von Audiodateiformaten:

Verlustfreie Formate wie WAV, PCM, ALS, ALAC, TAK, FLAC, APE, WavPack (WV)
Verlustbehaftete Formate wie MP3, AAC, WMA, Ogg Vorbis
Das verlustbehaftete Dateiformat basiert auf einem Modell der akustischen Psychologie, das Geräusche entfernt, die für Menschen schwer oder unmöglich zu hören sind, wie z. B. ein sehr lauter Ton, auf den ein sehr leiser Ton folgt. MP3s fallen in diese Kategorie von Dateien.

Verlustfreie Audioformate (wie FLAC) haben ein Komprimierungsverhältnis von etwa 2:1, keinen Daten-/Qualitätsverlust beim Dekomprimieren, und die durch Dekomprimierung erzeugten Daten sind genau die gleichen wie die unkomprimierten Daten. Wenn Sie die ursprüngliche Qualität Ihrer Musik beibehalten möchten, sollten Sie einen verlustfreien Audio-Codec wählen. Mit dem kostenlosen verlustfreien Audio-Codec FLAC können Sie beispielsweise das Äquivalent von 20 Musik-CDs auf einer DVD-R-Disc speichern.

Die Entwicklungsgeschichte und technischen Besonderheiten des Audioformats werden im Folgenden kurz dargestellt. Dazu gehören insbesondere: WAV, MP3, WMA, RA, APE, AAC usw.

WAV-Audioformat
Einführung in das WAV-Audioformat
WAV ist ein von Microsoft entwickeltes Audiodateiformat, das zum Speichern der Audioinformationsressourcen der WINDOWS-Plattform verwendet wird und von der WINDOWS-Plattform und ihren Anwendungen unterstützt wird. Das „*.WAV“-Format unterstützt verschiedene Komprimierungsalgorithmen, wie MSADPCM, CCITT A LAW, und unterstützt eine Vielzahl von Audiobits, Abtastraten und Kanälen. Das Standardformat für WAV-Dateien ist dasselbe wie das CD-Format, mit einer Abtastrate von 44,1 K und einer Rate von 88 K/s, 16-Bit-Quantisierung.

Auf der Windows-Plattform ist WAV basierend auf PCM-Codierung das am besten unterstützte Audioformat. Alle Audio-Software kann es perfekt unterstützen. Da es höhere Anforderungen an die Klangqualität erfüllen kann, ist WAV auch das bevorzugte Format für die Musikerstellung und -bearbeitung. Geeignet zum Aufbewahren von Musikmaterial. Daher wird WAV auf Basis der PCM-Kodierung als Zwischenformat verwendet und häufig bei der Konvertierung anderer Kodierungen, wie z. B. MP3 in WMA, verwendet.

Eigenschaften des WAV-Audioformats
Zu den Vorteilen des WAV-Audioformats gehören: einfache Codierung/Decodierung (nahezu direkte Speicherung des Signals von einem Analog-Digital-Wandler (ADC)), universelle Akzeptanz/Unterstützung und verlustfreie Speicherung.

Der Hauptnachteil des WAV-Formats ist der benötigte Audiospeicherplatz. Dies kann ein erhebliches Problem für kleine Speicherbeschränkungen oder Anwendungen mit geringer Bandbreite sein.