Dateien mit digitalisiertem Audio


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Dateien mit digitalisiertem Audio

Digital 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.

DIGITAL AUDIO

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.


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Missverständnisse über digitales Audio

Missverständnisse über digitales Audio

Digital Audio

Je höher die Bitrate, desto besser die Spur

Dies ist nicht immer der Fall. Lassen Sie mich zunächst daran erinnern, welche Bitrate t (Bitrate statt Bitterkeit). Tatsächlich ist dies die Datenrate in Kilobit pro Sekunde während der Wiedergabe. Das heißt, wenn wir die Größe der Spur in Kilobit nehmen und durch ihre Dauer in Sekunden dividieren, erhalten wir ihre Bitrate, den Aufruf. Dateibasierte Bitrate (FBR), die sich normalerweise nicht zu stark von der Bitrate des Audiostreams unterscheidet (der Grund für die Unterschiede ist das Vorhandensein von Metadaten auf der Spur: Tags, “eingebettete” Bilder usw.) .

Digital audio

Nehmen wir nun ein Beispiel: Die auf einer normalen Audio-CD aufgezeichnete unkomprimierte PCM-Audio-Bitrate wird wie folgt berechnet: 2 (Kanäle) × 16 (Bits pro Abtastung) × 44100 (Abtastungen pro Sekunde) = 1411200 (bps) ) = 1411.2 kbps … Lassen Sie uns nun den Track mit einem verlustfreien Codec (“verlustfrei” – “verlustfrei”, dh einem, der nicht zu Datenverlust führt), zum Beispiel dem FLAC-Codec, greifen und komprimieren. Infolgedessen erhalten wir eine niedrigere Bitrate als das Original, aber die Qualität bleibt unverändert. Hier ist deine erste Gegenargumentation.

Hier ist noch etwas hinzuzufügen. Die verlustfreie Komprimierungsausgangsbitrate kann sehr unterschiedlich sein (ist jedoch im Allgemeinen niedriger als bei unkomprimiertem Audio). Dies hängt von der Komplexität des komprimierten Signals bzw. von der Datenredundanz ab. Einfachere Signale werden also besser komprimiert (dh wir haben eine kleinere Dateigröße bei gleicher Dauer => niedrigere Bitrate), und komplexere Signale sind schlechter. Deshalb hat verlustfreie klassische Musik eine niedrigere Bitrate als beispielsweise Rock. Es muss jedoch betont werden, dass die Bitrate hier in keiner Weise ein Indikator für die Qualität des Klangmaterials ist.

Lassen Sie uns nun über verlustbehaftete Komprimierung sprechen. Zunächst müssen Sie verstehen, dass es viele verschiedene Encoder und Formate gibt, und selbst innerhalb desselben Formats kann sich die Codierungsqualität für verschiedene Encoder unterscheiden (z. B. QuickTime AAC-Codierungen sind viel besser als veraltete FAAC), ganz zu schweigen von der Überlegenheit von moderne Formate (OGG Vorbis, AAC, Opus) in MP3. Einfach ausgedrückt, von zwei identischen Spuren, die von verschiedenen Encodern mit derselben Bitrate codiert wurden, klingen einige besser und andere schlechter.

Es gibt auch eine Aufwärtskonvertierung. Das heißt, Sie können einen Titel im MP3-Format mit einer Bitrate von 96 kbps aufnehmen und in MP3 mit 320 kbps konvertieren. Die Qualität wird sich nicht nur nicht verbessern (schließlich können Daten, die während der vorherigen 96-kbit / s-Codierung verloren gegangen sind, nicht zurückgegeben werden), sondern auch noch schlechter werden. Es ist erwähnenswert, dass bei jeder verlustbehafteten Codierungsstufe (bei jeder Bitrate und jedem Codierer) eine gewisse Verzerrung in das Audio eingeführt wird.

Und noch mehr. Es gibt noch eine Nuance. Wenn beispielsweise die Bitrate eines Audiostreams 320 kbit / s beträgt, bedeutet dies nicht, dass die 320 kbit / s genau in dieser Sekunde codiert wurden. Dies ist typisch für die Codierung mit konstanter Bitrate und für Fälle, in denen eine Person in der Hoffnung auf höchste Qualität eine zu hohe konstante Bitrate erzwingt (z. B. Einstellen von CBR auf 512 kbps für Nero AAC ). Wie Sie wissen, wird die Anzahl der einem bestimmten Rahmen zugewiesenen Bits durch das psychoakustische Modell reguliert. Falls der zugewiesene Betrag jedoch viel niedriger als die eingestellte Bitrate ist, wird auch die Bitablagerung nicht gespeichert (Begriffe siehe Artikel “Was ist CBR, ABR, VBR?”) – Als Ergebnis erhalten wir nutzlose “Null-Bits”, die die Frame-Größe einfach auf die gewünschte “umbrechen” (dh die Größe des Streams auf die angegebene Größe erhöhen). Dies ist übrigens leicht zu überprüfen: Komprimieren Sie die resultierende Datei mit einem Aktenschrank (vorzugsweise 7z) und betrachten Sie das Komprimierungsverhältnis – je mehr, desto mehr Null-Bits (da sie zu Redundanz führen), desto mehr Speicherplatz wird verschwendet.

Verlustbehaftete Codecs (MP3 und andere) können mit moderner elektronischer Musik umgehen, aber klassische (akademische), Live- und Instrumentalmusik nicht effizient codieren.
Die “Ironie des Schicksals” ist hier, dass tatsächlich alles genau das Gegenteil ist. Wie Sie wissen, folgt akademische Musik in den allermeisten Fällen melodischen und harmonischen Prinzipien sowie der Instrumentalkomposition. Aus mathematischer Sicht führt dies zu einer relativ einfachen harmonischen Komposition der Musik.