Warum MP3 für Sie genug ist, aber verlustfrei ist nicht notwendig


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Warum MP3 für Sie genug ist, aber verlustfrei ist nicht notwendig

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Warum MP3 für Sie genug ist, aber verlustfrei ist nicht notwendig
Hast du das Gewächshaus fertiggestellt? Damit Sie nicht verlieren müssen, hören Sie sich hochwertige MP3-Dateien an.

MP3

Sehr oft gibt es Leute, die komprimierte Formate grundsätzlich verachten. Sie sollten sich nicht von Ihrer Meinung leiten lassen. Die folgenden Mods, die im Studio mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% die Unterschiede zwischen komprimiertem und unkomprimiertem Audio nicht hören.

MP3 wurde nicht nur erfunden, um die Qualität zu verringern. Es wurde von der Fraunchhofer-Gesellschaft entwickelt, einem Verband angewandter Forschungsinstitute in Deutschland. Später kamen sie auf AAC, das das wichtigste komprimierte Audioformat werden könnte … Aber es funktionierte nicht.

Wussten Sie, dass MP3 mit variabler (VBR) und konstanter (CBR) Bitrate geliefert wird? Die konstante Bitrate wird aufgrund der Funktionsweise des Algorithmus jedes Mal als erste codiert. Daher kann es zu ungleichmäßiger Qualität kommen, was bedeutet, dass nicht alle Töne in dieser Situation in hoher Qualität aufgenommen werden.

Da es MP3 schon lange gibt, gibt es viele Einschränkungen. Die Bitbreite beträgt 16-24 Bit. Die Abtastrate wird durch die folgenden Optionen dargestellt: 8; 11.025; 12; Sechszehn; 22.05; 24; 32; 44,1; 48. Die maximale Bitrate überschreitet 320 kbps nicht. Die maximale Anzahl von Kanälen beträgt 2. Aber wir reden immer noch über Musik, wir müssen immer noch nach Mehrkanalaufnahmen suchen.

Nun wollen wir sehen, wie MP3 codiert ist. Die Abbildung zeigt die Zeit-Frequenz-Verteilung des Tons. Gleiche Aufnahme: Audio-CD, OGG-Datei, MP3 gut codiert. Was wir beobachten ist, dass die Stücke rechts und links fast vollständig zusammenfallen. Dies bedeutet, dass die MP3-Datei fast genauso klingt wie die ursprüngliche CD-Aufnahme.

Das menschliche Gehör und seine Grenzen – Psychoakustik

Tatsache ist, dass die Hauptaufgabe der Fraunchhofer-Gesellschaft die Entwicklung psychoakustischer Modelle der menschlichen Klangwahrnehmung ist. Und hier sind viele Feinheiten. Die Hauptsache ist, dass wir keine Delfine sind.

Zweitens gibt es bestimmte Einschränkungen hinsichtlich der Anzahl der gleichzeitig wahrgenommenen Geräusche. Eine Person kann nicht mehr als 250 Töne aus 24 Bereichen gleichzeitig hören (außerdem ist die Anzahl der gleichzeitigen Töne in dem Bereich auch recht gering).

Drittens beträgt der hörbare Bereich 16 Hz bis 20 kHz und wird im Alter von 60 Jahren um fast die Hälfte reduziert. Idealerweise und während des Trainings (ja, du musst es trainieren!).

Alle Frequenzen unter 100 Hz werden nicht von den Hörzellen wahrgenommen, sondern … von der Haut. Dann werden die tiefen Wellen im Gehörgang reflektiert; Diese Wellen werden als Infrabass wahrgenommen. (Dies ist aus dem Bereich der Knochenleitung).
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Auch die Anzahl der Zellen, die Schallwellen registrieren, ist für jede unterschiedlich. Aber was ist da? Für jede Person ist ihre Anzahl im rechten und linken Ohr unterschiedlich.

Übrigens ist die Wahrnehmung jedes Ohrs unterschiedlich. Wechseln Sie die Kanäle Ihres Lieblingssongs – erhalten Sie einen neuen Sound.

Wenn Sie tiefer graben, stellt sich heraus, dass jede Schallfrequenz nur bei einer bestimmten Lautstärke wahrgenommen wird. Wenn es erreicht ist, wird die Stille durch ein scharfes und ganz anderes Geräusch ersetzt. Danach kann eine Person einen niedrigeren Ton dieser Frequenz hören.


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Digitale Audioformate: das MP3-Phänomen

Digitale Audioformate: das MP3-Phänomen

MP3 format

Das MP3-Musikformat (MPEG-1 Layer 3) ist eines der weltweit am häufigsten verwendeten digitalen Audioformate.

