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Audio- und Videoserie: Audio-Grundlagen

Einführung in den Klang

Definition: Schall ist eine durch Vibration erzeugte Schallwelle, ein Wellenphänomen, das sich durch ein Medium (Gas, Feststoff, Flüssigkeit) ausbreitet und von den Hörorganen von Menschen oder Tieren wahrgenommen werden kann.

Wesentlich: Schall ist eine mechanische Welle.

Drei Klangelemente.
Ton: Schallfrequenz (Audio), Jungen > Mädchen > Jungen
Lautstärke: Die Amplitude (Amplitude) der Vibration, auch Tonhöhe genannt
Klangfarbe: Die Wellenform des Klangs, die im Wesentlichen harmonisch ist, auch Bund genannt, hat viel mit dem Material zu tun
Symbol:

Ton und Lautstärke

Türklingel

Psychoakustik
Psychoakustik ist das Studium der menschlichen Wahrnehmung von Geräuschen, d. h. die Wissenschaft der menschlichen physiologischen und psychologischen Reaktionen auf Geräusche (einschließlich Sprache und Musik).

Hör-/Stimmbereich
Hörbereich

Kurs und Reichweite des Sonars

Audio-Quantisierung
Quantifizierungsprozess
Audio-Quantisierung

Basiskonzept
Sample Size – Wie viele Bits verwendet werden, um ein Sample zu speichern. 16 Bit üblich
Abtastrate: 8k, 16k, 32k, 44,1k, 48k Abtastrate
Anzahl der Kanäle: Mono, Dual, Mehrkanal
Berechnung der Bitrate
Bitrate = Abtastrate × Abtastgröße × Anzahl der Kanäle

Was:

Die Abtastrate beträgt 44,1 kHz, die Abtastgröße 16 Bit und die Zweikanal-PCM-codierte WAV-Datei

Bitrate = 44,1k × 16 × 2 = 1411,2kb/s = 176,4KB/s

Audiokomprimierung
Die Audiokomprimierung ist eine Art der Datenkomprimierung, die verwendet wird, um die Anforderungen an die Übertragungsbandbreite von Streaming-Audiomedien und die Speichergröße von Audiodateien zu reduzieren.

Kompressionsverfahren
Verlustfreie Kompression
Alle Informationen der Originaldatei bleiben erhalten und es gibt keinen Unterschied zur Originaldatei bei der Wiedergabe.

Die Datenkomprimierung durch Informationsredundanz ist ein reversibler Prozess.

verlustbehaftete Komprimierung
Nähern Sie einige Informationen in der Originaldatei an, um eine kleinere Datei zu erhalten.

Die Einbeziehung der menschlichen Psychologie und der Erkennung des Gehörsystems in die Kompressionsergebnisse ist ein irreversibler Prozess.

Audiosignale außerhalb des menschlichen Hörbereichs und maskierte Audiosignale.

Maskierungseffekt
Maskierungseffekt: Ein Phänomen, bei dem die Wahrnehmung eines Tons durch das Gehör durch einen anderen verdeckt wird.

Frequenzbereichsmaskierung
Ein Ton wird gleichzeitig von einem anderen Ton übertönt.

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Mp3 Normalizer – Maskierungseffekte Teil 2

Sie beziehen sich auf die Frequenz und die relative Lautstärke von Tönen unterschiedlicher Frequenzen, während die zeitliche Maskierung nur auf die Zeit bezogen ist.

Wenn zwei Geräusche zeitlich besonders nahe beieinander liegen, kann es auch für Menschen schwierig sein, sie voneinander zu unterscheiden. Wenn beispielsweise auf einen lauten Ton ein sehr schwacher Ton folgt, ist der letzte Ton schwer zu hören. Aber wenn Sie den zweiten Ton einige Zeit nach dem Ende des ersten Tons spielen, ist der letzte Ton zu hören. Wie lang soll das Intervall sein? Für reine Töne beträgt sie im Allgemeinen 5 ms. Wenn natürlich der umgekehrte Effekt über die Zeit gleich ist, wenn ein tieferer Ton vor einem höheren Ton erscheint und das Intervall zu kurz ist, werden Sie den tieferen Ton nicht hören.

Bitrates eingeben, Stage Left La

Die JPEG-Komprimierung kann die Rate, mit der die Komprimierung verworfen wird, explizit steuern, MP3-Benutzer können dies jedoch nicht. MP3-Benutzer können jedoch angeben, wie viele Bits verwendet werden, um jede Sekunde Musik zu speichern. Der Endeffekt ist derselbe.

