Audiodateiformat mit bester Qualität

Was ist ein Audiodateiformat?

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Was ist ein Audiodateiformat?

MP3

Wenn es um das Herunterladen von Musik geht, war das MP3-Audiodateiformat vorherrschend.

Tatsächlich ist dieses Format so synonym für mobile Musiklösungen, dass „MP3-Player“ heute das gängige Format für Audiowiedergabegeräte sind.

Heutzutage ist es jedoch aus verschiedenen Gründen weniger prominent. Es geht jedoch weiter. Das Verständnis von MP3-Dateien kann uns auch helfen, andere Formate leichter zu verstehen, also fangen wir dort an.

Eine MP3-Datei ist eine verlustbehaftete Audiodatei, was bedeutet, dass sie Daten verwirft, die unsere Ohren nicht hören können. Fast jeder hat einen Hörbereich zwischen 2oHz und 20kHz. Die Obergrenze sinkt zwar mit zunehmendem Alter, aber im Allgemeinen liegt sie im Bereich jedes hörbaren Geräusches. Da wir wissen, dass andere Frequenzen redundant sind, verwirft MP3 alle Frequenzen außerhalb dieses Bereichs.

Um mehr Platz zu sparen, verwenden MP3-Dateien einige weitere Tricks. Audioingenieure verwenden Geräuschmodellierungsalgorithmen, die auf den psychoakustischen Effekten des menschlichen Ohrs und Gehirns basieren, um Teile der Musik zu entfernen, die wir nicht hören sollten. Beispielsweise kann das Gehirn zwei nebeneinander liegende Frequenzen nicht unterscheiden. Außerdem haben die Ohren von Erwachsenen Schwierigkeiten, die Richtung von hochfrequenten Tönen zu erkennen. Es beginnt auch, die Empfindlichkeit oberhalb von 16 kHz zu verlieren. Außerdem können laute Geräusche leisere Geräusche überdecken. Alle diese können entfernt werden, mit kaum wahrnehmbarem Unterschied in der endgültigen Zielgruppe.

Grundsätzlich entfernen MP3-Dateien Frequenzen, die wir nicht hören können, und Frequenzen, die wir einzeln hören können, aber nicht aufgrund ihrer Kombination in einem bestimmten Song.

MP3 unterteilt die Spur in 576 Sample-Frames und verwendet die schnelle Fourier-Transformation (FFT), um Frequenzdaten aus diesen Frames zu erhalten. Die Frequenzdaten werden dann analysiert, um zu sehen, ob es eine Möglichkeit gibt, Kompressionsregeln basierend auf dem menschlichen Gehör wie oben beschrieben anzuwenden. Wenn dies der Fall ist, werden diese Teile abgerundet (quantisiert), um die Bitrate zu reduzieren und so Platz zu sparen. Daten zur Wiederherstellung jedes Frames in seiner vollen Klangdarstellung werden in einem 32-Bit-Header gespeichert.

Die Bitrate bestimmt die maximal zulässige Dateigröße pro Frame. Je aggressiver die Komprimierung ist, desto wahrscheinlicher entfernt der Algorithmus hörbare Dinge. Außerdem ist diese Art des Filterns und Schneidens nicht perfekt, und die Quantisierung kann Artefakte hinterlassen, die manche Leute hören können. Auf diese verlustbehaftete psychoakustische Komprimierung folgt eine verlustfreie Huffman-Codierungskomprimierung ähnlich wie bei .zip-Dateien, um noch mehr Platz zu sparen.

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Was ist ein Audiodateiformat?

Digitale Audiodateien sind eine Möglichkeit aufzuzeichnen, wie Inhalte auf einem Computer, Mediaplayer, Smartphone oder einem anderen Gerät gespeichert werden.

