Audio mit niedriger Bitrate

Können Sie wirklich den Unterschied in der Klangqualität von Musik hören?

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Können Sie wirklich den Unterschied in der Klangqualität von Musik hören?

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Eine kurze Erläuterung des Prinzips der Audiokomprimierung

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Wenn Sie Musik hören, ist das wiedergegebene Format meistens MP3 oder AAC.

Beide Formate sind kleinere Formate, in denen das Audio verarbeitet und komprimiert wird. Um die Größe zu reduzieren und Platz zu sparen, entfernen sie tatsächlich einen Teil des Tonsignals im Vergleich zum Originalton. Aber kannst du es hören?

In diesem Artikel stellen wir die Prinzipien der Musikkomprimierung vor und diskutieren eine Frage: Beeinflusst die Musikkomprimierung wirklich die Musik, die Sie hören?

Das Prinzip der musikalischen Kompression.
Der größte Teil des digitalen Audiomaterials, das wir täglich erhalten, ob online abgespielt oder als Datei gespeichert, verwendet das Prinzip der verlustbehafteten Komprimierung. Die verlustbehaftete Komprimierung komprimiert nicht nur die Daten, sondern löscht auch die Originaldaten, und bei der verlustbehafteten Komprimierung sind einige Daten für immer verloren.

Beachten Sie jedoch, dass diese zensierten Daten nicht zufällig ausgewählt werden. Audiokomprimierungsformate wenden Psychoakustik an, um Geräusche zu entfernen, die außerhalb unseres Hörbereichs liegen und uns nicht bewusst sind.

Audiokomprimierung – Bedienung, Ausstattung – hört man wirklich den Unterschied in der Musikqualität? Eine kurze Erläuterung des Prinzips der Audiokomprimierung
Das menschliche Ohr hat einen Hörbereich von etwa 20 Hz bis 20 kHz, und Schallsignale außerhalb dieses Bereichs können nicht erkannt werden, selbst wenn sie entfernt werden. Und mit zunehmendem Alter nimmt die Hörreichweite ab. Daher kann man sagen, dass die Geräusche, die jeder hört, nicht wirklich absolut gleich sind, auch wenn sie von der gleichen Schallquelle stammen.

Das Audio unten kann Ihnen helfen, Ihren Hörbereich zu finden, Sie können es mit Kopfhörern anhören, um zu sehen, wie weit Sie das Tonsignal hören können. Achten Sie darauf, die Lautstärke jederzeit während des Hörvorgangs zu kontrollieren, da es sonst zu Gehörschäden kommen kann.

Wenn hochfrequente Töne und niederfrequente Töne gleichzeitig vorhanden sind, ist es außerdem schwieriger, hochfrequente Töne klar zu hören. Beispielsweise können die konstanten Trommelschläge in der Musik dazu führen, dass Sie die leichten Unterschiede zwischen den Melodien ignorieren.

Dieses Phänomen wird “Schattenbildung” genannt und wird im Kompressionsprinzip verwendet. Wenn lautere Niederfrequenztöne vorhanden sind, kann dies den Schallverlust von Hochfrequenztönen maskieren. Hoch und Tief sind hier relativ, daher kann dieses Prinzip global angewendet werden. Aber Töne über 15 kHz sind anfälliger für Maskierung, also ist dies auch ein Hauptproblem für die Komprimierung.

Obwohl es offensichtlich ist, dass das durch verlustbehaftete Komprimierung entfernte Tonsignal hauptsächlich aus nutzlosen Daten bestehen sollte, gibt es immer noch Leute, die glauben, dass das Entfernen dieser “Umgebungsgeräusche” die Dreidimensionalität des Klangs beeinträchtigt und ihn glättet.

Im Allgemeinen liegt der Schlüssel zur verlustbehafteten Komprimierung darin, ein Gleichgewicht zwischen der Reduzierung der Größe und der Erhaltung der Klangqualität zu finden.

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Bitrate Teil 2

bitrate

Die Menge an Informationen, die pro Zeiteinheit über den Kanal übertragen wird, wird als Bitrate bezeichnet, und die Einheit ist Bits pro Sekunde (Bit/s), die als Bitrate bezeichnet wird.