Während der Codierung werden die “Müllkomponenten” des Signals mit mathematischen Modellen der menschlichen Psychoakustik sowie der für die Komprimierung verwendeten Bitrate verglichen, um zu entscheiden, welche Daten verworfen werden. Die aktuelle Bitrate, die für die MP3-Komprimierung verwendet wird, beträgt im Allgemeinen 128 kbps. Der Encoder berücksichtigt diese Zahl beim Generieren jedes Datenrahmens. Wenn die Bitrate relativ niedrig ist, wird die Definition von “irrelevanten” und “redundanten” Daten gelockert, was dazu führt, dass eine große Datenmenge als nutzlose Daten angesehen wird. Komprimiertes Audio verliert viele Details, was zu einem Verlust an Klangqualität führt. Umgekehrt, wenn eine Codierung mit höherer Bitrate verwendet wird, sind die Kriterien „Irrelevanz“ und „Redundanz“ genauer definiert, Details bleiben erhalten, aber die Dateigröße ist größer.

Bitte beachten Sie, dass sich die Bitrate einer mp3-Datei auf die Gesamtbitrate aller verschlüsselten Kanäle bezieht. Das heißt, eine 128-kbps-Stereo-MP3-Datei hat die gleiche Größe wie zwei 64-kbps-Mono-MP3-Dateien gleichzeitig. Aber eine 128-kbps-Stereodatei klingt besser als zwei separate 64-kbps-Monodateien. Denn in einer Stereo-MP3-Datei können alle Bits nach Bedarf (ungleichmäßig) auf zwei Kanäle verteilt werden, z. B. verwendet zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Kanal 60 % der Bits und der andere die restlichen 40 %, aber die Summe Die Anzahl der Bits wird den vor der Codierung angegebenen Bitratenparameter nicht überschreiten.

Feste Bitrate und variable Bitrate

Wir gehen davon aus, dass die hier besprochene mp3-Codierung eine Codiermethode mit fester Bitrate verwendet, was bedeutet, dass die Ausgabebitrate der codierten Datei zu jedem Zeitpunkt dem von Ihnen angegebenen Wert entspricht. Der Nachteil der Codierung mit fester Bitrate besteht darin, dass die Informationsmenge in den meisten Sounddateien nicht konstant ist. In Audioclips, die mehr Musikinstrumente verwenden oder viele Personen gleichzeitig sprechen, ist die Informationsmenge groß und umgekehrt, es gibt viele Faktoren, die die Informationsmenge in Audiodateien beeinflussen. Die Codierung mit variabler Bitrate wurde entwickelt, um dieser Eigenschaft von Audiodateien Rechnung zu tragen. Kodierung mit variabler Bitrate, die die jeweils für die Kodierung verwendete Bitrate entsprechend den dynamischen Eigenschaften der Audiodaten anpasst.

In den meisten Fällen kann die Codierung mit variabler Bitrate im Wesentlichen die gleiche Klangqualität wie die Codierung mit fester Bitrate bei einer kleineren Dateigröße erreichen. Die Codierung mit variabler Bitrate hat jedoch ihre eigenen Nachteile. Erstens unterstützen einige ältere Player die Dekodierung von MP3-Dateien mit variabler Bitrate einfach nicht und können solche Dateien nicht abspielen. Zweitens, wenn der Decoder eine MP3-Datei mit variabler Bitrate abspielt, kann er die aktuelle Decodier-(Wiedergabe-)Position nicht bestimmen, und die auf dem Player angezeigte “aktuelle Spielzeit” ist ungenau.

Die Informationen im Header jedes Frames sind für eine komprimierte MP3-Datei mit fester Bitrate gleich, nicht jedoch für die MP3-Codierung mit variabler Bitrate. Aber beim Dekodieren erfordert das Kodieren mit variabler Bitrate nicht mehr Rechenleistung als eine Datei mit fester Bitrate, da der mp3-Decoder den vollständigen Frame-Header liest, selbst wenn eine mp3-Datei mit fester Bitrate abgespielt wird.

Mp3 Normalizer – Maskierungseffekte

mp3-Kodierung: “Maskierungseffekte” und Bitrate

Maskierungseffekte

Der Prozess der Informationsfilterung durch das menschliche Bewusstsein umfasst einen Prozess, der als „Maskierung“ bezeichnet wird. Menschen, die sich mit Psychoakustik befassen, beschäftigen sich sehr mit dem Studium dieses Prozesses, der die Beziehung zwischen Hören, Bewusstsein und Klang untersucht. Gegenseitige Beziehung. Es gibt zwei Maskierungseffekte, die den Mp3-Kodierungsprozess beeinflussen: zum einen die akustische Maskierung und zum anderen die zeitliche Maskierung.

