digitales Audio – Mp4Gain

Was ist digitales Audio?

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Was ist digitales Audio?

Digital Audio

Wie funktioniert digitales Audio?

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Wie ist der Wechselkurs? Natürlich kann ich Ihnen nicht direkt erklären, dass “Rate gleich Bitrate” ist. Wenn Sie Sounddateien mit einer Software abspielen, sollten Sie eine kleine Meldung bemerken. Zum Beispiel “128Kbps”, “1411Kbps”… Einige Freunde wissen auch, dass unter normalen Umständen je größer die Zahl vor “Kbps”, desto besser der Soundeffekt ist, zB CD ist “1411Kbps”. Was genau stellen diese Zahlen dar? Kurz gesagt, wie viele Daten pro Sekunde in Ton umgewandelt werden. CDs klingen besser als MP3s, weil CDs mehr Informationen pro Sekunde enthalten als MP3s. Im Vergleich zu einer CD-Datei mit 1411 Kbps kann eine MP3-Datei mit 128 Kbps beispielsweise fast 12-mal weniger Daten pro Sekunde konvertieren als eine CD. Für den gleichen Song ist die CD viel empfindlicher anzuhören (natürlich gibt es eine Gruppe von Leuten in der Menge, die als “Pilze” bekannt sind, die fühlen können, dass der Effekt der gleiche ist). MP3 drückt den gleichen Inhalt mit weniger Daten aus und natürlich ist der Detaillierungsgrad nicht so gut wie der einer CD.

2. Abtastrate.

Abtastrate ist auch ein sehr gebräuchlicher Begriff. Die spezifische Form ist „XXHz“, wobei „XX“ eine bestimmte Zahl ist. Wie „44100Hz (44,1KHz)“, „32000Hz (32KHz)“ und so weiter. Wie oben erwähnt, bestehen digitale Audiodateien aus vielen “Punkten”, daher ist die Abtastrate eigentlich eine Standard-“Menge”, um diese “Punkte” zu sammeln. Offensichtlich ist die Abtastrate von „44100 Hz“ höher als die von „32000 Hz“, sodass mehr Punkte pro Zeiteinheit (1 Sekunde) gesammelt werden. Je mehr Punkte pro Zeiteinheit, desto vollständiger die Toninformation und natürlich desto näher an der Realität. Wenn also die garantierte Rate gleich ist, ist die Datei “44100Hz” besser als “32000Hz” (natürlich ist dies nicht absolut).

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verlustbehaftete Komprimierung

Tatsächlich sind wir alle mit verlustbehafteten komprimierten Audioquellen vertraut.Gebräuchliche verlustbehaftete Formate sind derzeit hauptsächlich MP3, WMA, OGG, MP3pro, AAC, VQF, ASF usw.

2. WMV-Format

Der vollständige Name von WMA lautet WindowsMedia Audio, ein von Microsoft gefördertes Audioformat. Das WMA-Format erzielt eine höhere Komprimierungsrate, indem es den Datenstrom reduziert, während die Tonqualität erhalten bleibt. Das Komprimierungsverhältnis kann normalerweise 1:18 erreichen, und die generierte Dateigröße beträgt nur die Hälfte der entsprechenden MP3-Datei.

3. MP3-Format

Der vollständige Name von MP3 lautet MovingPicture Experts Group Audio Layer Ⅲ. Kurz gesagt, MP3 ist eine Audiokomprimierungstechnologie. Da der vollständige Name dieses Komprimierungsverfahrens MPEGAAudio Layer 3 lautet, nennen die Leute es kurz MP3. Es wurde 1993 geboren und seine “Eltern” sind das deutsche FaunhofeIIS und das französische Thomson.

MP3 verwendet die MPEGAudio Layer 3-Technologie, um Musik in kleinere Dateien mit einem Komprimierungsverhältnis von 1:10 oder sogar 1:12 zu komprimieren. Mit anderen Worten, Sie können Dateien mit geringem Verlust an Klangqualität auf eine kleinere Größe komprimieren. Und es behält die ursprüngliche Klangqualität sehr gut bei. Gerade wegen der geringen Größe und der hohen Klangqualität von MP3 ist das MP3-Format fast zum Synonym für Online-Musik geworden. Das MP3-Format von Musik pro Minute ist nur 1 MB groß, sodass die Größe jedes Songs nur 3-4 Megabyte beträgt. Verwenden Sie einen MP3-Player, um MP3-Dateien in Echtzeit zu dekomprimieren (dekodieren), sodass MP3-Musik in hoher Qualität abgespielt werden kann.

