MP3-Audioformat. Was ist die Bitrate?


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MP3-Audioformat. Was ist die Bitrate?

Mp3

2. MP3 (CBR, VBR, ABR)

Mp3

MP3 ist derzeit das am weitesten verbreitete und am weitesten verbreitete verlustbehaftete komprimierte digitale Audioformat.Es wurde oben erklärt und wird hier nicht wiederholt.

CBR (konstante Bitrate)

CBR ist das älteste und einfachste MP3-Codierungsverfahren (Komprimierung). Wenn diese Methode zum Kodieren verwendet wird, ist die Bitrate der gesamten Datei gleich, mit anderen Worten, die von der MP3-Datei verwendete Bitrate pro Sekunde ist gleich. Obwohl die Musikdatei Abschnitte unterschiedlicher Komplexität aufweist, hält der Encoder die Bitrate immer konstant, es sei denn, Sie verwenden die höchste Tonqualität, da sonst die Tonqualität der verschiedenen Abschnitte der MP3-Datei unterschiedlich ist. Je komplexer die Passage, desto schlechter die Tonqualität. Der größte Vorteil besteht darin, dass die Dateigröße festgelegt ist, was für die Berechnung des Speicherplatzes praktisch ist.

VBR (Variable Bitrate, Variable Bitrate)

VBR ist ein MP3-Komprimierungsverfahren mit variabler Kodierungsrate. Sein Prinzip besteht darin, den komplexen Teil eines Songs mit einer hohen Bitrate und den einfachen Teil mit einer niedrigen Bitrate zu codieren. Durch diese dynamische Anpassung der Codierrate kann die Klangqualität verbessert werden. zusätzlich erhalten und die Größe der Datei. Der Hauptvorteil besteht darin, dass der gesamte Song ungefähr unseren Anforderungen an die Klangqualität entsprechen kann. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass die Größe der komprimierten Datei während der Codierung nicht abgeschätzt werden kann.

Die meisten veröffentlichten MP3-Player unterstützen jetzt VBR, aber obwohl einige Geräte Songs im VBR-Format abspielen können, können sie die Spielzeit nicht korrekt anzeigen. Heutzutage ist viel hochwertige MP3-Musik in VBR kodiert.

ABR (durchschnittliche Bitrate, durchschnittliche Bitrate)

ABR ist ein Interpolationsparameter von VBR. Es ist ein Codierungsverfahren, das auf der Basis von VBR entwickelt wurde. Dieser Kodierungsmodus wurde für die große Dateigröße von CBR und die variable Größe der von VBR generierten Dateien erstellt. ABR liegt innerhalb der angegebenen Dateigröße, wobei alle 50 Frames (ca. 1 Sekunde für 30 Frames) als Segment, niederfrequente und unempfindliche Frequenzen relativ wenig Traffic, hochfrequente und große dynamische Performance High Traffic nutzen, die genutzt werden können als VBR und CBR Ein Kompromiss.


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Was ist Bitrate? Kenntnisse des Audioformats MP3.

Was ist Bitrate? Kenntnisse des Audioformats MP3.

mp3

Digitale Audioformate sind Audiosignale, die in digitaler Form aufgezeichnet, verarbeitet und wiedergegeben werden.

MP3

Das Aufkommen digitaler Audioformate dient dazu, die Anforderungen an High-Fidelity-Wiedergabe, -Speicherung und -Übertragung zu erfüllen. Einfach ausgedrückt, hatten frühe analoge Audioformate Probleme mit Wiedergabeverzerrungen und Störungen aufgrund von Medienverschleiß. Seit dem Aufkommen der CD sind Audiodateien im digitalen Format populär geworden, aber es ist ein weiteres Problem aufgetreten: die Begrenzung des Speichervolumens, und die CD weist immer noch das Phänomen des Verschleißes auf. Das Speichern auf Festplatte (relativ längere Speicherzeit) ist keine gute Lösung, wenn Speichermedien (hauptsächlich Festplatten) zu diesem Zeitpunkt noch teuer sind. Der Aufstieg des Internets hat eine Notwendigkeit für die Übertragung von Dateien über große Entfernungen geschaffen. Unter der Einschränkung der Bandbreite ist die Forderung, die Dateigröße zu reduzieren, intensiver geworden. All dies hat zur Erzeugung verlustbehafteter komprimierter digitaler Audioformate durch externe Faktoren geführt!

In Bezug auf interne Faktoren hat der Fortschritt verschiedener akustisch-psychologischer Modelle mit der Verbesserung der Computerbetriebs- und Codierfähigkeiten das Aufkommen verschiedener verlustbehafteter komprimierter digitaler Audioformate gefördert. Einige der am häufigsten verwendeten Audioformate in MP3-Playern werden im Folgenden kurz vorgestellt: MP3 (CBR, VBR, ABR), WMA, WAV, ADPCM und die aufkommenden Audioformate AAC, ASF und OGG.

Bevor wir verschiedene digitale Audioformate vorstellen, wollen wir ein Konzept klären: Bitrate.

Im Bereich der Informatik werden alle Informationen digitalisiert Bit ist die kleinste Dateneinheit in einem Computer, es bezieht sich auf eine Zahl von 0 oder 1, was eine mathematische Binärzahl, eine „0“ oder „1“, ist bisschen. Wenn wir beispielsweise eine zweistellige Zahl sagen, bedeutet dies, dass es sich um eine zweistellige Binärzahl handelt, und es gibt 4 Kombinationen aus “00”, “01”, “10” und “11”, die 0 darstellen. “11” jeweils dezimal. 1, 2 und 3 sind vier Zahlen.