BITRATE

Die Bitrate wird in der Kommunikation häufig als Synonym für Verbindungsgeschwindigkeit, Übertragungsgeschwindigkeit, Kanalkapazität, Spitzendurchsatz und digitale Bandbreitenkapazität verwendet. Je höher die Bitrate, desto höher die Datenübertragung. Die Bitrate in Video bezieht sich auf die Abtastrate, mit der ein analoges Signal in ein digitales Signal umgewandelt wird [4] . Die Qualität von Videodateien wird oft anhand der Bitrate gemessen. [4] .
Unterscheidung von ConceptEdit-Übertragung
Die Baudrate wird auch als Wellenformrate oder Modulationsrate bezeichnet. Der Code für eine Dateneinheit wird durch eine endliche Kombination von Zahlen dargestellt, von denen jede ein Symbol (oder Codepunkt) ist. In der elektrischen Kommunikation wird häufig eine elektrische Wellenform verwendet, um ein oder mehrere Symbole darzustellen. Wellenformen mit unterschiedlichen Eigenschaften können unterschiedliche Symbolwerte oder Symbolkombinationswerte darstellen, und die Dauer der Wellenform entspricht der Dauer des Symbols oder der Symbolkombination, die sie darstellt. Je kürzer die Dauer einer elektrischen Wellenform ist, desto mehr Wellenformen werden offensichtlich in einer Zeiteinheit übertragen, oder desto mehr Daten werden übertragen, das heißt, desto höher ist die Datenrate. Daher können wir die Baudrate wie folgt definieren: Bei der Datenübertragung ist die Anzahl der Wellenformen, die pro Zeiteinheit auf der Leitung übertragen werden, die Baudrate, und ihre Einheit ist “Baud” [5] .
„Bitrate“ und „Baudrate“ sind Geschwindigkeitseinheiten, die in zwei verschiedenen Konzepten definiert sind, und es ist oft leicht, sie zu verwechseln, wenn man nicht aufpasst. Wenn eine binäre Wellenform verwendet wird, haben Baudrate und Bitrate denselben Wert, aber ihre Bedeutung ist unterschiedlich [5] .
Unterschied: Sowohl Bitrate als auch Baudrate sind Einheiten, die die Übertragungsgeschwindigkeit eines Modems messen. Bei der Datenübertragung werden Dateninformationen durch Binärzahlen “0” und “1” dargestellt, und jede Binärzahl wird als 1 Bit bezeichnet. Die Anzahl der pro Zeiteinheit über den Kanal übertragenen Bits wird als Bitrate bezeichnet, ausgedrückt in Bits pro Sekunde, üblicherweise abgekürzt als Bit/s. Die Anzahl der Symbole, die pro Zeiteinheit durch den Kanal übertragen werden, wird Baudrate genannt, auch Modulationsrate genannt. Bitrate und Baudrate sind nur konsistent, wenn sie mit zwei Werten moduliert werden. Beispielsweise bilden bei der Quadraturmodulation alle zwei Bits des Datensignals ein Symbol, und es gibt 4 Werte: 00, 01, 10 und 11, die jeweils die Phasenänderungen der 4 Arten von Trägersignalen darstellen, um daher zu senden ein solches Symbol. Es entspricht der Übertragung von zwei Datenbits, und die Baudrate entspricht der halben Bitrate. Die üblichen Übertragungsraten von 300, 600, 1200 und 9600 usw. beziehen sich auf die Baudrate, die angibt, dass die Anzahl der pro Zeiteinheit übertragenen Binärzahlen 300, 600, 1200 und 9600 beträgt [6] .

