Vergleich und Implementierung von MP3, WAV


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Vergleich und Implementierung von MP3, WAV

WAV vs MP3

Klang besteht aus drei Elementen: Tonhöhe, Lautstärke und Klangfarbe:

WAV vs MP3

Die Tonhöhe wird durch die Frequenz der Schallwelle bestimmt, je höher die Frequenz, desto höher die Tonhöhe.
Die Lautstärke wird durch die Amplitude der Schallwelle bestimmt, je größer die Amplitude, desto lauter der Ton.
Die Klangfarbe wird durch die “Form” der Wellenform bestimmt (Klänge wie Rechteck, Dreieck und Sägezahn werden Impulswellen genannt und klingen individuell).
Eine Audiodatei ist eine Datei, die durch Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal erhalten wird. Im Allgemeinen gibt es 5 wichtige Parameter: Codierungsmethode, Anzahl der Kanäle, Abtastrate, Bittiefe und Bitrate.

Codierung: Wie dieses Format Binärdaten organisiert und wie sie komprimiert werden.
Anzahl der Kanäle: Mono-, Dual- oder 5.1-Kanäle usw.
Abtastrate: Die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde.
Bittiefe: Die Anzahl der binären Bits, die verwendet werden, um den y-Wert des Abtastpunkts zu speichern.
Bitrate – Die gewünschte Anzahl von Bits pro Sekunde für die Datei.
Wir wissen, dass es im WAV-Format keine Komprimierung gibt, daher besteht seine Codierungsmethode darin, alle abgetasteten Punkte der Reihe nach direkt in die Datei zu schreiben.

WAV-Dateigröße (B) = Anzahl der Kanäle * Abtastrate (Hz) * Bittiefe (Bit) / 8 + Größe des Datei-Headers (B, es sind 44B)

Implementierung
Wenn Sie eine MP3- oder WAV-Datei mit einem Texteditor öffnen, sehen Sie Zahlen wie diese:
4944 3303 0000 0000 3d48 5459 4552 0000
0006 0000 0032 3031 3800 5444 4154 0000
0006 0000 0032 3230 3300 5449 4d45 0000
0006 0000 0031 3430 3600 5052 4956 0000
168e 0000 584d 5000 3c3f 7870 6163 6b65
7420 6265 6769 6e3d 22ef bbbf 2220 6964
3d22 5735 4D30 4D70 4365 6869 487A 7265
537A 4E54 637A 6B63 3964 223F 3E0A 3A78
6D70 6D65 7461 2078 6D6C 6E78 3D22
6F62 653A 6574 612F
5249 4646 2e3d 0e05 5741 5645 666d 7420
1200 0000 0300 0200 44ac 0000 2062 0500
0800 2000 0000 6461 7461 a026 0e05 8089
00bc 00e8 f0bb c09e 8dbc 00c2 87bc 80f1
d3bc 8063 ccbc c030 fcbc 8012 f4bc 20bb
13bd e051 0fbd c0b0 2dbd 6079 28bd 4012
46bd 6032 40bd c0e3 5dbd 6040 57bd c015
7cbd e035 74bd b058 8dbd 50e2 88bd f0a7 9dbd e0dd 98bd 70d3 acbd e0a9 a7bd
d043 b8bd b0da b2bd
00e3 c4bd 605c bfbd
Das obige ist das mp3/wav-Format desselben Songs. Was ist der Unterschied zwischen ihnen?

