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Wie kann man die Tonqualität von Videos verbessern?

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Wie kann man die Tonqualität von Videos verbessern?

Samplerate

Abtastgröße, Abtastrate, Bitrate

digital sound wave

Ton ist ein wesentlicher Bestandteil von Videos.
Wie beim Autor werde ich das Video zunächst mit der Haltung handhaben, dass nur ein Ton gemacht werden muss.

Allerdings habe ich mich im Laufe der Zeit immer wieder gefragt, „wie kann ich einen guten Sound machen“ und „welche Kenntnisse muss ich haben, um die Klangparameter zu optimieren?“ Ich werde kommen.

In diesem Artikel erklären wir den Ton von Videos, lernen, wie man es „gut klingen“ lässt und welche Art von Wissen verwendet werden sollte, um die Tonqualität und die Menge der Audiodaten zu kontrollieren.

Was ist “Videoton”?
Es gibt mehrere Arten von Sprachdaten.
Parameter, die sich auf die Tonqualität von Audiodaten beziehen
Stichprobengröße (Bittiefe)
Abtastrate
Bitrate
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Punkte zum Aufbau eines Videoverteilungsdienstes Kostenlose Verteilung
Leitfaden für Videoaufzeichnung und Live-Verteilung, den Sie kostenlos intern durchführen können

Was ist “Videoton”?
Video ist eine Kombination aus Video- und Audiodaten.
Video und Audio sind getrennt, und eine Videodatei ist eine Kombination verschiedener Datenmethoden (Codecs).

Da die Videodatei die obige Struktur hat, können die Bildqualität und die Tonqualität separat eingestellt werden.
Daher hängt die Tonqualität des Videos vom Audiodatenteil ab.

Es gibt mehrere Arten von Sprachdaten.
Es gibt mehrere Datenmethoden für Sprachdaten.
Es gibt zwei Haupttypen, von denen jeder mehrere Codecs (Datenmethoden) hat.

Verlustfreier Codec
Eine Datenmethode, die eine niedrige Komprimierungsrate hat, aber die ursprüngliche Klangqualität wiederherstellen kann.
FLAC, ALAC usw

verlustbehafteter Codec
Eine Datenmethode, die eine hohe Komprimierungsrate hat, aber die ursprüngliche Klangqualität bei der Wiedergabe nicht wiederherstellen kann.
MP3, AAC, WMA usw

Bei Internetvideos wird ein verlustbehafteter Codec mit hoher Komprimierungsrate verwendet.
Es gibt eine Menge AAC und MP3, und es scheint, dass die meisten Videos, die heutzutage allgemein gesehen werden, AAC sind.
Um eine hohe Tonqualität bei der Verbreitung von Internetvideos anzustreben, ist es daher wichtig zu verstehen, wie die Tonqualität von AAC oder MP3 (verlustbehafteter Codec) ansteigt oder abfällt.

Parameter, die sich auf die Tonqualität von Audiodaten beziehen
Die Faktoren, die die Klangqualität von Audiodaten beeinflussen, sind unten aufgeführt.
Wenn Sie die folgenden Punkte verstehen und verstehen und sie beim Erstellen von Audiodaten richtig einstellen, können Sie die Tonqualität richtig steuern.

Stichprobengröße (Bittiefe)
Je größer die Sample-Größe, desto feiner die Lautstärke des Sounds, also klingt er weicher. Wenn die Sample-Größe klein ist, klingt es hart für das Ohr.
Wenn es sich um 16-Bit handelt, wird es wiedergegeben, indem die Lautstärke von 65536 durch 2 hoch 16 dividiert wird.
Wenn es 24 Bit sind, ist es 2 hoch 24, was einer 16777216-Division entspricht.

Tatsächlich, wenn Sie eine 32-Bit-MP3-Datei und eine 8-Bit-MP3-Datei aus derselben WAV-Datei erstellen und sie vergleichen, hat die 8-Bit-Datei ein „Sir“-Rauschen und die 32-Bit-Datei hat die gleiche Fließfähigkeit. klingt wie die ursprüngliche Reisfelddatei. (Bitrate und Abtastrate der beiden Dateien sind gleich.)
Bei MP3 und AAC hat auch die Bitrate großen Einfluss auf die Tonqualität.
Abtastrate
Dies ist die Bildrate des Videos.

Es ist ein numerischer Wert, der angibt, wie oft eine Sekunde in Daten unterteilt wird, und wenn es 44,1 kHz beträgt, bedeutet dies, dass der Ton in 44100-mal unterteilt und in Daten umgewandelt wird.
Je feiner der Schliff, desto höher die Tonreproduzierbarkeit und desto besser die Tonqualität.

CD hat 44,1 kHz, und es scheint, dass der Bereich, der für das menschliche Ohr hörbar sein soll, mit diesen 44,1 kHz fast abgedeckt werden kann. Selbst wenn die Abtastrate höher ist, kann das menschliche Ohr sie nicht fühlen.

Viele Leute haben jedoch das Gefühl, dass der Klang bei hohen Abtastraten anders ist, daher gibt es Audiodateien mit höheren Abtastraten.