Bitrate

Die Bitrate bezieht sich auf die Anzahl der pro Zeiteinheit übertragenen Bits (Bit) in bps (Bit pro Sekunde).

bit rate

Die Bitrate ist auch als “binäre Bitrate” bekannt, allgemein bekannt als “Coderate”. Gibt die Anzahl der pro Zeiteinheit übertragenen Bits an. Es wird verwendet, um die Übertragungsgeschwindigkeit digitaler Informationen zu messen, die oft als Bit/Sek. geschrieben wird. Entsprechend der Anzahl der von jedem Bildspeicherrahmen belegten Bits und der Übertragungsbitrate kann die Übertragungsgeschwindigkeit der digitalen Bildinformationen berechnet werden [1].
In der modernen digitalen Kommunikation ist das Übertragungsvolumen digitalisierter Video- und anderer Informationen groß, daher wird es oft in Kilobit pro Sekunde oder Megabit pro Sekunde gemessen, die als kbit/s (oder kbps) und Mbit/s (oder Mbps) geschrieben werden beziehungsweise). ). Beispielsweise kann die von einem gewöhnlichen Farbfernsehsignal digitalisierte Informationsmenge 216 Mbit/s erreichen. Ein guter digitaler Rundfunkkanal kann Dutzende von Farbfernsehprogrammen übertragen und seine Kapazität kann mehrere Gigabit oder Gigabit pro Sekunde (geschrieben als Gbit/s oder Gbps) [1] erreichen.
Die Bitrate wird häufig verwendet, um die Qualität von Videodateien zu messen.
Die Bitrate wird häufig verwendet, um die Qualität von Videodateien zu messen.
Flexibilität bearbeiten Stream
Da jedes Netzwerk einzigartig ist und jede Zugangsleitung unterschiedliche Bedingungen hat (wie etwa Länge, Dämpfung, Nebensprechumgebung usw.), müssen Zugangsleitungen von verschiedenen Telefongesellschaften unterschiedliche Datenraten unterstützen. Bei ADSL- und VDSL-Modems ist es am besten, die Datenrate auf eine von vielen möglichen Datenraten einzustellen. Beispielsweise können DMT-basiertes ADSL und VDSL theoretisch in feinen Intervallen den Tarif wechseln, und CAP-basiertes RADSL (Rate Adaptive ADSL) bietet auch eine gewisse Flexibilität bei der Tarifkonfiguration [2].
Telefongesellschaften möchten jedoch möglicherweise den xDSL-Dienst auf einen kleinen Satz von Tarifen beschränken, der ausreicht, um eine Vielzahl von Diensten bereitzustellen. Wenn ein begrenzter Satz von Tarifen an eine breite Palette von Diensten angepasst werden kann, dann ist die Verwaltung der Dienste in diesem Fall einfacher als bei variablen Tarifen. Telefongesellschaften möchten, dass die Wahl der Modemgeschwindigkeit unter der Kontrolle des Netzwerks steht, nicht des Benutzers [2] .
In diesem Modus muss die Wahl des Übertragungsratensatzes des xDSL-Netzes umsichtig sein. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, dass zwei benachbarte Systeme Verkehr mit sehr unterschiedlichen Raten empfangen, und das System muss in der Lage sein, mit einer solchen Situation umzugehen. Das andere Modell, der „Best-Match“-Ansatz unter Verwendung von ADSL mit adaptiver Rate (ähnlich einem Sprachbandmodem), ist vorteilhafter für neue Netzbetreiber und Internet Service Provider (ISPs) [2] .
Übertragungssteuerungsverfahren
Die meisten Bitraten-Steuerschemata bestehen aus zwei Teilen. Ein Teil des vom Codierer ausgegebenen codierten Bitstroms wird in einen Puffer eingespeist. Bei einem Kanal mit konstanter Bitrate werden die Daten im Puffer mit einer konstanten Rate abgerufen, und wenn der Puffer groß genug ist, wird die durch den MPEG-Bildtyp usw. kann geglättet werden. Dies ist sowohl für Streaming mit konstanter Bitrate als auch für Streaming mit variabler Bitrate im Allgemeinen erforderlich. In der Praxis ist die Puffergröße jedoch immer begrenzt. Der Pufferprozess führt zu einer Verzögerung im System, und diese Verzögerung ist proportional zur Größe des Puffers. Latenz ist oft ein ernsthaftes Problem für die Echtzeit-Bildkommunikation, daher sollten Puffer so klein wie möglich gehalten werden. Das heißt, langfristige Schwankungen der Bitrate aufgrund von Änderungen des Szeneninhalts oder Änderungen usw. Sie können auf diese Weise nicht weicher gemacht werden, daher wird ein weiterer Teil benötigt. Dies dient dazu, ein Maß der Ausgangsbitrate an den Encoder zu senden, um den Codierungsprozess zu steuern und so die Ausgangsbitrate zu ändern [3] .