WAV
Struktur
Dateikopf
Das WAV-Format folgt dem RIFF Resource Interchange File Format, also ist das WAV-Format eigentlich eine dreischichtige Beziehung, die hier vereinfacht wird. Sein Datei-Header-Format ist wie folgt:

Adressieren Sie Inhalte vom Carving-Typ
00H-03H 4 Zeichen * 4 Flag für den Austausch von RIFF-Ressourcendateien
04H-07H 4 unsigned int Die Anzahl der Bytes von der nächsten Adresse bis zum Ende der Datei.
08H-0BH 4 Zeichen * 4 WAV-Datei WAVE-Logo
0CH-0FH 4 Zeichen * 4 fmt Wave-Datei-Flag, die letzte Ziffer ist 0x20 Leerzeichen
10H-13H 4 unsigned int Die Größe des Subchunk-Dateiheaders. Für das WAV-Subfragment ist der Wert 0x10.
14H-15H 2 kurz ohne Vorzeichen Formattyp, wenn der Wert 1 ist, bedeutet dies, dass die Daten lineare PCM-Codierung sind
16H-17H 2 kurze vorzeichenlose Anzahl von Kanälen
18H-1BH 4 int unsigned Abtastrate
1CH-1FH 4 int unsigned Wavefile Bytes pro Sekunde = Abtastrate Bittiefe PCM / 8 Kanäle
20H-21H 2 kurze vorzeichenlose DATA-Datenblockeinheitslänge = Anzahl der Kanäle * PCM-Bittiefe / 8
22H-23H 2 kurze vorzeichenlose Bittiefe PCM
24H-27H 4 Zeichen * 4 Datenstempeldaten
28H-2BH 4 unsigned int Gesamtlänge des Datenteils (Bytes)
struct WAVHeader
{ Zeichen RIFF[ 4 ]; ///Ressourcendatei-Austausch-Flag RIFF unsigned LEN; ///Anzahl Bytes von der nächsten Adresse bis zum Ende der Datei char WAV[ 4 ]; ///WAV-Datei-Flag WAVE char FMT [ 4 ]; ///FMT-Dateizeiger winken, letzte Ziffer ist 0x20 Leerzeichen unsigned SubchunkSize; ///Die Größe des Sub-Chunk-Dateiheaders, für WAV ist dieser Sub-Chunk der Wert 0x10 DATATYPE short unsigned; / //Formattyp, wenn der Wert 1 ist, bedeutet dies, dass die Daten vorzeichenlose lineare PCM-Codierung short CH sind; ///Anzahl der vorzeichenlosen Kanäle F; ///Vorzeichenlose Abtastrate BYTERATE; ///Anzahl der Bytes pro Sekunde der Wave-Datei = Abtastrate*PCM-Bittiefe/8*Anzahl der vorzeichenlosen Kanäle

kurz DATAUNITLEN; ///Länge der Datenblockeinheit = Kanalnummer * PCM-Bittiefe / unsigned 8 short BITDEPTH; ///PCM-Bittiefenzeichen DATA[ 4 ]; ///Unsigned data mark data DATALEN ; ///Gesamtlänge des Datenabschnitts (Bytes) };


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Vergleich und Implementierung von MP3, WAV

Vergleich und Implementierung von MP3, WAV

WAV vs. MP3

Ein mp3 hat 320 kbps, 44100 Hz, was bedeutet das?

WAV vs. MP3

44100 Hz repräsentiert die Abtastrate des Signals. Das sogenannte Sampling besteht darin, in jeder Zeiteinheit den Wert y der Schallwelle zum aktuellen Zeitpunkt zu erhalten. Sampling ist der Prozess der Diskretisierung kontinuierlicher Daten (Umwandlung eines analogen Signals in ein digitales Signal).
Bildquelle

Das oben erwähnte Abtastverfahren wird als PCM (Pulse Code Modulation) bezeichnet. Gemäß dem Nyquist-Shannon-Abtastgesetz muss die Abtastrate mindestens das Doppelte der höchsten Zielfrequenz betragen. Der Hörbereich des menschlichen Ohrs beträgt etwa 20 Hz bis 20.000 Hz (wenn Sie neugierig sind, wie laut Sie hören können, können Sie hier klicken, um Ihre Ohren zu testen), obwohl Aufnahmesoftware oft eine Option von 48.000 Hz hat, aber wir können mit Sicherheit schließen : 44100 Hz kann fast alle unsere Anforderungen erfüllen, höher ist nur eine Verschwendung von Speicher und CPU. Mehr als 48.000 Samples sind für das menschliche Ohr bedeutungslos, was 24 Bildern pro Sekunde in einem Film entspricht. 44100 Hz ist die Standard-Samplerate für fast alle veröffentlichten Musiktitel. Bei Stimmen und vielen Instrumenten sind hochfrequente Klänge tatsächlich Rauschen, sodass hohe Abtastraten manchmal die Klangqualität verschlechtern können (weshalb wir den Equalizer anpassen müssen).