44,1 kHz oder 48 kHz werden häufig für den Ton von Internetvideos verwendet.
Da die Musikindustrie 44,1 kHz und die Videoindustrie 48 kHz verwendet, wird empfohlen, 48 kHz für Audio zu verwenden, das für Video verwendet wird, es sei denn, es gibt ein besonderes Problem.

Beim Sammeln von Audiomaterial mit unterschiedlichen Abtastraten in einem Video treten Probleme wie Tonabweichungen auf.

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Was ist H.264 / MPEG-4 AVC?

H.264

H.264 ist einer der von der ITU (International Telecommunications Union) empfohlenen Standards für die Codierung der Videodatenkomprimierung.

H.264

Es wird auch von der ISO (International Organization for Standardization) als Teil des MPEG-4-Videokomprimierungsstandards (MPEG-4 Part 10 Advanced Video Coding) empfohlen. Aus diesem Grund wird es im Allgemeinen oft einfach H.264 genannt, oder beide Namen werden zusammen geschrieben, wie beispielsweise “H.264 / MPEG-4 AVC” und “H.264 / AVC”.

H.264 soll aufgrund seiner hohen Datenkomprimierungsrate, die mehr als doppelt so hoch sein soll wie das in der Vergangenheit weit verbreitete MPEG-2, die Größe auf etwa die Hälfte von MPEG-2 komprimieren können . , und mehr als das 1,5-fache von MPEG-4.

Das Senden des modifizierten Teils des Bildes ist das gleiche wie bei anderen Komprimierungsmethoden, aber in H.264 wird der gesamte Bildschirm in kleinere Teile geteilt und nur die geänderten Informationen gesendet, sodass die Informationsmenge selbst bei der gleichen Änderung reduziert wird Bild. tun.

Auch bezüglich der modifizierten Informationen können mit MPEG-2 die modifizierten Informationen des Bildes nur in Einheiten von 0,5 Pixeln erfasst werden, sodass ein Unterschied zum vorherigen Bildschirm besteht. Da die Differenzinformationen gesendet werden müssen, ist die gleichzeitig gesendete Informationsmenge groß. Andererseits können mit H.264 die Änderungsinformationen in Einheiten von 0,25 Pixeln erfasst werden, sodass es keinen Unterschied zwischen dem Bildschirm nach dem Empfangen der Änderungsinformationen und dem Zielbildschirm gibt. Daher ist die gleichzeitig gesendete Informationsmenge gering.

Aus diesen Gründen wird H.264 für Anwendungen mit niedriger Geschwindigkeit und geringer Qualität verwendet, wie z. B. Bildtelefone für Mobiltelefone, Videokonferenzsysteme, One-Seg-Terminals (digitaler terrestrischer Übertragungsdienst für Mobiltelefone), Spiele und optische Geräte der nächsten Generation Geräte. . Die “HD-DVD, Blu”-Discs. -Ray Disc” werden in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich hochwertiger Videos mit hoher Kapazität wie HDTV-Übertragungen.

Das grundlegende H.264-Kodierungsverfahren folgt dem herkömmlichen Verfahren wie H.263 und verwendet einen Algorithmus, der Bewegungskompensation, Inter-Frame-Vorhersage, DCT (diskrete Kosinustransformation), Entropiekodierung usw. kombiniert. Für jede Technologie haben wir die Verarbeitungsmethode verbessert, z. B. das Ersetzen von Gleitkomma-Arithmetik durch Ganzzahl-Arithmetik, und durch die Integration neuer Technologien haben wir ein besseres Kompressionsverhältnis als das herkömmliche Verfahren erreicht.

Da hinsichtlich der Frame-Prediction-Technologie und der Codierung mehrere Methoden zur Auswahl stehen, werden die zahlreichen Kombinationen dieser als “Profile” bezeichnet. Durch die bestimmungsgemäße Verwendung kann flexibel auf den Unterschied in der erforderlichen Verarbeitungsleistung und Bitrate reagiert werden

Wie hoch ist die Bitrate? Einfache Erklärung

bitrate

Die Bitrate ist eine Einheit für die Datenübertragung.