Abtastrate und Bitrate von MP3 Teil 2

BIT RATE

Die Anzahl der Ziffern im Sound entspricht der Anzahl der Farben auf dem Bildschirm und gibt die Datenmenge pro Sample an.

Je größer die Datenmenge ist, desto genauer ist natürlich der Wiedergabeton, um den Ton nicht zu verwirren. der Teekanne mit der Zugpfeife. Ebenso ist es klarer und präziser für das Bild, um Blut und Ketchup nicht zu verwechseln. [Begrenzt durch die Funktion menschlicher Organe sind 16-Bit-Ton und 24-Bit-Bild jedoch im Grunde die Grenzen gewöhnlicher Menschen, und die höheren Ziffern können nur von Instrumenten unterschieden werden. Das Telefon hat beispielsweise 7-Bit-Sound, der mit 3 kHz gesampelt wurde, und die CD hat 16-Bit-Sound, der mit 44,1 kHz gesampelt ist, sodass die CD klarer ist als das Telefon. ]

Wenn Sie die beiden oben genannten Konzepte verstehen, ist die Bitrate leicht zu verstehen. Nehmen Sie das Telefon als Beispiel, 3000 Samples pro Sekunde, jedes Sample hat 7 Bit, dann beträgt die Bitrate des Telefons 21000. Und die CD hat 44100 Samples pro Sekunde, zwei Kanäle, jedes Sample ist 13-Bit-PCM-codiert, also das CD-Bit beträgt 44100*2*13=1146600, was bedeutet, dass das CD-Datenvolumen pro Sekunde etwa 144 KB beträgt. Die Kapazität einer CD beträgt 74 Minuten gleich 4440 Sekunden, was 639360 KB = 640 MB entspricht.

Schall ist eigentlich eine Art Energiewelle, also hat er auch die Eigenschaften von Frequenz und Amplitude, wobei die Frequenz der Zeitachse und die Amplitude der Pegelachse entspricht. Die Welle ist unendlich glatt, und die Saite kann als aus unzähligen Punkten bestehend betrachtet werden. Da der Speicherplatz relativ begrenzt ist, müssen beim Prozess der digitalen Codierung die Punkte der Zeichenfolge abgetastet werden. Der Abtastprozess besteht darin, den Frequenzwert eines bestimmten Punktes zu extrahieren. Je mehr Punkte in einer Sekunde extrahiert werden, desto umfangreichere Frequenzinformationen können natürlich erhalten werden. Um die Wellenform wiederherzustellen, müssen zwei Abtastpunkte in einer Schwingung vorhanden sein.Die höchste wahrnehmbare Frequenz beträgt 20 kHz, um also die Höranforderungen des menschlichen Ohrs zu erfüllen, mindestens 40.000 Abtastungen pro Sekunde, ausgedrückt bei 40 kHz, und diese 40 kHz ist die Abtastrate. Unsere gemeinsame CD hat eine Abtastrate von 44,1 kHz. Es reicht nicht aus, nur Frequenzinformationen zu haben, wir müssen auch den Energiewert dieser Frequenz erhalten und quantifizieren, um die Stärke des Signals darzustellen. Die Anzahl der Quantisierungsstufen ist eine ganzzahlige Potenz von 2, und die Sample-Größe unseres gemeinsamen CD-Bits beträgt 16 Bit, also 2 hoch 16. Sample-Größe ist schwerer zu verstehen als Bitrate es scheint abstrakt.Ein einfaches Beispiel: Angenommen, eine Welle wird 8-mal abgetastet, und die Energiewerte, die den Abtastpunkten entsprechen, sind A1-A8, aber wir verwenden nur eine 2-Bit-Abtastgröße, daher können wir nur beibehalten die 4-Punkt-Werte in A1-A8 und verwerfen die anderen 4. Wenn wir die 3-Bit-Abtastgröße verwenden, werden alle 8-Punkt-Informationen aufgezeichnet. Je höher die Werte für Abtastrate und Abtastgröße, desto näher kommt die aufgezeichnete Wellenform dem Originalsignal.