Tag: ist digitales Audio wie optisch

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Digitale Audioformate: So wählen Sie das beste aus (Teil 2)

Je höher die Bitrate, desto besser die Klangqualität. Bei einer Bitrate von 128 Kilobit pro Sekunde benötigen fünf Minuten Musik beispielsweise nur etwa fünf Megabyte auf einer Festplatte oder einem Flash-Laufwerk. Es wird angenommen, dass die optimale Bitrate zum Speichern von MP3-Musikdateien 256 oder 320 Kilobit pro Sekunde beträgt.

Ein weiteres beliebtes verlustbehaftetes Komprimierungsformat ist OGG Vorbis. Im Gegensatz zu MP3 war es ursprünglich kostenlos und Open Source, sodass es bei unabhängigen Entwicklern schnell an Beliebtheit gewann. In Bezug auf die Qualität ist es MP3 in keiner Weise unterlegen, obwohl es ein eigenes psychoakustisches Modell für die Dateikomprimierung verwendet.

WMA ist ein verlustbehaftetes Audiokomprimierungsformat, das von der Microsoft Corporation entwickelt wurde. Es kann auf jedem Windows-Betriebssystem gefunden werden, ist aber bei Benutzern nicht sehr beliebt. Ein weiterer relativ häufiger verlustbehafteter Audiokomprimierungscodec ist AAC, der sich von MP3 durch einen geringfügig geringeren Qualitätsverlust bei gleicher Bitrate unterscheidet.

Audio-Codecs für Musikliebhaber
Neuere Formate bieten verlustfreie Audiokomprimierung. Am beliebtesten bei Benutzern ist das kostenlose FLAC-Format, das 2001 eingeführt wurde. FLAC eignet sich perfekt zum Archivieren Ihrer Audiosammlung sowie zum Hören von Musik auf hochwertigen Tonwiedergabegeräten.

In sogenannten verlustfreien Codecs können codierte Daten immer bitgenau abgerufen werden. Die Codierung erfolgt nach einem mathematischen Schema: In den Anfangsdaten wird eine bestimmte Regelmäßigkeit gefunden, und unter Berücksichtigung dieser Regelmäßigkeit wird eine zweite Sequenz erzeugt, die das Original vollständig beschreibt.

Das zweitbeliebteste verlustfreie Komprimierungsformat ist Monkey’s Audio, das als kostenlose Software für Microsoft Windows vertrieben wird. Das WavPack-Format unterstützt Mehrkanal-Streaming und ein etwas besseres Komprimierungsverhältnis. Apple hat 2004 seinen eigenen verlustfreien ALAC-Codec eingeführt, der FLAC ähnelt.

Digitales Audio hat gegenüber analogen Dateien enorme Vorteile. Der Benutzer kann sein Material unendlich lange speichern und replizieren, ohne die ursprüngliche Qualität zu verlieren. Gleichzeitig ist das Speichern der “Ziffer” kostengünstiger, da sie im Gegensatz zu einer Sammlung von Datensätzen oder Kassetten viel weniger Platz beansprucht.
Somit kann ein leistungsstarker ZIP-Archivierer eine WAV-Datei nur um 10 bis 20% komprimieren, während FLAC für die meisten Audiodateien Komprimierungsraten von 30 bis 50% erreicht. Gleichzeitig ermöglicht der Audio-Codec die Wiederherstellung teilweise beschädigter Daten, und der Decodierungsprozess selbst ist für die Prozessorressourcen sehr anspruchslos.

Um Ihre Musiksammlung zu archivieren, ist es jetzt optimal, verlustfreie Komprimierungsformate zu verwenden, z. B. FLAC, das mit den meisten Playern kompatibel ist. Zum Speichern von Hörbüchern, bei denen keine hohe Wiedergabetreue des Originaltons erforderlich ist, können Sie jedoch billigere MP3- oder OGG-Dateien verwenden.

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Digitale Audioformate: So wählen Sie das beste aus

Die meisten Benutzer speichern Musik und andere Audiodateien in verschiedenen digitalen Formaten. Es gibt ungefähr hundert digitale Audiokodierungsalgorithmen, aber alle haben ihre eigenen Eigenschaften. Welches Format wählen Sie zum Speichern Ihrer Heim-Audiosammlung und warum verliert die bekannte MP3-Datei an Popularität?

Analoges Audio ist eine Welle. Fast jeder Prozess in unserer Welt kann mit Mathematik beschrieben werden. Digitales Audio ist die Beschreibung einer analogen Wellenform unter Verwendung einer Folge von Zahlen. Beispielsweise werden mehr als 44.000 digitale Werte verwendet, um eine Sekunde Musik auf einer CD zu digitalisieren.
Wie digitaler Sound geboren wurde
Die theoretischen Grundlagen des digitalen Klangs im Jahr 1928 wurden von Harry Nyquist in seiner Arbeit “Bestimmte Probleme in der Theorie der telegraphischen Übertragung” gelegt, in der erstmals die “Breite” der Kommunikationsleitung für die Übertragung eines Signals bestimmt werden konnte Puls ohne Verzerrung. Unabhängig vom Amerikaner veröffentlichte der sowjetische Wissenschaftler Vladimir Kotelnikov 1933 ähnliche Studien.