Sync-Maskierung (auch akustische Maskierung genannt)

Um den Sync-Masking-Effekt zu beschreiben, verwenden Sie am besten eine Analogie. Stellen Sie sich einen Vogel vor, der vor der Sonne fliegt. Sie sehen, wie der Vogel von links zwischen Sie und die Sonne fliegt, und dann verschwindet der Vogel, weil die Sonnenstrahlen zu hell sind. Wenn der Vogel den Bereich der Sonne verlässt, können Sie ihn wieder sehen. Genau wie in einer ruhigen Umgebung ist das Geräusch der Finger eines Gitarristen zu hören, die über die Saiten gleiten, aber wenn dasselbe Geräusch in einer Umgebung gespielt wird, in der Rockmusik gespielt wird, kann es der Durchschnittsbürger nicht hören.

Der Mp3-Codec kümmert sich nur um den Zusammenhang zwischen Frequenzen und Lautstärke. Sync-Maskierung wird so beschrieben, dass der mp3-Codec wie folgt umgehen kann: Sie haben ein Tonsignal, es ist eine 1000-Hz-Sinuswelle (eins), dann haben wir eine 1100-Hz-Sinuswelle (zwei), die Welle Sinus zwei ist schwächer, -10 dB . Die meisten Menschen bemerken das Vorhandensein von Sinuswelle zwei in dieser Situation nicht. Aber Sinuswelle zwei ist nicht einfach wahrzunehmen, nicht nur, weil sie schwächer ist, sondern auch, weil ihre Frequenz sehr nahe an der von Sinuswelle eins liegt. Um dieses Phänomen zu veranschaulichen, erhöhen wir allmählich die Frequenz der zweiten Sinuswelle, halten aber ihre Lautstärke konstant, bis wir sie hören können. Unter der Annahme, dass seine Frequenz auf 4000 Hz ansteigt, können wir diesen Ton hören. Wenn der Frequenzunterschied zwischen den beiden Sinuswellen allmählich zunimmt, kann die zweite Sinuswelle allmählich gehört werden, bis ihre Frequenz bis zu einem bestimmten Punkt ansteigt, die meisten Menschen können zwei verschiedene Töne hören, einer ist lauter und der andere ist lauter.

Dieser Vorgang wird von Psychoakustikern als „Synchronisationsmaskierung“-Phänomen bezeichnet. Zwei Geräusche mit ähnlichen Frequenzen, aber sehr unterschiedlichen Lautstärken können vom Menschen nur schwer als zwei unterschiedliche Geräusche wahrgenommen werden. Unter Berücksichtigung dieses Phänomens versucht mp3, die nicht wahrnehmbaren Geräusche während des Codierungsprozesses zu verwerfen oder diesen Geräuschen so wenig Bits wie möglich zuzuweisen.

Temporäre Maskierung Temporäre Maskierung Maskierungseffekte
synchron

MP3-Normalisierung

Warum müssen wir eine mp3 normalisieren?

Wir brauchen einen MP3-Normalisierer, da jeder Benutzer, der viele MP4-Dateien oder sogar andere Audioformate wie flac, ogg, m4a usw. (Weil Mp4Gain die wichtigsten Audio- und Videoformate normalisieren kann), aber warum?

Aus dem einfachen Grund, dass wir von verschiedenen Websites, aus verschiedenen Quellen kommen, nicht nur erhebliche Unterschiede in der Lautstärke, sondern auch in der Bitrate usw. finden.

Das heißt, wenn wir sie auf unserem Computer oder anderen Geräten abspielen, stellen wir fest, dass diese erheblichen Unterschiede in der Lautstärke uns dazu zwingen, sie manuell mit dem Lautstärkeregler zu korrigieren.
Was weder bequem noch ideal ist.

Mp4Gain ist, wie bereits erwähnt, nicht nur ein MP3-Normalisierer, um die Lautstärke zu modifizieren. Aber es macht dasselbe mit den am häufigsten verwendeten Audio- und Videoformaten, es kann sogar das Audio aus jedem Video extrahieren und es gleichzeitig normalisieren.

MP3 Normalisierer 2022

Im Allgemeinen bleibt die Notwendigkeit, die Lautstärke von Audio- und Videodateien zu normalisieren, auch im Jahr 2022 bestehen.

Die Suche nach mp4-Normalisierer, avi-Normalisierer usw. wurde kürzlich hinzugefügt. Das heißt, der Videonormalisierer ist zu einer Notwendigkeit geworden.

Mp4 Normalisierer

Wie bereits erwähnt, ist Mp4Gain perfekt in der Lage, die Lautstärke von Videos in den wichtigsten Formaten zu normalisieren, und ist sowohl ein Audio- als auch ein Videokonverter.

Laden Sie es herunter, probieren Sie es aus und entdecken Sie, wie es Ihre Audio- und Videodateien verbessert.