kann Audacity mp3 in wav konvertieren

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

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 (ein Audiokodierungsverfahren) Teil 3

MP3 ENCODING

Um Bit-konforme (Layer 1.Layer 2.Layer 3) MPEGAudio-Dateien zu generieren, haben die Mitglieder des ISO MPEG Audio-Komitees eine Referenzsimulationssoftware in C namens ISO 11172-5 entwickelt.

MP3 ENCODING

Es kann die erste Echtzeit-DSP-basierte Hardware-Decodierung von komprimiertem Audio auf einigen Nicht-Echtzeit-Betriebssystemen demonstrieren. Verschiedenes anderes MPEG-Audio wurde in Echtzeit für den digitalen Rundfunk (DAB-Radio und DVB-TV) für Verbraucherempfänger und Set-Top-Boxen entwickelt.
Später, am 7. Juli 1994, veröffentlichte die Fraunhofer-Gesellschaft den ersten MP3-Encoder namens l3enc.
Das Fraunhofer-Entwicklungsteam wählte am 14. Juli 1995 die Erweiterung .mp3 (zuvor war die Erweiterung .bit). Mit Winplay3 (veröffentlicht am 9. September 1995), dem ersten Echtzeit-Software-MP3-Player, konnten viele Menschen MP3-Dateien auf ihren eigenen PCs codieren und abspielen. Da Festplatten zu dieser Zeit relativ klein waren (z. B. 500 MB), war diese Technologie für die Speicherung von Unterhaltungsmusik auf Computern unerlässlich.
MP2, MP3 und Internet
Im Oktober 1993 tauchten MP2-Dateien (MPEG-1 Audio Layer 2) im Internet auf und wurden häufig von Xing MPEG Audio Player und später MAPlay abgespielt, das von Tobias Bading für Unix entwickelt wurde. MAPplay wurde erstmals am 22. Februar 1994 veröffentlicht und auf die Microsoft Windows-Plattform portiert.
Die einzigen MP2-Encoder-Produkte waren zunächst Xing Encoder und CDDA2WAV, ein CD-Ripper, der Audiotracks von CDs in das WAV-Format konvertiert.
Das Internet Underground Music Archive (IUMA), das oft als der Vater der Online-Musikrevolution angesehen wird, war die erste HiFi-Musikseite im Internet mit Tausenden von lizenzierten MP2-Aufnahmen, bevor MP3 und das Internet populär wurden. .
Von der ersten Hälfte des Jahres 1995 bis Ende der 1990er Jahre begann MP3 im Internet zu florieren. Die Popularität von MP3 ist größtenteils auf den Erfolg von Unternehmen und Softwarepaketen wie Winamp, das 1997 von Nullsoft veröffentlicht wurde, und Napster, das 1999 von Napster veröffentlicht wurde, zurückzuführen, und sie verstärken sich gegenseitig. Diese Programme machen es normalen Benutzern leicht, MP3-Dateien abzuspielen, zu erstellen, zu teilen und zu sammeln.
Die Debatte über das Teilen von MP3-Dateien zwischen Peers hat sich in den letzten Jahren schnell verbreitet, hauptsächlich weil die Komprimierung das Teilen von Dateien ermöglicht, unkomprimierte Dateien sind zu groß, um sie zu teilen. Da MP3-Dateien im Internet weit verbreitet sind, wurde Napster von einigen der großen Plattenlabels verklagt, um ihr Urheberrecht zu schützen (siehe Urheberrecht).
Kommerzielle Online-Musikvertriebsdienste wie der iTunes Music Store wählen häufig andere proprietäre oder DRM-fähige Musikdateiformate, um die Verwendung digitaler Musik zu kontrollieren und einzuschränken. Formate, die DRM unterstützen, werden verwendet, um urheberrechtlich geschütztes Material vor Urheberrechtsverletzungen zu schützen, aber die meisten Schutzmechanismen können auf irgendeine Weise gebrochen werden. Computerexperten können diese Methoden verwenden, um entsperrte Dateien zu generieren, die frei kopiert werden können. Eine bemerkenswerte Ausnahme ist das Windows Media Audio 10-Format von Microsoft, das noch geknackt werden muss. Wenn eine komprimierte Audiodatei gewünscht wird, muss der aufgezeichnete Audiostream komprimiert werden, und die Tonqualität wird verschlechtert.
Streaming-Audioqualität
Da MP3 ein verlustbehaftetes Komprimierungsformat ist, bietet es eine Vielzahl von Optionen für unterschiedliche “Bitraten”, dh die Anzahl der codierten Datenbits, die zur Darstellung des Audios pro Sekunde erforderlich sind. Typische Geschwindigkeiten liegen zwischen 128 kbps und 320 kbps (kbit/s). Im Gegensatz dazu beträgt die unkomprimierte Audio-Bitrate auf einer CD 1411,2 kbps (16 Bit/Sample × 44100 Samples/Sek. × 2 Kanäle).
MP3-Dateien, die mit niedrigeren Bitraten kodiert sind, werden im Allgemeinen in geringerer Qualität abgespielt. Wenn Sie eine zu niedrige Bitrate verwenden, treten während der Wiedergabe “Kompressionsartefakte” (Klänge, die in der Originalaufnahme nicht vorhanden sind) auf. Ein gutes Beispiel für Kompressionsgeräusche ist das Geräusch von komprimiertem Jubel; Aufgrund seiner Zufälligkeit und scharfen Änderungen sind Encoderfehler ausgeprägter und klingen wie Echos.