Kotelnikov und Nyquist entdeckten unabhängig voneinander, dass die Wiederherstellung eines analogen Signals unter Verwendung eines bestimmten mathematischen Algorithmus aus diskreten Abtastwerten, dh fragmentarischen Daten, garantiert werden kann. Anstelle der vollständigen Daten können Sie aus wirtschaftlichen Gründen nur einen kleinen Teil codieren und dann das Original wiederherstellen.

Sie begannen, analogen Klang mittels Pulscodemodulation zu digitalisieren. Diese Technologie ist bis heute am weitesten verbreitet. Die Schallwelle wird durch drei aufeinanderfolgende Vorgänge in Zahlen umgewandelt: Zeitabtastung, Amplitudenquantisierung und endgültige Codierung. Batteriekalibrierung: So verlängern Sie die Lebensdauer des Smartphones

Was ist Probenahme? Dies ist eine Stichprobe von Werten in regelmäßigen Zeitintervallen. Der Algorithmus liest die Pegel der analogen Wellenform mit einer unglaublichen Geschwindigkeit: 44.100 Lesungen pro Sekunde für den CD-Standard. Dieser Indikator wird als Abtastrate bezeichnet. Beispielsweise ist Audio in Filmen auf eine Abtastrate von 48.000 Hertz standardisiert.

Um diese Geschwindigkeit zu erreichen, werden alle Werte leicht auf zuvor berechnete Werte gerundet. Dieser Vorgang wird als Quantifizierung bezeichnet. Je öfter der Algorithmus die Messwerte liest, desto besser klingt die digitale Aufzeichnung. Ein mikroskopischer Quantifizierungsfehler ist jedoch unvermeidbar.

Computer verwenden Speicher zum Speichern von Informationen – Milliarden winziger elektrischer Schalter, die sich nur in zwei Positionen befinden können: Ein oder Aus. Die Position eines dieser Schalter ist etwas informativ. Der CD-Standard bietet 16 Bit für Audio, was 65.536 verschiedene Werte für die Codierung bietet.

Wie unterscheiden sich digitale Audioformate?
Digitaler Ton ist eine sehr lange Folge von Zahlen. Diese Nummern können jedoch auf unterschiedliche Weise codiert werden. Auf einer CD werden beispielsweise Musikdateien im WAV-Format gespeichert. Das Hauptproblem besteht darin, dass es zu viel Platz beansprucht, da alle Informationen ohne Verwendung von Komprimierungsalgorithmen digitalisiert werden.

Um den Platzbedarf zu reduzieren, wurden mathematische Algorithmen erfunden – Audio-Codecs, die digitale Audiodaten nach bestimmten psychoakustischen Modellen komprimieren. Es gibt jedoch zwei Haupttypen der Komprimierung: verlustfreie Komprimierung und verlustbehaftete Komprimierung.

Das bekannteste verlustbehaftete Komprimierungsformat ist MP3. Die Entwickler haben sich darauf verlassen, dass das menschliche Ohr nicht perfekt ist und viele redundante Informationen in unkomprimiertem Ton übertragen werden. Der Algorithmus unterteilt das gesamte Frequenzspektrum in kleine Teile und eliminiert dann Geräusche, die vom Menschen praktisch nicht wahrgenommen werden.

Die Qualität von MP3-Dateien ist im Vergleich zum Original unwiederbringlich beeinträchtigt, aber die Datei selbst kann zehnmal “leichter” sein als das Original. In diesem Fall kann der Benutzer den Komprimierungsgrad der Datei auswählen. Dafür gibt es eine Bitrate; In der Tat ist dies der Platz, der benötigt wird, um eine Sekunde Musik zu speichern.

Dateien mit digitalisiertem Audio

Audiodateien, in denen die ursprüngliche kontinuierliche (“analoge”) Wellenform als Folge von kurzen diskreten Werten der Amplituden des Tonsignals aufgezeichnet wird, gemessen (“ausgewählt”) in gleichen Zeitintervallen und mit einem Intervall sehr klein zwischen ihnen.

Das Ersetzen eines kontinuierlichen Signals durch eine Folge seiner Werte wird als Abtastung bezeichnet, und diese Form der Aufzeichnung ist ein Impulscode. Die Hardware-Implementierung der digitalen Audioverarbeitung besteht darin, dass ein Analog-Digital-Wandler (ADC) ein analoges Signal in einen Satz digitaler Messungen umwandelt und während der Wiedergabe ein Digital-Analog-Wandler (DAC) den umgekehrten Prozess ausführt: ein digitales Signal in ein analoges umwandeln. Es gibt zwei Arten von Dateien mit digitalisiertem Audio: Header und kein Header.