Auf der einfachsten Ebene ist digitales Audio eine Reihe von Zahlen, die ein Gerät verwenden kann, um Schallwellen zu reproduzieren. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen und die resultierenden Daten dann zu komprimieren (oder nicht). Wir wissen, dass wir das aufgenommene Signal später perfekt reproduzieren können, indem wir die Schallwellen während der Analog-Digital-Wandlung auf mindestens 16 Bit bei 44,1 kHz abtasten. Dies ist einer Mathematik zu verdanken, die als Nyquist-Shannon-Sampling-Theorem bezeichnet wird. Wir können höhere Bitraten und Frequenzbereiche erreichen, aber ob jemand den Unterschied selbst mit den besten Kopfhörern hören kann, darüber lässt sich bestenfalls streiten.

Wenn wir diese Daten einfach so belassen würden (Pulse Code Modulation oder PCM genannt), würde die Datei viel Platz beanspruchen. Aus diesem Grund wurden verlustbehaftete und verlustfreie Formen der Audiokomprimierung entwickelt. Verlustbehaftetes Audio wirft Audiofrequenzen aus, die unsere Ohren nicht hören können, während verlustfreies Audio sie behält. Verlustbehaftete Audioformate können auch andere Tricks verwenden, um das Audio weiter zu komprimieren, was wir später behandeln werden.

Da die meisten Menschen heutzutage über Streaming-Dienste auf ihre Musik zugreifen, sind komprimierte verlustbehaftete Dateiformate der primäre Weg, um Inhalte zu verbreiten. Es spielt keine Rolle, was Sie hören, aber manche Leute verlangen die höchste Qualität. Infolgedessen stehen jetzt immer mehr hochwertige und sogar verlustfreie Streaming-Optionen zur Verfügung. Wie das folgende Bild zeigt, führt jedoch kein Weg daran vorbei, dass verlustbehaftete Formate weniger Speicherplatz beanspruchen und weniger mobile Daten verbrauchen.

Alles, was Sie über Audioformate wissen müssen.

Alles, was Sie über Audioformate wissen müssen.

Unabhängig davon, ob Sie iTunes verwenden oder digitale Musik kaufen und herunterladen, finden Sie eine Reihe von Begriffen und Abkürzungen, die digitale Audiodateien beschreiben. Diese Buchstabensuppe kann ziemlich verwirrend sein. Was sind Audiodateiformate oder Codecs? Was ist die Bitrate und wie hoch ist die Abtastrate? Was bedeutet es, wenn die Musik “High Definition” ist?

In diesem Artikel wird erläutert, was Sie über digitale Audiodateien wissen müssen. Ich werde Ihnen den Unterschied zwischen verlustbehafteten und verlustfreien Dateien erklären, erklären, warum die Bitrate wichtig ist (oder nicht), und Ihnen helfen, die verschiedenen Dateiformate zu verstehen, auf die Sie stoßen können.

Kompression: verlustbehaftet und verlustfrei
Wenn Sie eine CD kaufen, wird das Audio auf der Disc nicht komprimiert. Sie können CDs mit iTunes oder einer anderen Software rippen (oder importieren) und CD-Audio in digitale Audiodateien konvertieren, um sie auf einem Computer oder einem tragbaren Gerät zu verwenden. In iTunes können Sie in zwei unkomprimierten Formaten kopieren: WAV und AIFF (andere Software unterstützt andere Formate). Beide Formate kapseln einfach die auf CD gespeicherten PCM-Daten (Pulse Code Modulation), sodass sie als Audiodateien auf einem Computer gelesen werden können, und ihre Bitrate (die folgende finden Sie) beträgt 1411 kbps.

WAV- und AIFF-Dateien können sehr groß sein. Daher werden digitale Audiodateien aus Platzgründen komprimiert. Es gibt zwei Arten der Komprimierung: verlustfrei und verlustbehaftet. Lossless enthält Formate (oder Codecs für kurze Codec-Algorithmen) wie Apple Lossless und FLAC (Free Lossless Audio Codec). Lossy umfasst die allgegenwärtigen Formate MP3 und AAC. (AAC, was für Advanced Audio Coding steht, ist eigentlich MP4, der Nachfolger des alten MP3. Obwohl Apple es in den frühen Tagen von iTunes übernommen hat, war Apple nicht an seiner Erstellung beteiligt und besitzt das Format nicht.)