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Wie funktioniert digitales Audio?

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In unserem täglichen Leben hören wir alle Arten von Musik, und der größte Teil dieser Musik wird in digitaler Form übertragen, egal ob sie angehört oder auf einen Computer heruntergeladen oder auf einem MP3- oder CD-Player abgespielt wird. Natürlich werden Sie oft verschiedene Formate wie MP3, WMV, APE usw. sehen, aber verstehen Sie die Bedeutung dieser Formate? Nachfolgend habe ich einige dieser Inhalte für Sie zusammengestellt, ich hoffe, es hilft Ihnen.

1. Einführung in die digitale Musik

Digitale Audioquellen, also digitale Audioformate, zunächst CDs genannt. Nachdem die CDs komprimiert wurden, wurden verschiedene Formate abgeleitet, die für die Wiedergabe auf Walkmans geeignet sind. Diese komprimierten Formate können in zwei Kategorien unterteilt werden: Es gibt eine verlustbehaftete und eine verlustfreie Komprimierung. Die hier erwähnte Komprimierung bezieht sich auf das Konvertieren des im PCM- oder WAV-Format codierten Audiostroms in andere Formate nach einer speziellen Komprimierungsverarbeitung, um den Effekt der Verringerung der Dateigröße zu erzielen. Verlustbehaftet/verlustfrei bezieht sich darauf, ob das in der neuen Datei erhaltene Tonsignal im Vergleich zum ursprünglichen Signal im PCM/WAV-Format nach der Komprimierung reduziert ist.

PCM-Codierung ist die Abkürzung für PulseCode Modulation, auch bekannt als Pulse Code Modulation, die eine der digitalen Kommunikationscodierungsmethoden ist. Der abgetastete Wert wird entsprechend der hierarchischen Einheit gerundet und quantisiert, und der abgetastete Wert wird durch einen Satz binärer Codes dargestellt, um die Amplitude des abgetasteten Impulses darzustellen.

Die Endform des digitalen Audiosignals besteht immer noch aus „0/1“. Sie können eine beliebige Permutation und Kombination sein, z. B. „0001110101“ oder „11100001010“. Unterschiedliche Kombinationen haben natürlich unterschiedliche Wirkungen. Einigen Freunden hätte es auffallen müssen, als sie das sahen. Wenn der Ton in Form von “00101010” aufgezeichnet wird, ist die endgültige Form kein “Punkt”, dh ein einfacher “Änderungs” -Prozess. Der Ton ist kontinuierlich, wie kann er mit “Punkten” aufgezeichnet werden? Sollte der Ton, den wir hören, nicht Segment für Segment sein? Der Grund ist nicht schwer zu verstehen. Gehen Sie nach Hause und schalten Sie das Neonlicht ein. Können Sie feststellen, dass das Neonlicht flackert? kann nicht? Tatsächlich flackern Leuchtstofflampen ständig. Haben Sie Zeichentrickfilme gesehen? Sie alle sind durch ein Raster aus Standbildern verbunden. Wir können die Bilder auch einfach einzeln als “Punkte” verstehen. Der Mensch gegen die Natur

Der Wahrnehmung der Welt sind Grenzen gesetzt, sowohl visuell als auch auditiv. Der Grund, warum Cartoons kohärente Bewegungen erzeugen können, ist, dass diese “Punkte” eine Illusion sind, die Menschen erzeugen, wenn das menschliche Sehvermögen nicht rechtzeitig reagiert. Mit Ausnahme von Maschinen können Menschen diese “Punkte” nicht unterscheiden. Ebenso der Klang. Wenn die Frequenz des Tonflimmerns sehr schnell ist, können Menschen es nicht unterscheiden. Auch wenn der Ton eine „digitale Umwandlung von analogen Signalen“ (D/A-Wandlung) durchführt, hat der Decoderchip diese „Punkte“ bereits kohärent verbunden, sodass wir einen sehr kohärenten Klang hören.

Bitrate

sampling

In der Kommunikation gibt es an, wie viele Datenbits pro Stunde übertragen werden und wird im Allgemeinen in bps (Bit / s) ausgedrückt, wie viele Bits pro Sekunde übertragen (verarbeitet) werden.