320 kbps stellt Ihre Bitrate/Bitrate dar, was die Abkürzung für Kilobit pro Sekunde ist, was die Größe der Daten darstellt, die zur Beschreibung von Ton verwendet werden. Bei einer CD (unkomprimierte Audiodatei) beträgt die Bitrate 1411,2 kbps, und die mp3-Tonqualität zum Erreichen von CD-Qualität sollte höher als 128 kbps / 44100 Hz sein (128 kbps kann als die häufigste Bitrate bezeichnet werden). Im Allgemeinen bedeutet eine höhere Zahl eine bessere Qualität. Die Qualität hängt von vielen Faktoren ab (z. B. dem Verschlüsselungsalgorithmus). Oft brauchen wir keine zu hohe Bitrate: Unser Gerät kann mp3 und CD ohne Unterschied abspielen (Sound/Soundkarte ist normal).

Ein wav ist 44100 Hz 16-Bit-Stereo oder 22050 Hz 8-Bit-Mono, was bedeutet das? Stereo/Mono bezieht sich auf Dual/Mono. Bei monophonen Sounddateien sind die Sample-Daten eine 8-Bit-Short-Integer (short int 00H-FFH); Bei Zweikanal-Stereo-Sounddateien sind alle Sample-Daten eine 16-Bit-Ganzzahl (int) und die oberen acht Bits (linker Kanal) und die unteren acht Bits (rechter Kanal) repräsentieren jeweils die beiden Kanäle.

Schall ist eine mechanische Welle, die durch die Vibration eines Objekts erzeugt wird und zur Ausbreitung ein Medium benötigt. Im Wesentlichen ist ein Klang also eine Wellenform auf einer Achse über der Zeit.

MP3-zu-wav-Konverter

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Mp3 to Wav Converter

MP3 in wav

MP3 to WAV converter

Das Konvertieren einer MP3-Datei in eine WAV-Datei ist wirklich einfach. Höchstwahrscheinlich wurde die MP3-Datei selbst aus einer WAV-Datei codiert.

Konvertieren Sie von Wav in MP3

Tatsächlich begann diese ganze Angelegenheit der Komprimierung ins mp3-Format mit der Suche, um Platz zu sparen, ohne an Qualität zu verlieren. Warum willst du Platz sparen? Erstens, um die Musikdatei in Tagen mit geringer Bandbreite über das Internet streamen zu können, und zweitens, um Platz zu sparen, wenn die Kapazität der verfügbaren Festplatten ziemlich begrenzt war. Die Technologie existierte überhaupt nicht, weder im Internet noch auf Festplatten, die wir heute haben.

Was bringt es, ein mp3 wieder in ein wav zu konvertieren?

Die MP3-Datei muss Informationen aus der ursprünglichen WAV-Datei verworfen haben, und diese Informationen werden nicht wiederhergestellt, wenn wir die umgekehrte Konvertierung durchführen, in diesem Fall von MP3-Datei in WAV.
Erinnern wir uns an das oben Gesagte: Es war notwendig, die Größe zu reduzieren, und um dies zu erreichen, wurde mithilfe der Psychoakustik herausgefunden, welche Informationen redundant sind oder verworfen werden können, ohne dass dies einen “hörbaren” Verlust für den Menschen bedeutet.

