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Formate: Was ist digitaler Sound? Teil 3

JointStereo, eine der Funktionen von MP3, bedeutet, dass statt Stereo als zwei unabhängige Kanäle Anrufe codiert werden. Center-Kanal und der Unterschied zu den ursprünglichen Stereokanälen.

Viele Audiokomponenten auf Stereokanälen sind gleich, und wenn Sie sie auf dem gemeinsamen Kanal codieren, können Sie zusätzliche Bandbreite für eine detailliertere Codierung des Unterschieds freigeben, was zu einer verbesserten Qualität führt.

Achten Sie darauf, die variable Bitrate oder VBR anzugeben. Dies bedeutet, dass der Encoder das Komprimierungsverhältnis im laufenden Betrieb abhängig von der Art des Klangs ändert. Dieser Ansatz führt zu einer geringeren Gesamtdateigröße. Wenn die Qualitätsanforderungen steigen, kann dieselbe Dateigröße zu einem besseren Klang führen.

MP3 Pro

Der 2001 eingeführte MP3 Pro-Codec wurde von Coding Technologies in Zusammenarbeit mit Thomson Multimedia entwickelt. Es ist MP3-basiert und hat sich daher als vollständig MP3-abwärtskompatibel und nur teilweise vorwärtskompatibel herausgestellt. Es verwendet die SBR-Technologie (Spectral Band Replication), sodass der Codec bei niedrigen Bitraten eine gute Qualität bietet. Die Codierungsqualität bei mittleren bis hohen Bitraten ist jedoch fast allen anderen Codecs unterlegen. Infolgedessen wird MP3 Pro eher zum Streamen im Internet und zum Demonstrieren von Ausschnitten neuer Musikkompositionen verwendet.

WMA

Der WMA-Codec oder Microsoft Windows Media Audio ist eine ernsthafte Alternative zu MP3. Dateien in diesem Format haben die Erweiterungen .WMA und .ASF, haben bei niedrigen Datenraten (Bitraten) einen deutlichen Vorteil gegenüber MP3 und verlieren sie, wenn die Datenzufuhrrate zum Codec erhöht wird.

Basierend auf WMA wurde der WMA DRM-Standard entwickelt, um einen von Plattenfirmen geschätzten Kopierschutz zu bieten. Dateien, die auf diesem Format basieren, können auf Wiedergabegeräten wie MP3-Flash-Playern aufgezeichnet, aber nicht von dort kopiert werden.

ATTRAC

ATRAC (Adaptive TRansform Acoustic Coding) basiert auf einem Stereo-Audioformat mit 16-Bit-Quantisierung und einer Abtastrate von 44,1 kHz. Bei der Komprimierung ist jeder Frame in 52 Frequenzbänder unterteilt, was zu einer Übertragungsrate von 292 kbps (1: 5-Komprimierung) führt. Wird im MiniDisk-System verwendet.

Ogg Vorbis

Das Ogg Vorbis-Format ist ein relativ neues universelles verlustbehaftetes Audioaufnahmeformat. Es gehört zu den gleichen Audiokomprimierungsformaten wie MP3 und WMA, und das psychoakustische Modell, das die Eigenschaften des menschlichen Ohrs beschreibt, nach denen die Komprimierung durchgeführt wird, ähnelt im Prinzip MP3. Der radikale Unterschied dieses Formats war die mathematische Verarbeitung und die praktische Implementierung dieses Modells. In diesem Format beträgt die maximale Schwellenabtastrate nicht 44 kHz wie bei MP3, sondern 48, was theoretisch die Klangqualität verbessert. Es sollte auch beachtet werden, dass die theoretische Anzahl von Kanälen nicht wie üblich auf zwei beschränkt ist, sondern 255 erreicht. In diesem Format codierte Dateien sind kleiner als dieselben MP3-Dateien. Die Verbreitung des Formats wurde durch unzureichende Unterstützung durch Hardwarehersteller verlangsamt.

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Formate: Was ist digitaler Sound? Teil 2

In der Vergangenheit war digitaler Sound zweifellos die Initiative von Ingenieuren des Unternehmens, die von Philips entwickelte Audio-CDs, auch CDDA – Compact Disk Digital Audio genannt, übernommen haben.

Infolgedessen führten digitale Audiomedien zu einem massiven Übergang von Aufnahmestudios zu digitalen DAT-Tonbandgeräten und digitalen Bearbeitungsgeräten mit S / PDIF und anderen Schnittstellen. Und dann drang digitaler Sound von CD-Playern tiefer in unser Leben ein, und als er über S / PDIF übertragen wurde, wurde er zu digitalen Schaltern, Equalizern und Rauschunterdrückungssystemen. Heute endet diese Serie mit Dolby Digital Surround Sound Prozessoren.

Wer braucht es?