Sample Rate

Wenn sie niedrig ist, ist die Größe beim Speichern als Datei klein und es ist Platz auf der Übertragungsleitung für die Kommunikation vorhanden. Wenn beispielsweise ein Audio (1 Kanal) auf 1/3 komprimiert wird, kann das 3-Kanal-Audio mit derselben Bitrate gesendet werden. Entschuldigen Sie die alte Geschichte, aber in Anbetracht des Zeitalters der analogen Kommunikation (analoge Mobiltelefone) unterstützt die Digitalisierung + Komprimierung mehrere Anrufe mit den gleichen Funkwellen.

Schließlich
Ich höre oft, was Hi-Res Audio genannt wird. Die Abtastfrequenz soll 96 kHz oder 192 kHz betragen, was über 48 kHz liegt, die Anzahl der Quantisierungsbits beträgt 24 Bits und die Grenze (hoher Bereich) des menschlichen Gehörs liegt bei etwa 20 kHz, aber es drückt Frequenzen darüber aus . Es wird sein. Es ist die gleiche Bitrate wie das Bild von vor langer Zeit. .. ..
Übrigens scheinen Hunde bis zu 60 kHz und Katzen bis etwa 64 kHz zu hören.

Hi-Res-Beispiel (Hi-Res Audio)
Abtastfrequenz Anzahl der Quantisierungsbits Anzahl der Kanäle Bitrate Ausdrückbare Frequenz
192 kHz 24 2 9.216 kbps 96 kHz
192 kHz 16 16 2 6.144 kbps 96 kHz
96 kHz vierundzwanzig 2 4,608 kbps 48 kHz
96 kHz 16 16 2 3.072 kbps 48 kHz
48 kHz vierundzwanzig 2 2.304 kbps 24 kHz
Betrachtet man die Grenze des menschlichen Hörvermögens (ca. 20 kHz), sind nach dem Abtasttheorem 48 kHz oder 44,1 kHz eine ausreichende Frequenz, aber was ist mit allen? .. ..
In meinem Fall kann ich den hochauflösenden Bereich nicht unterscheiden, aber er sollte in der Lage sein, die verworfene Frequenz bei 48 kHz bis 96 kHz wiederzugeben, und wenn die Anzahl der Quantisierungsbits im 24-Bit-Bereich liegt, der Schalldruck (dB) ist ein bisschen. Fühlt sich an, als würde ich aufsteigen (?) (Es sind nur meine Ohren).
Ich würde gerne einen Vergleich anstellen, wenn ich die Gelegenheit habe, aber ich habe das Gefühl, dass ich nicht nach Gehör sagen kann, dass ich keinen richtigen Regenerator (wie einen teuren analogen Verstärker) habe.

Ist es endlich an der Zeit, dass sich Katzen und Hunde in der Akustikbranche verifizieren lassen? .. ..

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Abtastrate und Bitrate

sample rate

Ich habe beim letzten Mal über Audiodateien geschrieben, aber wenn Sie die Dateigröße reduzieren (Code mit einer niedrigeren Bitrate), verschlechtert sich die Tonqualität tendenziell. Wie viel sollte es wirklich sein? .. ..

Beim Komprimieren mit Audiocodierung (AAC, MP3 usw.) wird die Komprimierungsrate durch die Bitrate zum Zeitpunkt der Codierung bestimmt. Insbesondere wenn Sie eine niedrige Bitrate einstellen, ist die Komprimierungsrate höher und die Dateigröße beim Speichern kleiner, aber zuerst, wie hoch ist die Bitrate für die unkomprimierte Originaltonquelle (PCM)?
Wenn Sie es als PCM speichern, entspricht die Tonqualität dem Originalton, aber es kann etwas umständlich sein, es zu speichern, ohne sich über die Dateigröße Gedanken zu machen. Außerdem finde ich, dass die Speicherkapazität je nach Anwendung auch für die Größe des Originaltons ausreichend ist und die Kommunikationsgeschwindigkeit gut ist. Daher möchte ich über die Samplerate und Bitrate schreiben, die oft bei digitalem Audio zu hören sind.

Die Bitrate von digitalem Audio wird durch die Abtastfrequenz, die Anzahl der einem Sample zugewiesenen Bits (Anzahl der Quantisierungsbits) und die Anzahl der Kanäle (Stereo, Mono usw.) bestimmt.