Das mp3-Audioformat gilt aus diesem Grund als verlustbehaftet, da es Informationen verwirft, um es zu komprimieren. Und diese Informationen können nicht abgerufen werden, wenn wir die umgekehrte Konvertierung durchführen.

Sicher, es wurden viele Experimente durchgeführt, die gezeigt haben, dass 99 % der Leute eine komprimierte 192-kb-MP3-Datei nicht von der ursprünglichen WAV-Datei unterscheiden können, also würde eine erneute Konvertierung der MP3-Datei in WAV eine WAV-Datei erzeugen, die von der ursprünglichen WAV-Datei nicht zu unterscheiden ist Vergleichen Sie es mit der ursprünglichen wav.

MP3-zu-WAV-Konverter mit Mp4Gain

Mp4Gain ist neben einem sehr modernen und effizienten Normalizer (der effizienteste in der Tat) auch ein sehr effizienter Konverter. Daher können Sie Mp4Gain verwenden, um mp3 in wav umzuwandeln und hervorragende Ergebnisse zu erzielen.

Was unterscheidet MP3 von AAC? Teil 3

Was unterscheidet MP3 von AAC? Teil 3

AAC or MP3

WAV-Audiodatei

M4A vs MP3

WAV ist ein Waveform-Audioformat, eine hochwertige Audiodatei, die oft wie eine CD verwendet wird. WAV-Dateien sind nicht komprimiert und nehmen daher mehr Speicherplatz ein als MP3 oder AAC.

Da WAV-Dateien nicht komprimiert sind (als „verlustfreies“ Format bezeichnet), enthalten sie mehr Daten, was zu einem besseren, subtileren und detaillierteren Klang führt. Eine WAV-Datei erfordert normalerweise 10 MB Audio pro Minute. Zum Vergleich: MP3 benötigt etwa 1 MB pro Minute.

WAV-Dateien werden von Apple-Geräten unterstützt, aber nur von Audiophilen verwendet.

WMA-Audiodatei
WMA steht für Windows Media Audio und ist ein Dateityp, der von der Microsoft Corporation populär gemacht wurde, die ihn erfunden hat. Es ist das Standardformat, das von Windows Media Player auf Mac und PC verwendet wird. Es konkurriert mit den Formaten MP3 und AAC und bietet Komprimierung und ähnliche Dateigrößen wie diese Formate. Nicht kompatibel mit iPhone und iPad.

AIFF-Audiodatei
AIFF steht für Audio Interchange File Format. Ein weiteres unkomprimiertes Audioformat, AIFF, wurde Ende der 1980er Jahre von Apple erfunden. Wie WAV benötigt es etwa 10 MB Speicherplatz pro Minute Musik. Da Audio nicht komprimiert wird, ist AIFF ein qualitativ hochwertigeres Format, das von Audiophilen und Musikern bevorzugt wird. Da es von Apple erfunden wurde, ist es mit Apple-Geräten kompatibel.

Apple Lossless Audiodatei
Eine weitere Erfindung von Apple, der Apple Lossless Audio Codec (ALAC), ist der Nachfolger von AIFF. Es wurde 2004 veröffentlicht und war ursprünglich ein proprietäres Format. Apple hat es 2011 zu Open Source gemacht. Apple Lossless gleicht kleinere Dateigrößen mit besserer Klangqualität aus. Seine Dateien sind in der Regel etwa 50 % kleiner als unkomprimierte Dateien, weisen jedoch weniger Klangqualitätsverlust auf als MP3 oder AAC.

FLAC-Audiodatei
Free Lossless Audio Codec) ist ein Open-Source-Audioformat, das bei Audiophilen beliebt ist. Sie können die Dateigröße um 50-60 % reduzieren, ohne die Audioqualität zu stark zu beeinträchtigen. FLAC wird auf iTunes- oder iOS-Geräten nicht unterstützt, funktioniert aber mit anderer Software, die auf Ihrem Gerät installiert ist.