Sie können auch andere Audioformate anzeigen, obwohl diese weniger häufig sind. Dazu gehören Ogg Vorbis, Monkey’s Audio, Shorten und andere. Einige dieser Codecs sind verlustbehaftet, andere nicht. Wenn Sie jedoch iTunes- und Apple-Hardware verwenden, finden Sie zumindest für Musik nur WAV, AIFF, MP3, AAC und Apple Lossless.

iTunes kann Audiodateien in diesen Formaten kopieren oder importieren. Wählen Sie die Option aus, die Sie in iTunes> Einstellungen> Allgemein> Importeinstellungen verwenden möchten.

Wenn Sie eine unkomprimierte Audiodatei in ein verlustfreies Format kopieren oder konvertieren und diese Datei dann wiedergeben, ist dies eine perfekte Kopie des Originals (vorausgesetzt, die Daten wurden korrekt von der CD gelesen). So können Sie ohne Qualitätsverlust von einem verlustfreien Format in ein anderes konvertieren.

Wenn Sie jedoch in ein verlustbehaftetes Format kopieren und die Datei später in ein anderes Format konvertieren, verliert sie einen Teil ihrer Qualität. Dies ähnelt der Tatsache, dass eine Fotokopie einer Fotokopie nicht so gut aussieht wie das Original.

Einige Leute bevorzugen verlustfreie Formate, weil sie Audio wie CDs abspielen. Eine verlustbehaftete Komprimierung ist ein Kompromiss, um Platz zu sparen. So können Sie mehr Musik auf Ihrem tragbaren Gerät oder Ihrer Festplatte speichern und das Herunterladen beschleunigen. Die meisten Menschen können jedoch bei hohen Datenraten den Unterschied zwischen einer CD und einer verlustbehafteten Datei nicht erkennen. Wenn Sie also Ihre Musik für die Synchronisierung mit dem iPhone rippen, sind verlustfreie Dateien überflüssig.

Verlustfreies Rippen ist eine gute Möglichkeit, Ihre Dateien zu sichern, da Sie sie in andere Formate konvertieren können, ohne an Qualität zu verlieren. ITunes kann sie bei der Synchronisierung automatisch in AAC-Dateien konvertieren. In diesem Artikel finden Sie weitere Informationen zu dieser automatischen Konvertierung sowie weitere Fragen zu verlustfreien Dateien.

Bitraten
Der beste Weg, um die Qualität einer Audiodatei im Verhältnis zu ihrer ursprünglichen Qualität und nicht zu ihrer musikalischen oder technischen Qualität zu messen, besteht darin, ihre Bitrate zu betrachten. Die Bitrate von Audiodateien wird in Tausenden von Bits pro Sekunde oder kbps gemessen. Ich habe bereits erwähnt, dass die CD Audio mit 1411 KBit / s enthält. Wenn Sie dieses Audio in eine verlustbehaftete Datei konvertieren, ist die Bitrate viel niedriger.

Je höher die Bitrate, desto besser. Eine MP3- oder AAC-Datei mit 256 kbit / s ist also besser als eine 128-kbit / s-Datei. Dies ist jedoch bei verlustfreien Dateien nicht der Fall. Die verlustfreie Dateiübertragungsgeschwindigkeit hängt von der Dichte und Lautstärke Ihrer Musik ab. Zwei verlustfreie Titel auf demselben Album können Bitraten von beispielsweise 400 kbit / s und 900 kbit / s aufweisen. Bei der Wiedergabe wird jedoch das Original-CD-Audio mit derselben Qualität wiedergegeben. Die verlustfreie Komprimierung verwendet so viele Bits wie nötig und nicht mehr.