Category: Audio

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Audiokodierung

Ich habe beim letzten Mal über Audiodateien geschrieben, aber wenn Sie die Dateigröße reduzieren (Code mit einer niedrigeren Bitrate), verschlechtert sich die Tonqualität tendenziell. Wie viel sollte es wirklich sein? .. ..

Beim Komprimieren mit Audiocodierung (AAC, MP3 usw.) wird die Komprimierungsrate durch die Bitrate zum Zeitpunkt der Codierung bestimmt. Insbesondere wenn Sie eine niedrige Bitrate einstellen, ist die Komprimierungsrate höher und die Dateigröße beim Speichern kleiner, aber vor allem, wie hoch ist die Bitrate für unkomprimierte Originaltonquellen (PCM)?
Wenn Sie es als PCM speichern, entspricht die Klangqualität dem Originalton, aber das Speichern kann etwas umständlich sein, ohne sich über die Dateigröße Gedanken zu machen. Außerdem finde ich, je nach Anwendung, die Speicherkapazität selbst für die Originaltongröße ausreichend und die Kommunikationsgeschwindigkeit ist in Ordnung. Daher möchte ich über die Samplerate und Bitrate schreiben, die oft bei digitalem Audio zu hören sind.

Die Bitrate von digitalem Audio wird durch die Abtastfrequenz, die Anzahl der einem Sample zugewiesenen Bits (Anzahl der Quantisierungsbits) und die Anzahl der Kanäle (Stereo, Mono usw.) bestimmt.

PCM-Bitrate (unkomprimiert) = Abtastrate x Anzahl Quantisierungsbits x Anzahl Kanäle
Wie ich letztes Mal geschrieben habe, werden diese Informationen in Dateicontainern wie dem wav- und mp4-Format als Header angehängt, damit die Anwendung den Header sehen und wiedergeben kann. Die Komprimierungsrate der Codierung wird durch die zum Zeitpunkt der Codierung angegebene Bitrate für diese PCM-Bitrate (unkomprimiert) bestimmt.
Wie viele von Ihnen beispielsweise von Musik-CDs wissen, ist dies mit 44,1 kHz Stereo die nächste Bitrate.

Bitrate der Musik-CD: 44100 Hz x 16 Bit x 2 Kanäle (Stereo) = 1411,2 kbps
Bei der Kodierung mit MP3, AAC usw. ist es selbstverständlich, eine Bitrate von weniger als 1.411,2 kbps anzugeben. Bei einer Kodierung mit 256 kbps beträgt die Komprimierungsrate beispielsweise etwa 18 %, wenn der Originalton 100 % beträgt und die Dateigröße 1/5 oder weniger beträgt.

Codieren einer Musik-CD mit 256 kbps: 256 kbps / 1.411,2 kbps = ca. 18 %
Im Allgemeinen betragen die Abtastraten von Audiogeräten, die an PCs angeschlossen sind, 48 kHz und 44,1 kHz für Musik, 16 kHz und 8 kHz für Audio wie Mikrofone und Kopfhörer und 32 kHz, 24 kHz, 22,05 kHz usw.

Die Bitrate von PCM (unkomprimierte Tonquelle) mit 16-Bit-Quantisierungsbits ist wie folgt.

Stereo (für Musik) PCM 16-Bit-Bitrate (Beispiel)
Abtastfrequenz Anzahl Quantisierungsbits Anzahl Kanäle Bitrate Kommentare
48 kHz 16 16 2 1536 kbps
44,1 kHz 16 16 2 1.411,2 kbps Musik-CD
32 kHz 16 16 2 1.024 kbps
24 kHz 16 16 2 768 kbps
22,05 kHz 16 16 2 705,6 kbps
Mono (für Audio) PCM 16-Bit-Bitrate (Beispiel)
Abtastfrequenz Anzahl Quantisierungsbits Anzahl Kanäle Bitrate Kommentare
32 kHz 16 16 1 512 kbps Superbreitband
24 kHz 16 16 1 384 kbps
16 kHz 16 16 1 256 kbps Breitband
8 kHz 16 16 1 128 kbps Schmalband

Abtastrate
Wenn Sie im Internet nachsehen, finden Sie Erklärungen wie das Sampling, das erforderlich ist, um analoge Wellenformen in eine digitale Umwandlung umzuwandeln. Es zeigt beispielsweise an, wie viele Samples eines von einem Mikrofon eingegebenen Audiosignals pro Sekunde aufgenommen und digitalisiert werden. Je größer das Sample, desto größer der Bereich, der aufgezeichnet werden kann. Wenn eine analoge Wellenform digitalisiert wird, ist die ausdrückbare Frequenz die Hälfte der Abtastfrequenz (Abtasttheorem). Mit einer Abtastrate von 48kHz ist es beispielsweise möglich, bis zu 24kHz auszudrücken. Bei 8kHz (Schmalband) und 16kHz (Breitband), die oft für Audio verwendet werden, sind nur bis zu 4kHz bzw. 8kHz zu hören. Je höher die Abtastrate, desto höher die Bitrate.