PCM-Bitrate (unkomprimiert) = Abtastrate x Anzahl Quantisierungsbits x Anzahl Kanäle
Wie ich letztes Mal etwas geschrieben habe, zum Beispiel in Dateicontainern wie wav und mp4 Format, werden diese Informationen als Header angehängt, damit die Anwendung den Header sehen und abspielen kann. Die Komprimierungsrate der Codierung wird durch die zum Zeitpunkt der Codierung angegebene Bitrate für diese PCM-Bitrate (unkomprimiert) bestimmt.
Wie viele von Ihnen beispielsweise von Musik-CDs wissen, ist dies mit 44,1 kHz Stereo die nächste Bitrate.

Bitrate der Musik-CD: 44100 Hz x 16 Bit x 2 Kanäle (Stereo) = 1411,2 kbps
Bei der Kodierung mit MP3, AAC usw. ist es selbstverständlich, eine Bitrate von weniger als 1411,2 kbps anzugeben. Bei einer Kodierung mit 256 kbps beträgt die Komprimierungsrate beispielsweise etwa 18 %, wenn der Originalton 100 % beträgt und die Dateigröße 1/5 oder weniger beträgt.

Musik-CDs mit 256 kbps codieren: 256 kbps / 1.411,2 kbps = ca. 18 %
Im Allgemeinen betragen die Abtastraten von Audiogeräten, die tatsächlich an PCs angeschlossen sind, 48 kHz und 44,1 kHz für Musik, 16 kHz und 8 kHz für Audio wie Mikrofone und Kopfhörer und 32 kHz, 24 kHz, 22,05 kHz usw.

Die Bitrate von PCM (unkomprimierte Tonquelle) mit 16-Bit-Quantisierungsbits ist wie folgt.

Stereo (für Musik) PCM 16-Bit-Bitrate (Beispiel)
Abtastfrequenz Anzahl Quantisierungsbits Anzahl Kanäle Bitrate Kommentare
48 kHz 16 16 2 1.536 kbps
44,1 kHz 16 16 2 1.411,2 kbps Musik-CD
32 kHz 16 16 2 1.024 kbps
24 kHz 16 16 2 768 kbps
22,05 kHz 16 16 2 705,6 kbps
16-Bit monaurale PCM-Bitrate (für Audio) (Beispiel)
Abtastfrequenz Anzahl Quantisierungsbits Anzahl Kanäle Bitrate Kommentare
32 kHz 16 16 1 512 kbps Superbreitband
24 kHz 16 16 1 384 kbps
16 kHz 16 16 1 256 kbps Breitband
8 kHz 16 16 1 128 kbps Schmalband

Abtastrate
Wenn Sie im Internet nachsehen, finden Sie Erklärungen wie das Sampling, das erforderlich ist, um analoge Wellenformen in eine digitale Umwandlung umzuwandeln. Es zeigt beispielsweise an, wie viele Samples eines von einem Mikrofon eingegebenen Audiosignals pro Sekunde aufgenommen und digitalisiert werden. Je größer das Sample, desto größer der Bereich, der aufgezeichnet werden kann. Wenn eine analoge Wellenform digitalisiert wird, ist die ausdrückbare Frequenz die Hälfte der Abtastfrequenz (Abtasttheorem). Bei einer Abtastfrequenz von 48 kHz ist es beispielsweise möglich, bis zu 24 kHz auszudrücken. Bei 8 kHz (Schmalband) und 16 kHz (Breitband), die oft für Audio verwendet werden, können Sie nur bis zu 4 kHz bzw. 8 kHz hören. Je höher die Abtastrate, desto höher die Bitrate.

Abtasttheorem
Es ist eine sehr einfache Erklärung, aber sie kann bis zur Hälfte der Abtastrate ausdrücken. Wenn beim Abtasten eines Signals das Intervall klein ist, kann es nahe am Originalsignal wiederhergestellt werden, aber wenn es zu dick ist, kann es nicht wiederhergestellt werden (ich möchte etwas mehr Details schreiben, wenn es um Signalverarbeitung oder andere Zeiten geht ).

44,1 kHz
Warum wird der Satz von 44,1 angenommen, der nicht gut getrennt ist? .. ..
Trägt der Techniker nicht absichtlich eine lästige Uhr, um das Kopieren von Musik-CDs zu verhindern? Ich habe so etwas gehört. Als ich gesucht habe, scheint dies passiert zu sein (?) aufgrund der Bequemlichkeit eines alten PCM-Recorders. In diesem Zeitalter ist es schwierig zu wissen, was 44,1 kHz in der Entwicklung ist. 44,1 kHz Sampling-Konvertierung