Die Klangqualität von CDDA ist für die meisten Endbenutzer, dh Hörer, zufriedenstellend, aber die Datenmenge, die erforderlich ist, um den Ton auf diese Weise darzustellen, ist entscheidend. Infolgedessen erscheinen mehrere komprimierte digitale Audioformate, von denen eines das alte MS ADPCM ist und unter denen Sony ATRAC, PASC oder Fraunhoffer MP3 durchaus akzeptabel sind. Jede der Codierungsmethoden hat eine wichtige Eigenschaft – die Bitrate, mit der die komprimierten Informationen in den Decodierer gelangen, wenn das Audiosignal wiederhergestellt wird.

Wenn Sie beispielsweise auf einem Mobiltelefon sprechen, wird der Klang Ihrer Stimmen digital konvertiert und komprimiert, wodurch die Leistung beeinträchtigt wird. Verschiedene Algorithmen komprimieren die Sprache hunderte Male, wobei die grundlegenden Eigenschaften erhalten bleiben.

Kommen wir zu bestimmten Audiodateiformaten und Audiokomprimierungsformaten. Das heute gebräuchlichste Format ist natürlich MP3. Historisch gesehen ist es jedoch erforderlich, mit einem anderen Dateityp mit der Erweiterung .WAV zu beginnen, um die Entwicklung der Klangformate zu verstehen.

Vielzahl von Formaten

Wav

Es ist das Hauptformat für viele, viele digitale Audiowiedergabesysteme und wird als Standard-Audiodateiformat auf PCs verwendet. Darüber hinaus verfügt es über eine Reihe von Spezifikationen, die in letzter Zeit erheblich gewachsen sind. Der vollständige Name lautet Microsoft RIFF / WAVE – Resource Interchange-Dateiformat / Wave – Resource Interchange-Dateiformat / Waveform und wurde von Microsoft- und Intel-Ingenieuren erstellt. WAV steht wiederum für Waveform Audio File Format.

Apple AIFF

Dieser Dateityp ist Standard für Apple Macintosh-Systeme und darauf basierende Soundverarbeitungssysteme. Apple AIFF steht für Audio Interchange File Format: ein Audio Interchange-Dateiformat, das WAV etwas ähnelt. Seine Besonderheit besteht darin, dass zusätzliche Informationen neben der Schallwelle platziert werden können, insbesondere WaveTable-Samples (Beispiele für den Klang von Instrumenten zusammen mit Synthesizer-Parametern), wodurch die Qualität des Endergebnisses verbessert wird. Obwohl Apple-Computer heutzutage in der Lage sind, Dateien in nahezu jedem Format abzuspielen, einschließlich MP3.

ROH

Ja, dies ist nicht nur das Bildformat, in dem einige Digitalkameras Bilder aufnehmen. In der Tat ist RAW der Anruf. “Pure Digitalization”, das keinen Titel enthält und nur eine Folge von Samples einer Schallwelle enthält. In der Regel wird der Scan im 16-Bit-Format gespeichert.

MP3

Das derzeit beliebteste Komprimierungsformat ist MP3. Das MP3-Format (MPEG Layer 3) wurde nach mehreren Zwischenformaten vom Fraunhofer-Institut in Deutschland entwickelt. Tatsächlich basiert das MP3-Format darauf, das menschliche Ohr zu täuschen. Nach einigen Untersuchungen stellte sich heraus, dass sich das menschliche Gehör tendenziell an das Auftreten neuer Geräusche anpasst, was sich in einer Erhöhung der Hörschwelle äußert. Daher können einige Geräusche andere maskieren (dh subjektiv unhörbar machen). In diesem Format werden einige der Töne, die nach der entsprechenden Theorie unhörbar gemacht werden, einfach aus dem allgemeinen Ton entfernt. Das resultierende “Halbzeug” wird dann unter Verwendung der Hoffman-Methode codiert. Beachten Sie, dass im MP3-Format Programme, die den Klang des Originals komprimieren, nicht standardisiert sind. Das heißt, jeder kompetente Programmierer kann sein eigenes Komprimierungsschema implementieren. Und nur Decoder erfüllen die Standards, was dazu führt, dass die Qualität der MP3-Wiedergabe nicht immer vom Player abhängt, der diese Datei wiedergibt. Aufgrund der unterschiedlichen Fähigkeiten und Vorlieben von Implementierern verschiedener Encoder können einige von ihnen besser mit symphonischer Musik umgehen, andere mit Rock und Metal, andere mit Rap und Rave usw.

Formate: Was ist digitaler Sound?

Ton spielt in der modernen Welt eine immer wichtigere Rolle, da er sich längst von der engen Verbindung mit dem Bild getrennt hat, das in der Blütezeit von Fernsehen und Kino entstanden ist.

Moderne Multimedia-Geräte bieten nicht nur die größten Möglichkeiten zur Wiedergabe, sondern auch zur Klangänderung. Es ist keine tote Aufzeichnung mehr, eine statische Reproduktion von Ereignissen aus der Vergangenheit, die fest auf ihrem Medium eingeprägt sind. Die wichtigste Rolle bei der Transformation unserer Vorstellungen von Ton spielte die Entwicklung einer digitalen Methode zur Aufzeichnung von Ton, die in einen Datenstrom umgewandelt wurde, der mit modernen Geräten einfach und natürlich betrieben werden kann.

