Was ist digitales Audio?
Digitaler Sound ist nichts anderes als eine Kombination von Zahlen.
Mit einem bestimmten Algorithmus wird Ton wie Luftdruck in Datenströme umgewandelt und zur weiteren Verarbeitung und Wiedergabe codiert. Abhängig vom verwendeten Algorithmus hat die Musikdatei das eine oder andere Format, die eine oder andere Erweiterung.
Denken Sie daran, dass es neben digitalem Ton auch analogen Ton gibt, der durch ein kontinuierliches elektrisches Signal dargestellt wird, das die Änderung der Schallwelle widerspiegelt. Die Analog-Digital-Tonumwandlung ist eine Einstellung des numerischen Werts der Amplitude zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einer bestimmten Wertedichte. Je mehr Werte aufgezeichnet werden, desto zuverlässiger und genauer wird das Bild des digitalisierten Klangfragments neu erstellt. Bei einer solchen Digitalisierung entstehen sehr umfangreiche Datenmatrizen, die sich je nach verwendetem Format im Verhältnis von Klangqualität zu Lautstärke der endgültigen Datei unterscheiden.
Möglicherweise ist der Hauptvorteil von digitalem Audio gegenüber analogem die Möglichkeit, Daten unbegrenzt zu speichern und zu kopieren, ohne die ursprüngliche Qualität zu verlieren (während beim Kopieren von einem analogen Medium auf ein anderes eine Abnahme der Aufnahmequalität deutlich zu spüren ist).
Das heute am weitesten verbreitete und beliebteste digitale Audioformat ist MP3 (MPEG Layer 3). Es wurde nach einer Reihe von Zwischenformaten und Untersuchungen entwickelt, die 1987 vom Fraunhofer-Institut in Deutschland gestartet wurden.
Die Entwickler des Formats standen vor der Aufgabe, die Kosten für den Versand langer Musikfragmente zu vereinfachen und zu senken. Wie Sie wissen, nimmt eine Minute eines Stereosignals von einer CD (16-Bit-, 44,1-kHz-Abtastrate) etwa zehn Megabyte Speicherplatz ein. Gleichzeitig kann das Audiosignal im Gegensatz zu Text- oder Grafikdateien nicht ohne Qualitätsverlust komprimiert werden. Daher dauert die Modemübertragung einer unkomprimierten Komposition von einer 3-minütigen Audio-CD mit einer Datenübertragungsrate von beispielsweise 24 kbps mehrere Stunden. Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts gelang es, eine Komprimierung mehrerer Dateigrößen zu erreichen: Durchschnittlich dauert eine Minute eines komprimierten Audiosignals im MP3-Format etwa 1 Megabyte. Das Prinzip der Komprimierung basiert auf der Eliminierung “unnötiger” Geräusche aus der Musikdatei, gegen die das menschliche Ohr immun ist oder die sich gegenseitig duplizieren.
Der Hauptfaktor, der die Beziehung zwischen Dateigröße und Klangqualität innerhalb eines bestimmten Formats bestimmt, ist die Bitrate. Die Bitrate ist ein Indikator dafür, wie viele Informationen eine Sekunde Sound codiert. Je höher es ist, desto weniger Verzerrungen und desto näher ist die codierte Komposition am Original. Die im Internet am häufigsten verwendeten Kompositionen mit Bitraten von 128 und 192 Kbit / s. Die maximale Bitrate, die von Programmen und Geräten unterstützt wird, die mit MP3 arbeiten, beträgt 320 Kbit / s. In der Praxis kann nur ein Experte oder ein Fachmann, der mit Ton arbeitet, die Unterschiede zwischen a und 1 feststellen MP3-Datei mit einer Bitrate von 320.
Um die Größe von MP3-Musikdateien bei gleichbleibender Qualität zu optimieren, wird eine variable Bitrate (Abkürzung VBR – Variable Bitrate) verwendet. In diesem Fall unterteilt das Codierungsprogramm die Datei in Fragmente unterschiedlicher spektraler Sättigung und codiert sie mit einer geeigneten Bitrate. Die meisten modernen MP3-Player unterstützen die Wiedergabe mit variabler Bitrate. Ein wesentlicher Vorteil von MP3-Dateien besteht darin, dass sie den Namen des Künstlers, den Namen des Titels und des Albums, das Jahr seiner Veröffentlichung usw. enthalten können. Der Satz dieser Daten wird als ID3-Tags bezeichnet. Die meisten modernen Spieler können sie lesen und auf dem Bildschirm anzeigen.
Im Jahr 2001 entwickelten Swedish Coding Technologies und Thomson Multimedia den MP3 Pro-Codec. Es ist MP3-basiert und daher vollständig MP3-abwärtskompatibel und nur teilweise vorwärtskompatibel. Es verwendet die SBR-Technologie (Spectral Band Replication), sodass der Codec bei niedrigen Bitraten eine gute Qualität bietet. Die Codierungsqualität bei mittleren bis hohen Bitraten ist jedoch schlechter als die der meisten anderen Codecs. Aus diesem Grund wird dieses Format hauptsächlich für Sendungen im Internet und Demonstrationen von Fragmenten neuer Musikkompositionen verwendet.
Eine andere Art von MP3 war die Entwicklung von MP3 Surround, die kürzlich von den Machern von MP3 eingeführt wurde: dem Fraunhofer-Institut. Dieses Format wiederholt alle Eigenschaften von Mehrkanalton und ist dennoch mit Standard-Stereo-MP3 kompatibel: Informationen, die die räumlichen Eigenschaften des Tons beschreiben, werden auf einer zusätzlichen Spur aufgezeichnet. Durch Abspielen von Dateien dieses Formats auf speziellen Geräten, die diese Spur lesen können, erhalten Sie Surround-Sound, der dem Surround 5.1-Standard entspricht.