Dateien mit Musiknotation (Songdatei, Musikdatei): Audiodateien, die eine Folge von Befehlen enthalten, die angeben, welche Note und von welchem ​​Instrument und wie lange sie zu einem bestimmten Zeitpunkt abgespielt werden sollen. Das Format kann die gleichzeitige Ausführung mehrerer Musikinstrumente vorsehen, in diesem Fall spricht es von der entsprechenden Anzahl von Stimmen.
Bearbeiten Sie grundlegende Standards für Mehrkanal-Audio

Dolby Stereo ist ein Standard für die digitale Filmtonaufnahme- / Wiedergabetechnologie für Kinos, mit dem vier Kanäle in zwei Filmtonspuren codiert werden können: links, in der Mitte, rechts und hinten. Das vom Film gelesene Signal wird vom Decoder in vier Kanäle umgewandelt, wodurch ein Surround-Sound-Effekt erzielt wird. Ohne Decoder wird der Ton als normales Zweikanal-Stereo abgespielt. Der Standard wurde 1976 von Dolby Laboratories vorgeschlagen.

DDS (Dolby Surround Sound) ist ein Standard für die digitale Aufnahme / Wiedergabe von Filmtonspuren im Frequenzbereich 100-7000 Hz für Heimkinosysteme. Der Standard ermöglicht die Codierung von drei Kanälen in zwei Soundtracks eines Films: links, rechts und hinten. Das vom Film gelesene Signal wird in drei Kanäle decodiert. Ohne Decoder wird der Ton als normales Zweikanal-Stereo abgespielt. Der Standard wurde 1982 von Dolby Laboratories vorgeschlagen.
DPL (Dolby Surround Pro Logic) ist eine Weiterentwicklung des DDS-Standards für Heimkinosysteme mit drei bis vier Tonkanälen: links, Mitte, rechts und Surround. Der Standard wurde 1987 von Dolby Laboratories vorgeschlagen.
Dolby Digital ist ein Standard zum Codieren / Decodieren von 6-Kanal-Audioaufnahmen (5 + 1) im Bereich von 20 Hz bis 20 kHz: 5 Surround-Kanäle und ein Niederfrequenzkanal (Subwoofer). Der Standard wurde 1992 von Dolby Laboratories vorgeschlagen. Der Frequenzbereich der fünf Kanäle beträgt 3 Hz bis 20 kHz, der Subwoofer 3 Hz bis 120 kHz.
Dolby Digital AC3 ist eine Ergänzung zum Dolby Digital-Standard mit einem Schema, das eine Komprimierungsdichte für Audioaufnahmen von 12: 1 oder mehr bei einer Bitrate von 64 bis 640 Kbit / s bei hoher Wiedergabequalität bietet.
Dolby Surround AC3 ist eine vereinfachte Version des Dolby Digital-Heimkino-Standards mit reduzierten Bitraten.
DTS (Digital Theatre System) ist ein Standard für Sechs-Kanal-Tonaufnahmen (5 + 1) auf Musik-DVDs in der Nähe von Dolby Digital mit einem niedrigeren Komprimierungsverhältnis (4: 1) und einer schnelleren Datenrate. hoch (Bitrate – 882 Kbps). Aus diesem Grund zeichnet es sich neben der Verwendung eines perfekten Komprimierungsalgorithmus durch eine qualitativ hochwertige Tonaufnahme und -wiedergabe aus. Die Aufnahme verwendet eine Abtastrate von 48 kHz und ist damit der DVD-Audio-Standard mit der höchsten Qualität, der jemals aufgenommen wurde.
Dolby Pro Logic II ist eine Weiterentwicklung des Dolby Surround Pro Logic-Standards, der normalen Stereoklang in sechs Kanäle unterteilt: 5 + 1.
Dolby Pro Logic Iix ist eine Weiterentwicklung des Dolby Surround Pro Logic-Standards, der die Zerlegung von Stereoklang in 7 (6 + 1) oder 8 Kanäle (7 + 1) ermöglicht. Mögliche Dekodierungsmodi: Film: Spiegeln des mittleren oder hinteren Kanals; Spiel (Spielen): Das Signal wird auch an die “neuen Kanäle” gesendet. Musik).
Dolby Digital EX ist eine Heimkino-Variante des Dolby Pro Logic Iix-Standards.
Dolby Digital Surround EX ist eine erweiterte Version von bis zu 7 Kanälen (6 + 1) des Dolby Digital Surround-Standards, bei der es einen zusätzlichen hinteren Kanal (hinten) gibt, der den mittleren Kanal verdoppelt, wenn der Ton im 5 + 1-Format aufgenommen wird. Wenn der Ton im 6 + 1-Format aufgenommen wird, wird der zusätzliche Kanal zu einem vollständigen Surround-Kanal.
DTS-ES ist ein Analogon zum von DTS entwickelten Dolby Digital EX-Standard. Mit dieser Option können Sie Audio in den Formaten 6 + 1 und 7 + 1 codieren und im DTS-Format (5 + 1) codiertes Audio in 7 (6 + 1) oder 8 (7 + 1) Kanäle zerlegen.