Die Grundlagen von “Zahlen”

Jedes der heute angebotenen Multimedia-Geräte, sei es ein CD-Player, ein Diktiergerät oder ein Flash-Speicher-Player, verwendet viele verschiedene Arten der Darstellung von Datenströmen, die dann in Sound umgewandelt werden. Und es wurden noch mehr Klangformate erfunden, die für professionelle Zwecke verwendet werden. Ein unerfahrener Käufer ist gezwungen, Informationen über Bezeichnungen auf Boxen und Geräten aus verschiedenen Quellen zu sammeln, wobei er häufig falsche Informationen oder noch mehr Verwirrung erhält.

Fast alle Geräte im Abschnitt “Portable Audio” des ZOOM.CNews.ru-Katalogs unterstützen mehrere Soundformate gleichzeitig, und viele Geräte, die nicht zu dieser Kategorie gehören, sind auch mit der Unterstützung für die Wiedergabe von Sounddateien gekennzeichnet. Um unseren Lesern zu helfen, haben wir beschlossen, ein kurzes Glossar mit Abkürzungen zu erstellen und über die gängigsten Formate zu sprechen. Wir planen, es für Aktualisierungen und Änderungen offen zu lassen, neue Formate hinzuzufügen und die Vor- und Nachteile der bereits üblichen oder vergessenen Formate detaillierter zu beschreiben.

Eine kleine Theorie

Denken Sie zunächst daran, dass digitaler Sound nichts anderes als eine Sammlung von Zahlen ist. Der bestimmende Faktor ist das System, mit dem Schall als Luftdruck in Datenströme umgewandelt und zur weiteren Verarbeitung und Wiedergabe codiert wird. Folglich ist digitaler Sound normalerweise in Computerdateien mit verschiedenen Erweiterungen enthalten, die häufiger (aber nicht immer) ihr Format bestimmen können. Und dasselbe Formatkonzept kann paradoxerweise zwei Bedeutungen haben. Erstens kann das Format als allgemeines Merkmal vorliegen, das sowohl den Typ als auch die physikalischen Eigenschaften des Mediums (Platte oder Kassette), das Aufzeichnungsverfahren, die Codierungsprinzipien und den Schutz vor Fehlern umfasst. Zweitens kann das Format nur als das Verfahren der Audiokodierung und -komprimierung verstanden werden, da Standardmittel zum Übertragen verwendet werden, zum Beispiel

Analoger Ton wird im Gegensatz zu digitalem auf analogen Geräten wiedergegeben und weist eine Reihe signifikanter Unterschiede auf. Analoges Audio ist zwar kein Datenstrom, wird jedoch als kontinuierliches elektrisches Signal dargestellt, das eine Änderung der Schallwelle darstellt. Um es in ein digitales Format zu übersetzen, wird der Ton “digitalisiert”, dh er wird in bestimmte Segmente unterteilt, in denen der numerische Wert der Amplitude zu diesem Zeitpunkt festgelegt ist. Wir werden uns nicht mit den Prinzipien der digitalen Klangerzeugung befassen, aber es ist unbedingt zu beachten, dass das Klangbild selbst umso klarer und vollständiger erzeugt wird, je öfter ein Tonsegment geteilt und seine Eigenschaften beschrieben werden.

Dieser Prozess generiert eine große Datenmenge, die den Ton beschreibt, und es ist klar, dass jedes digitale Audioformat nichts anderes als ein Kompromiss zwischen der Notwendigkeit, den Ton so laut wie möglich darzustellen, und den Speicherbeschränkungen eines Computers oder Geräts ist. Der Reproduktion.

Ein bisschen mehr Theorie. In den meisten Fällen nimmt das menschliche Ohr Schall mit einer Frequenz von nicht mehr als 22.000 Hz wahr. Um ihn vollständig in digitaler Form zu beschreiben, ist eine Abtastfrequenz von mindestens 44,1 kHz erforderlich. Da es absolut unmöglich ist, den Wert des Signals zu einem bestimmten Zeitpunkt zu bestimmen, erfolgt während der Digitalisierung eine Quantisierung, dh das Ersetzen der tatsächlichen Werte des Signals durch ungefähre Werte. Je mehr Audioquantisierungspegel vorhanden sind, desto genauer wird der Signalpegel beschrieben. Infolgedessen trägt jede Standard-CD ein Audiosignal mit einer Abtastfrequenz von 44,1 kHz und einem 16-Bit-Quantisierungspegel, und bei einigen Geräten erfolgt die Abtastung bei 48 kHz.

Die Vorteile von digitalem Audio

Und nun kurz, warum dieser Algorithmus entwickelt wurde. Digitaler Sound hat enorme Vorteile gegenüber analogem, obwohl wir seine gewissen Nachteile nicht vergessen dürfen. Der Hauptwert des digitalen Klangs ist die Möglichkeit einer unendlich langen Speicherung und Wiedergabe