Abtasttheorem
Dies ist eine sehr einfache Erklärung, die jedoch bis zur Hälfte der Abtastrate ausdrücken kann. Wenn beim Abtasten eines Signals das Intervall klein ist, kann es nahe am Originalsignal wiederhergestellt werden, aber wenn es zu dick ist, kann es nicht wiederhergestellt werden (ich möchte etwas mehr Details schreiben, wenn es um Signalverarbeitung oder andere Zeiten geht ).

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Was ist eine Bitrate?

Detaillierte Erklärung der Bitraten für Video- und Musikdateien Teil 3

Wenn Sie sie genau vergleichen, können Sie den Unterschied deutlich erkennen. Videodaten mit hoher Bitrate werden auf Desktop-Holzmaserung und Details der Gitarrensaiten wunderschön angezeigt, aber bei Videodaten mit niedriger Bitrate werden Details gequetscht und Blockrauschen erscheint auf der Vorderseite des Sofas. .

Das Einstellen einer niedrigen Bitrate verringert die Datenkapazität, hat jedoch den Nachteil einer Verschlechterung der Bildqualität.

Rauschen blockieren Rauschen
der als quadratischer Block erscheint, wenn die Anzeigedaten zu Bildern vereinfacht werden.
Unterschied in der Tonqualität basierend auf der Bitrate
Wellenformbild mit hoher Audio-Bitrate
Audiodateiwellenform mit hoher Bitrate (1536 kbps)

Wellenformbild mit niedriger Audio-Bitrate
Audiodateiwellenform mit niedriger Bitrate (32kbps)

Es ist ein Vergleich zweier Daten mit denselben Musikdaten, aber mit unterschiedlichen Bitraten. Wenn Sie sich die Wellenform ansehen, können Sie deutlich erkennen, dass die Höhe und Dichte der Wellenform bei den Musikdaten mit niedrigerer Bitrate geringer sind, da die Daten entfernt werden.

Audiodateien mit niedriger Bitrate klingen so, als würden Sie einem Radiokassettenspieler zuhören.

Wie ändert sich die Bild- und Tonqualität, wenn die Bitrate konvertiert wird?
Die Bitrate kann später durch Codierungsarbeiten geändert werden.

Wenn Sie Video- oder Audiodaten mit hoher Bitrate in eine niedrige Bitrate konvertieren, werden die Bildqualität und die Tonqualität reduziert, da die Bitrate sowohl für die Bildqualität als auch für die Tonqualität niedrig eingestellt ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Bildqualität und die Tonqualität nach der Konvertierung innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, gibt es im Grunde kein Problem.

Umgekehrt verursacht das Konvertieren von Video- und Audiodaten mit niedriger Bitrate in eine hohe Bitrate Probleme. Wenn Sie die konvertierten Daten überprüfen, wird die Bitrate sicherlich hoch, aber die Bildqualität oder Tonqualität ändert sich nicht.

Dabei ist zu beachten, dass sie nicht in eine höhere Qualität umgewandelt werden kann als die Bild- und Tonqualität der bereits in Daten umgewandelten Video- und Audiodaten.

Wenn Sie eine hohe Bildqualität und eine hohe Tonqualität wünschen, sollten Sie auf das Timing der Videodatenerstellung und die Einrichtung von Aufnahmegeräten wie Videokameras achten.

Beachten Sie, dass Sie die Dinge mit hoher Bitrate grundsätzlich reduzieren können, aber nicht die Dinge mit niedriger Bitrate.

Zusammenhang zwischen Bitrate und Bildrate
Durch einfaches Erhöhen der Bildrate wird die Bitrate erhöht.

Wenn Sie beispielsweise 60-fps- und 30-fps-Videos haben, benötigt das 60-fps-Video die doppelte Bitrate.

Beachten Sie jedoch, dass die tatsächliche Bitrate je nach der beim Erstellen der Videodatei verwendeten Kodierungsmethode unterschiedlich sein kann. Behalte es als Leitfaden im Hinterkopf.

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Schließlich
Um die Bitrate zusammenzufassen

Datenstrom für 1 Sekunde, Einheit ist bps
Je höher die Bitrate, desto mehr Daten werden verschoben
Wenn die Bitrate hoch ist, werden die Videos und Musik wunderschön. Aber auch die Dateigröße steigt
Je niedriger die Bitrate, desto kleiner die Dateigröße. Aber die Videos und Musik verschlechtern sich
Auch wenn Sie später eine niedrige Bitrate in eine hohe Bitrate umwandeln, ändert sich die Qualität nicht, aber die Dateigröße nimmt zu.
Mit steigender Bildrate steigt auch die Bitrate. Einfach weil die Informationsmenge (Datenmenge) pro Sekunde zunimmt.
Damit ist die Erläuterung der Bitraten abgeschlossen.

Was ist eine Bitrate?

Ausführliche Erläuterung der Bitraten für Video- und Musikdateien Teil 2

So überprüfen Sie die Bitrate
Sie können die Bitrate überprüfen, indem Sie sich die detaillierten Informationen zu Videodateien und Musikdateien auf Windows und Mac ansehen.