Bei der Verwendung in Video oder Audio, wie bei der Videobearbeitung, gibt es an, wie viele Daten pro Zeiteinheit dargestellt werden, und im Allgemeinen wird “Bits pro Sekunde (bps)” verwendet.
Ein Bit ist die kleinste Dateneinheit, die ein Computer verarbeitet.
Zwei Zustände von “0” und “1” können durch 1 Bit ausgedrückt werden. (1 binäre Ziffer)
In ähnlicher Weise ist ein Byte, das die Größe einer Datei darstellt, eine Dateneinheit, die von einem Computer verarbeitet wird. (1 Byte = 8 Bit)
Hier sind einige Dinge, die Sie bei den Bitraten beachten sollten.
In Festplattenrecordern von Haushaltsgeräten wird dies manchmal als Aufnahmemodus wie XP, SP, LP ausgedrückt.
Je höher der Bitratenwert (Zahlenwert), desto besser die Bild- und Tonqualität, aber desto größer die Datenmenge (Dateigröße).
Die Einheit der Bitrate ist normalerweise Mbps, was 10 6 (10 hoch sechs) für Video und kbps bedeutet, was 10 3 (10 hoch) für Audio bedeutet.
Beim Brennen eines Videos auf DVD gibt es eine Begrenzung der Datenmenge, die auf DVD gebrannt werden kann, und wenn Sie versuchen, ein langes Video zu brennen, müssen Sie die Bitrate verringern, was zu einer schlechten Bildqualität führt. Um qualitativ hochwertige Videos aufzunehmen, muss die Bitrate erhöht werden, was die erforderliche Datenmenge erhöht und die Aufnahmezeit verkürzt.
Auch wenn die verwendete Bitrate gleich ist, unterscheiden sich die Bildqualität und die Tonqualität je nach Encoder und Komprimierungsverfahren, das für die Digitalisierung verwendet wird.

Was sind “Bittiefe” und “Abtastrate”? Teil 2

Understanding Sample Rate, Bit Depth, and Bit Rate - Headphonesty

Wie hoch ist die Abtastrate?

Bit Depth

Als nächstes erkläre ich die Abtastrate.

Die Abtastrate ist wie die “Auflösung” des Audios.

Je höher die Samplerate, desto mehr Samples pro Sekunde = Sie hören besser.

Erfordert doppelte Abtastrate

Beachten Sie hierbei, dass Sie die doppelte Abtastrate benötigen, um den Ton bei dieser Frequenz zu hören.

Wenn Sie beispielsweise einen Ton mit 1000 Hz (1 kHz) genau und klar hören möchten, muss die Abtastfrequenz mindestens 2000 Hz (2 kHz) betragen.

Wenn die Abtastrate weniger als das Doppelte des zu hörenden Wertes beträgt, treten “Aliase” auf und Sie können den Ton nicht genau verarbeiten, wie z. B. Knistern oder Rauschen.

Nyquist-Frequenz

Übrigens, um ein kleines Fachwort zu verwenden, bedeutet es auch, die “Nyquist-Frequenz” nicht zu überschreiten.

Die Nyquist-Rate beträgt genau die Hälfte der unterstützten Abtastrate.

Wenn die Abtastfrequenz beispielsweise 44,1 kHz beträgt, beträgt die Nyquist-Frequenz 22,05 kHz.

Wenn Sie versuchen, diesen hohen Ton, der 22,05 kHz überschreitet, zu verarbeiten, tritt das oben erwähnte “Aliasing” auf und Sie können den Ton nicht richtig reproduzieren.

Für das menschliche Ohr erkennbare Reichweite

Der lauteste Ton, der vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden kann, ist 20 kHz. Um einen 20-kHz-Ton zu hören, benötigen Sie also nur eine Abtastrate von mindestens 40 kHz.

Um Aliasing zu vermeiden, wenden Sie danach einen Anti-Aliasing-Filter an, bis die Nyquist-Frequenz (Übergangsband) erreicht ist.

Für 44,1 kHz sind 2050 Samples x 2 erforderlich.

Mit anderen Worten, eine Abtastrate von 44,1 kHz ist alles, was erforderlich ist, um die Schallgrenze (20 kHz), die das menschliche Ohr hören kann, zu minimieren.

Bei hoher Abtastfrequenz (96 kHz, 192 kHz)

Neuerdings kann er auf eine hohe Abtastrate eingestellt werden, beispielsweise 96 kHz oder 192 kHz.

Leider ist es selbst bei einer so hohen Abtastrate schwer, den Unterschied zu erkennen.

Wie in der Abbildung oben gezeigt, können nichtmenschliche Tiere höherfrequente Töne hören.

Dies ist jedoch ein Pegel, um den wir uns keine Sorgen machen müssen, da es sich um eine für das menschliche Ohr völlig unhörbare Zone handelt.

Viele Audiointerfaces decken übrigens bis zu 192 kHz ab.

Kontroverse über Abtastrate

Tatsächlich waren in den 1970er Jahren viele Medien um die Abtastraten kontrovers.

Zu dieser Zeit war 48 kHz der Audiostandard, der in Rundfunk, Fernsehen und Videoarbeit verwendet wurde.

Rundfunksender haben sich jedoch entschieden, 44,1 kHz als Standard zu verwenden, um zu verhindern, dass Daten an Verbraucher (Zuschauer) kopiert werden, indem sie absichtlich die Kompatibilität unterbrechen (oder die Konvertierung erschweren) …

Es ist schwierig, Daten von 44,8 kHz auf 44,1 kHz zu ändern, sodass der durchschnittliche Betrachter sie nicht in die für Heimgeräte verwendete Abtastrate umwandeln konnte.

Hier ist übrigens der Artikel “Vergleich professionelles vs. günstigeres Audiointerface” zusammengefasst, der auch unter dem Gesichtspunkt Bitrate und Samplerate erläutert wird.