Mp3 (ein Audiokodierungsverfahren) Teil 2

mp3 3ncoding

Die MPEG-1 Audio Layer 2-Codierung begann als Digital Audio Broadcast (DAB), das von Egon Meier-Engelen an der Deutschen Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt (später bekannt als Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, German Space Center) verwaltet wurde ). )Luftzug.

mp3 encoding

Dieses Projekt wird von der Europäischen Union als EUREKA-Forschungsprojekt finanziert und sein Name ist allgemein als EU-147 bekannt. Der Studienzeitraum für EU-147 war von 1987 bis 1994.
2. Bis 1991 waren zwei Vorschläge aufgetaucht: Musicam (genannt Layer 2) und ASPEC (Adaptive Spectrum Sensing Entropy Coding). Das von Philips aus den Niederlanden, CCETT aus Frankreich und dem Institut für Rundfunktechnik aus Deutschland vorgeschlagene Musicam-Verfahren wurde aufgrund seiner Einfachheit, Fehlerrobustheit und des geringeren Rechenaufwands bei der Komprimierung hoher Qualität ausgewählt. Das auf Subband-Codierung basierende Musicam-Format ist ein Schlüsselfaktor bei der Bestimmung des MPEG-Audiokomprimierungsformats (Abtastrate, Rahmenstruktur, Header, Abtastpunkte pro Rahmen). Diese Technologie und ihre Designphilosophie sind vollständig in die Definition der Formate ISO MPEG Audio Layer I, II und später Layer III (MP3) integriert. Der Standard wurde von Leon van de Kerkhof (Schicht I) und Gerhard Stoll (Schicht II) unter der Federführung von Prof. Mussmann (Universität Hannover) entwickelt.
3. Eine Arbeitsgruppe bestehend aus Leon Van de Kerkhof aus den Niederlanden, Gerhard Stoll aus Deutschland, Yves-François Dehery aus Frankreich und Karlheinz Brandenburg aus Deutschland nahm Designideen von Musicam und ASPEC auf und fügte ihre eigenen Designideen hinzu, um ein MP3 zu entwickeln. MP3 kann eine MP2-Klangqualität von 192 kbit/s bis 128 kbit/s erreichen.
4. Alle diese Algorithmen wurden schließlich 1992 Teil der ersten Gruppe von MPEG-Standards, MPEG-1, was zu dem internationalen Standard ISO/IEC 11172-3 führte, der 1993 veröffentlicht wurde. Weitere Arbeiten zu MPEG-Audio wurden schließlich Teil des MPEG-2-Standard, eine zweite Gruppe von MPEG-Standards, die 1994 entwickelt wurde und offiziell als ISO/IEC 13818-3 bekannt ist und erstmals 1995 veröffentlicht wurde.
5. Die Kompressionseffizienz des Encoders wird im Allgemeinen durch die Bitrate bestimmt, da die Kompressionsrate von der Anzahl der Bits (: in: Bittiefe) und der Abtastrate des Eingangssignals abhängt. Es gibt jedoch häufig Produkte, die CD-Parameter (44,1 kHz, zwei Kanäle, 16 Bit pro Kanal oder 2 x 16 Bit) als Referenz für das Komprimierungsverhältnis verwenden, und das Komprimierungsverhältnis mit dieser Referenz ist normalerweise höher, was auch zeigt, dass die Komprimierung Ratio ist sehr wichtig für verlustbehaftete Komprimierungsprobleme.
6. Karlheinz Brandenburg verwendete Suzanne Vegas Song Tom’s Diner auf CD, um MP3-Komprimierungsalgorithmen zu testen. Dieses Lied wird verwendet, weil die sanfte und einfache Melodie des Lieds es einfacher macht, Störungen im komprimierten Format während der Wiedergabe zu hören. Manche bezeichnen Suzanne Vega scherzhaft als „die Mutter von MP3“. Einige ernsthaftere und kritischere Audioauszüge (Glockenspiel, Triangel, Akkordeon…) von der EBU V3/SQAM-Referenz-CD werden von professionellen Audioingenieuren verwendet, um die subjektiv wahrgenommene Qualität des MPEG-Audioformats zu beurteilen.