So überprüfen Sie die Bitrate in Windows 10
Klicken Sie im Kontextmenü der Video- oder Audiodatei, deren Bitrate Sie überprüfen möchten, auf Eigenschaften.

Eigenschaften von Videodateien
Das Eigenschaftenfenster wird geöffnet, klicken Sie also auf die Registerkarte Details. Die Bitraten-Reinigungsmethode wird auf den Video- und Audioelementen angezeigt.

In den Videodateieigenschaften von Windows 10 können Sie drei Bitraten sehen. Überprüfen Sie den roten Rahmen in der obigen Abbildung.

Datenrate ist die Bitrate der Videodaten.
Die Gesamtbitrate ist die Bitrate der Videodatei, einschließlich Videodaten und Audiodaten.
Die Bitrate der Audioelemente ist die Bitrate der Audiodaten, oder?
Bitrate der Videodatei
Wie Sie im obigen Bild sehen können, enthält die Videodatei sowohl Videodaten als auch Audiodaten, sodass es für jede der Videodaten und Audiodaten eine Bitrate gibt.

So überprüfen Sie die Bitrate auf Ihrem Mac
Öffnen Sie die Videodatei in QuickTime.

Klicken Sie im QuickTime-Menü auf Fenster > Filminspektor anzeigen.

Mac Videodatei-Inspektor
Der Inspektor wird angezeigt. Der als Datenrate bezeichnete Punkt ist die Bitrate der Videodatei.

Vergleich der Bildqualität aufgrund von Bitratenunterschieden
Bitratenvergleich, Originalbild
Dieses Bild wurde aus den Videodaten exportiert.

Mit diesen Videodaten bereiten wir einen Videodatensatz mit hoher Bitrate und niedriger Bitrate vor.

Was ist eine Bitrate?

Detaillierte Erläuterung der Bitraten für Video- und Musikdateien

Was ist eine Bitrate?

Bitrate ist eine unvermeidliche Erfahrung bei der Videobearbeitung und Musikproduktion.

Das Wort Bitrate klingt etwas kompliziert, aber natürlich Video- und Audiodateien. Es ist auch oft in verschiedenen Situationen zu finden, beispielsweise bei Mobiltelefonen und Internetleitungen.

Wie hoch ist die Bitrate? Es ist überraschend nützlich, sich sinnlich daran zu erinnern, also erinnere dich daran.

Ich denke, die Person, die diese Seite besucht hat, ist ein Anfänger und fragt: “Was ist Bitrate?” Ich hoffe, ich kann es auf die einfachste und einfachste Weise erklären.

Grundlagen der Bitrate
Um die Bitrate kurz zu erklären, bezieht sie sich auf die Datenmenge pro Sekunde für die Kommunikation, wie z. B. Videodateien, Musikdateien und das Internet.

Die sogenannte Reproduktion und Kommunikation sind Datenströme. Dieser Stream verwendet eine Einheit namens bps (Bit pro Sekunde), um anzuzeigen, wie viele Bits in einer Sekunde (pro Sekunde) fließen.

Ich denke, es ist leicht zu verstehen, wenn man sich die Straße vorstellen kann, an der ein Auto vorbeifährt. Das Auto sind die Daten und der Datenstrom die Straße.

Bedenkt man, dass auf einer Straße mit vielen Autos viele Menschen und Gepäck transportiert werden, kann man sagen, dass viele Daten (Informationen) fließen. Dies wird als hohe Bitrate bezeichnet.

Im Gegenteil, wenn nur wenige Autos in Bewegung sind, kann man sagen, dass wenig Daten (Informationen) fließen. Dies wird als niedrige Bitrate bezeichnet.

Bild vieler Autos auf der Straße.
Ein Zustand, in dem die Datenmenge groß und die Bitrate des Streams hoch ist

Stellen Sie sich vor, dass nicht viele Autos auf der Straße sind.
Ein Zustand, in dem die Datenmenge klein und die Bitrate niedrig ist

Soll die Bitrate hoch sein?
Eine hohe Bitrate bedeutet eine große Menge an Informationen. Wenn es viele Informationen gibt, klingt es toll, wie eine hohe Bildqualität für Videos und eine hohe Tonqualität für Musik, hat aber einen großen Nachteil.

Der Nachteil einer hohen Bitrate besteht darin, dass sie die Datenkapazität einer einzelnen Datei erhöht. Wenn die Datenkapazität zu groß ist, kann es einige Zeit dauern, jemanden zu senden oder Daten zwischen Festplatten zu verschieben, was die Verwaltung erschwert.

Daher wurde der Codec entwickelt, um die Datenkapazität zu reduzieren und gleichzeitig eine hohe Bildqualität und eine hohe Tonqualität beizubehalten. Ich werde ein anderes Mal über Codecs sprechen, aber es ist notwendig, die Bitrate unter Berücksichtigung der Balance zwischen Bildqualität, Tonqualität und Dateikapazität einzustellen, damit die Datenkapazität einfach zu handhaben ist.