Category: Audio

Missverständnisse über digitales Audio

Je höher die Bitrate, desto besser die Spur

Dies ist nicht immer der Fall. Lassen Sie mich zunächst daran erinnern, welche Bitrate t (Bitrate statt Bitterkeit). Tatsächlich ist dies die Datenrate in Kilobit pro Sekunde während der Wiedergabe. Das heißt, wenn wir die Größe der Spur in Kilobit nehmen und durch ihre Dauer in Sekunden dividieren, erhalten wir ihre Bitrate, den Aufruf. Dateibasierte Bitrate (FBR), die sich normalerweise nicht zu stark von der Bitrate des Audiostreams unterscheidet (der Grund für die Unterschiede ist das Vorhandensein von Metadaten auf der Spur: Tags, “eingebettete” Bilder usw.) .

Nehmen wir nun ein Beispiel: Die auf einer normalen Audio-CD aufgezeichnete unkomprimierte PCM-Audio-Bitrate wird wie folgt berechnet: 2 (Kanäle) × 16 (Bits pro Abtastung) × 44100 (Abtastungen pro Sekunde) = 1411200 (bps) ) = 1411.2 kbps … Lassen Sie uns nun den Track mit einem verlustfreien Codec (“verlustfrei” – “verlustfrei”, dh einem, der nicht zu Datenverlust führt), zum Beispiel dem FLAC-Codec, greifen und komprimieren. Infolgedessen erhalten wir eine niedrigere Bitrate als das Original, aber die Qualität bleibt unverändert. Hier ist deine erste Gegenargumentation.

Hier ist noch etwas hinzuzufügen. Die verlustfreie Komprimierungsausgangsbitrate kann sehr unterschiedlich sein (ist jedoch im Allgemeinen niedriger als bei unkomprimiertem Audio). Dies hängt von der Komplexität des komprimierten Signals bzw. von der Datenredundanz ab. Einfachere Signale werden also besser komprimiert (dh wir haben eine kleinere Dateigröße bei gleicher Dauer => niedrigere Bitrate), und komplexere Signale sind schlechter. Deshalb hat verlustfreie klassische Musik eine niedrigere Bitrate als beispielsweise Rock. Es muss jedoch betont werden, dass die Bitrate hier in keiner Weise ein Indikator für die Qualität des Klangmaterials ist.

Lassen Sie uns nun über verlustbehaftete Komprimierung sprechen. Zunächst müssen Sie verstehen, dass es viele verschiedene Encoder und Formate gibt, und selbst innerhalb desselben Formats kann sich die Codierungsqualität für verschiedene Encoder unterscheiden (z. B. QuickTime AAC-Codierungen sind viel besser als veraltete FAAC), ganz zu schweigen von der Überlegenheit von moderne Formate (OGG Vorbis, AAC, Opus) in MP3. Einfach ausgedrückt, von zwei identischen Spuren, die von verschiedenen Encodern mit derselben Bitrate codiert wurden, klingen einige besser und andere schlechter.

Es gibt auch eine Aufwärtskonvertierung. Das heißt, Sie können einen Titel im MP3-Format mit einer Bitrate von 96 kbps aufnehmen und in MP3 mit 320 kbps konvertieren. Die Qualität wird sich nicht nur nicht verbessern (schließlich können Daten, die während der vorherigen 96-kbit / s-Codierung verloren gegangen sind, nicht zurückgegeben werden), sondern auch noch schlechter werden. Es ist erwähnenswert, dass bei jeder verlustbehafteten Codierungsstufe (bei jeder Bitrate und jedem Codierer) eine gewisse Verzerrung in das Audio eingeführt wird.

Und noch mehr. Es gibt noch eine Nuance. Wenn beispielsweise die Bitrate eines Audiostreams 320 kbit / s beträgt, bedeutet dies nicht, dass die 320 kbit / s genau in dieser Sekunde codiert wurden. Dies ist typisch für die Codierung mit konstanter Bitrate und für Fälle, in denen eine Person in der Hoffnung auf höchste Qualität eine zu hohe konstante Bitrate erzwingt (z. B. Einstellen von CBR auf 512 kbps für Nero AAC ). Wie Sie wissen, wird die Anzahl der einem bestimmten Rahmen zugewiesenen Bits durch das psychoakustische Modell reguliert. Falls der zugewiesene Betrag jedoch viel niedriger als die eingestellte Bitrate ist, wird auch die Bitablagerung nicht gespeichert (Begriffe siehe Artikel “Was ist CBR, ABR, VBR?”) – Als Ergebnis erhalten wir nutzlose “Null-Bits”, die die Frame-Größe einfach auf die gewünschte “umbrechen” (dh die Größe des Streams auf die angegebene Größe erhöhen). Dies ist übrigens leicht zu überprüfen: Komprimieren Sie die resultierende Datei mit einem Aktenschrank (vorzugsweise 7z) und betrachten Sie das Komprimierungsverhältnis – je mehr, desto mehr Null-Bits (da sie zu Redundanz führen), desto mehr Speicherplatz wird verschwendet.

Verlustbehaftete Codecs (MP3 und andere) können mit moderner elektronischer Musik umgehen, aber klassische (akademische), Live- und Instrumentalmusik nicht effizient codieren.
Die “Ironie des Schicksals” ist hier, dass tatsächlich alles genau das Gegenteil ist. Wie Sie wissen, folgt akademische Musik in den allermeisten Fällen melodischen und harmonischen Prinzipien sowie der Instrumentalkomposition. Aus mathematischer Sicht führt dies zu einer relativ einfachen harmonischen Komposition der Musik.