MP3 format

Es ist mit allen tragbaren und stationären Audiogeräten kompatibel. Im Mai 2017 kündigten die Entwickler des Formats seinen “Tod” an. Am 23. April 2017 wurde das von Technicolor und Fraunhofer IIS lizenzierte kommerzielle Programm annulliert: Das letzte im Programm enthaltene Patent lief ab und machte das Format zum Standard im öffentlichen Bereich.
Können wir sagen, dass die Tage des beliebtesten Formats gezählt sind? Die MP3-Entwicklung begann Ende der 1980er Jahre am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS). 1987 arbeiteten die Universität Erlangen-Nürnberg und das Fraunhofer IIS gemeinsam am Projekt EU147 EUREKA Digital Audio Broadcasting (DAB). Das erste Ergebnis der Arbeit der Allianz war der LC-ATC-Codec, der es ermöglichte, Stereomusik in Echtzeit zu codieren.

Der nächste Schritt war die Entwicklung eines OCF-Codierungsalgorithmus (Optimal Frequency Domain), der bereits einige Merkmale des zukünftigen MP3-Codecs aufwies. Zum ersten Mal ist es möglich, Musik in guter Qualität mit 64 kbit / s für ein Monosignal zu codieren. OCF war der Beginn des Weges zur Standardisierung MPEG (Moving Picture Expert): eine Organisation, die für die Entwicklung und Implementierung internationaler Standards für die Komprimierung und Übertragung digitaler Video- und Audioinhalte verantwortlich ist.

1989 erhielt MPEG 14 Vorschläge zur Implementierung eines Audiokodierungsstandards, sodass die Teilnehmer aufgefordert wurden, ihre Entwicklungen zu kombinieren. Dies führte zur Entstehung von vier potenziellen Kandidaten, darunter MUSICAM vom Institut für Rundfunktechnologie IRT und Philips sowie ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding), was das Ergebnis weiterer Verbesserungen des OCF Fraunhofer IIS zusätzlich zu Beiträgen ist von der Universität Hannover in Zusammenarbeit mit AT & T und Thomson.

Nach umfangreichen Tests schlug MPEG vor, MUSICAM und ASPEC zu kombinieren, um eine Familie von drei Codierungsmethoden zu erstellen: Stufe 1: eine Version von MUSICAM mit geringer Komplexität; Stufe 2 – MUSICAM-Codec; Level 3 (später MP3 genannt): basierend auf ASPEC. Die technische Entwicklung des MPEG-1-Standards wurde im Dezember 1991 abgeschlossen. 1994 stellte Fraunhofer IIS den weltweit ersten MP3-Encoder L3enc vor, und 1995 akzeptierten die Fraunhofer-Forscher einstimmig “.mp3” als Dateierweiterung für MPEG-Schicht 3 [1].

Dank des im MP3-Audioformat verwendeten Komprimierungsalgorithmus wird die Größe der Daten, die für die Wiedergabe der Aufnahme und die Sicherstellung der Tonwiedergabequalität erforderlich sind, je nach Bitrate der Aufnahme erheblich auf das 10-12-fache des Originals reduziert. . Die Bitrate bezieht sich auf die Codierungs- / Decodierungsrate eines digitalen Audiostreams. Die Klangqualität verbessert sich mit zunehmender Bitrate. Das MP3-Format weist die folgenden Bitraten auf: 32 kbit / s (sehr niedrige Qualität, nur für Sprache akzeptabel), 96 kbit / s, 128 kbit / s (mittlere Qualität), 160 kbit / s, 192 kbit / s, 256 kbit / s, 320 kbit / s (maximale optimale Qualität). Das Prinzip des Komprimierungsalgorithmus lautet wie folgt: Während des Komprimierungsprozesses analysieren die Audio-Codecs die Signale und konzentrieren sich dabei auf die hörbaren Fragmente, die für die spätere Wiedergabe oder Übertragung gespeichert werden.

Dies schließt Geräusche außerhalb des Wahrnehmungsbereichs des menschlichen Ohrs (20 bis 20.000 Hz) aus. Deshalb wird MP3 als verlustbehaftet bezeichnet. Es gibt drei Möglichkeiten, MP3-Dateien zu codieren: konstante Bitrate (CBR), variable Bitrate (VBR) und mittlere Bitrate (ABR). CBR ist der Standardverschlüsselungsmodus. In diesem Modus ist die Bitrate für die gesamte Datei konstant. Dies bedeutet, dass jeder Teil der MP3-Datei die gleiche Anzahl von Bits verwendet. Unabhängig von der Komplexität eines Musikstücks verwendet der Encoder dieselbe Bitrate, sodass die Qualität der endgültigen Datei variabel ist.

Komplexe Teile sind von geringerer Qualität als einfachere. Der Hauptvorteil dieses Modus besteht darin, dass sich die Größe der endgültigen Dateien nicht ändert und genau vorhergesagt werden kann. Beim Codieren im VBR-Modus wählt der Benutzer die gewünschte Qualität auf einer Skala von 9 (niedrigste Qualität, höchste Verzerrung) bis 0 (höchste Qualität / niedrigste Verzerrung). Der Codec versucht dann, eine bestimmte Qualität in der gesamten Datei beizubehalten, indem er die optimale Anzahl von Bits für jeden Teil der Audioaufzeichnung auswählt. Der Hauptvorteil ist die Möglichkeit, das zu erreichende Qualitätsniveau anzugeben, der wesentliche Nachteil ist jedoch die Unvorhersehbarkeit der endgültigen Dateigröße.