Die Bitrate ist ein Benchmark-Indikator für die Effizienz der digitalen Musikkomprimierung. Die Bitrate stellt die Anzahl der Bits bps (Bit pro Sekunde, Bits pro Sekunde) dar, die pro Zeiteinheit (1 Sekunde) übertragen werden. Wir verwenden normalerweise kbps (einfach ausgedrückt, es ist pro Sekunde) als Einheit. Die Bitrate von digitaler Musik auf CD beträgt 1411,2 kbps (dh die Aufnahme von 1 Sekunde CD-Musik erfordert 1411,2 × 1024 Datenbits). Je höher die Bitrate der Musikdatei, desto mehr Daten (Bit) müssen in einer Zeiteinheit (1 Sekunde) verarbeitet werden und desto besser ist die Klangqualität der Musikdatei. Wenn die Bitrate jedoch hoch ist, nimmt die Dateigröße zu, was eine große Menge an Speicherkapazität beansprucht. 8 bis 320 kbit/s.

1. WMA (Windows Media-Audio, Windows Media-Audio)

Als Microsoft-Medienkomprimierungsverfahren stellt es einen Teil der Technologie dar, die nur Audiodaten in Windows Media Technologies komprimiert Die Klangqualität ist ähnlich wie bei MP3 und kann mit der halben Technologie von MP3 komprimiert werden. Es verfügt über den urheberrechtlich geschützten Windows Media Rights Manager und kann abgespielt werden, indem es in WMP (Windows Media Player, Windows Media Player) installiert wird. Aufgrund des starken Einflusses von Microsoft und Windows sowie aus wichtigen urheberrechtlichen Gründen haben die großen amerikanischen Plattenfirmen EMI und BMG offiziell bestätigt, dass sie das von Microsoft entwickelte und produzierte WMA-Verfahren verwenden. Es wird angenommen, dass diese fortschrittliche Methode in Zukunft noch beliebter werden wird.

Das MP3-Phänomen

Das MP3-Phänomen

MP3

Das MP3-Musikformat (MPEG-1 Layer 3) ist eines der weltweit am häufigsten verwendeten digitalen Audioformate. Es ist mit allen tragbaren und stationären Audiogeräten kompatibel. Im Mai 2017 kündigten die Entwickler des Formats seinen “Tod” an.

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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 von MPEG (Moving Picture Expert), einer 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 sowie Beiträge der Universität ist von 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 Layer 3 [. 1]. Dank des im MP3-Audioformat verwendeten Komprimierungsalgorithmus wird die Größe der Daten, die für die Wiedergabe der Aufnahme erforderlich sind und die Qualität der Tonwiedergabe sicherstellen, 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 (höchste beste 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. Ein wesentlicher Nachteil ist jedoch die Unvorhersehbarkeit der endgültigen Dateigröße. Im ABR-Modus stellt der Benutzer die Bitrate ein und der Encoder versucht, die durchschnittliche Bitrate konstant zu halten, während höhere Bitraten für die Teile der Musik verwendet werden, die mehr Bits benötigen. Das

Größe und Qualität von MP3-Dateien

Größe und Qualität von MP3-Dateien

MP3 File

Das MP3-Dateiformat ist ein “offenes Format”, das von den meisten Herstellern unterstützt wird.

mp3 file

Das MP3-Format ist eines der am häufigsten verwendeten digitalen Audiokodierungsformate. Ein Merkmal der MP3-Audiokodierung ist die verlustbehaftete Codierung. Die Kodierung basiert jedoch auf einem speziellen Modell, das die Besonderheiten der Hörwahrnehmung berücksichtigt. Das Vorhandensein von Verlusten führt daher nicht zu einer katastrophalen Schallverschlechterung.

MP3-Dateien sind zu einem De-facto-Standard geworden und mit den gängigsten Betriebssystemen, vielen CD- und DVD-Playern und anderen Geräten kompatibel.

Interessanterweise beschreibt der Standard das tatsächliche Speicherformat und nicht die Art und Weise, wie der Ton codiert wird. Daher stehen viele Tools zur Wiedergabe von MP3-Audio zur Verfügung.

Spezielle Codecs werden verwendet, um Audio im MP3-Format zu codieren.
Es gibt zwei Arten von Audio-Codecs: Hardware-Codec und Software-Codec.

Die Hardware-Codierung erfolgt durch spezielle Mikroschaltungen.
Die Software-Codierung erfolgt mit speziellen Computerprogrammen.

Die Audioqualität im MP3-Format (alle anderen Faktoren sind gleich) hängt vom Komprimierungsverhältnis (Verlustbetrag) und vom Codierungsprogramm ab. Aus diesem Grund sind Markennamen-Player, die bekannte Markencodecs und Audiosignalverarbeitungssysteme verwenden, in der Wiedergabequalität herkömmlichen Geräten, die aus Standardbaugruppen zusammengesetzt sind, deutlich überlegen.

Die Qualität der tatsächlichen Wiedergabe hängt von der Größe des Mediendatenstroms ab. Die Menge des Datenstroms wird manchmal als Streambreite bezeichnet. Es gibt einen speziellen Begriff: Bitrate. Die Datenflussrate wird in Kilobit pro Sekunde definiert und mit kbs, kbps, kb / s bezeichnet. Die Aufzeichnung kann auf verschiedene Arten codiert werden: konstante Bitrate und variable Bitrate. Die variable Bitrate hilft, Details zu erhalten, indem die Datenmenge erhöht wird.

Nicht alle Bitraten sind für eine qualitativ hochwertige Musikwiedergabe geeignet