Tag: mp3-Bitrate im ganzen Universum

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Was ist der Unterschied zwischen 128k- und 320k-Musik? Teil 2

Bitrate, Abtastrate, verlustfrei, MP3, FLAC, APE, 320 kb, 192 kb, 128 kb, 44,1 kHz, CBR, VBR. Macht diese Ansammlung verschiedener Namen Sie sowohl vertraut als auch unbekannt?

Je höher die Bitrate, desto besser die Tonqualität. Verlustfreie Musik ist die höchste Klangqualität, oder? Beginnen wir also mit der Soundsammlung.

【Audiokomposition】

Wenn wir heute über Audio sprechen, ist alles digitales Audio. Digitales Audio besteht aus drei Teilen: Abtastrate, Abtastgenauigkeit und Anzahl der Tonkanäle.

Abtastrate: Sowohl die Abtastrate, die sich auf die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde bei der Aufnahme des Tons bezieht, ausgedrückt in Hertz (Hz).

Sampling-Präzision: Bezieht sich auf den Dynamikbereich des aufgenommenen Tons, gemessen in Bits (Bit).

Tonkanal: die Anzahl der Kanäle (1-8).

Vereinfacht können wir uns eine Schallwelle als Kurve vorstellen. Wir wissen, dass die Kurve aus Punkten besteht, und die Abtastrate ist die Anzahl der Punkte in der Mitte der Länge pro Sekunde (die horizontale Achse in der Abbildung oben). Die Abtastgenauigkeit ist die Anzahl der Punkte im Dynamikbereich (obere vertikale Achse). Je feiner die Positionierung dieser beiden Dimensionen, desto größer die wahre Klangwiederherstellung und desto besser die Klangqualität. Je größer die Audiodatei natürlich ist. Der vom oben genannten Kollegen erwähnte Kunde sagte, dass das neueste von SONY veröffentlichte Hi-Res-Audioformat eine 6-Kanal-192-kHz/24-Bit-Audiodatei ist. Die Größe des verlustfreien Formats wird natürlich mehr als 200 Megabyte betragen.

Die Abtastfrequenz ist je nach Art der Nutzung ungefähr wie folgt (k ist das Tausend-Bit-Symbol, 1 kHz = 1000 Hz):

8 kHz – wird für Telefone usw. verwendet und reicht aus, um menschliche Stimmen aufzunehmen.

22,05 kHz: Übertragungsfrequenz.

44,1 KB: Audio-CD.

48kHz: verwendet bei DVD und digitalem Fernsehen.

96 kHz-192 kHz: verwendet für DVD-Audio, Blu-ray HD usw.

Der übliche Bereich der Sample-Präzision liegt zwischen 8 Bit und 32 Bit, wobei auf CDs im Allgemeinen 16 Bit verwendet werden.

Allerdings fangen meine Freunde an, verwirrt zu werden. Es ist nicht die Bitrate, die die Tonqualität bestimmt, warum also sagen alle, dass die Tonqualität von 320 kb besser ist als die von 128 kb?

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Was ist der Unterschied zwischen 128k- und 320k-Musik?

192k ist ein Wendepunkt. Unterhalb von 192 K ist die Klangqualität relativ beeinträchtigt, insbesondere der hochfrequente Teil über 16 kHz wird abgeschnitten.

Kurz gesagt, MP3 über 192k, gewöhnliche Heimgeräte können den Unterschied in der CD-Klangqualität nicht mehr hören, mit Ausnahme von goldenen Ohren und HiFi-Geräten. Natürlich sind diese Daten nicht 100% zuverlässig. Es gibt immer Leute im Internet, die gefälschte MP3-Dateien über 192 K teilen. Tatsächlich konvertieren sie Musik mit niedriger Bitrate durch Software in hohe Bitrate, aber die Klangqualität wird sich nicht verbessern. Windows Media Player komprimiert die resultierende MP3-Datei absolut wunderbar. Unabhängig davon, wie hoch die komprimierte Bitrate ist, wird sie bei etwa 16K perfekt geschnitten. Wenn Sie also MP3 selbst komprimieren möchten, verwenden Sie nicht den Windows Media Player.

Nun, eigentlich sollte man sagen, dass die Bitrate eine andere Dimension ist, es ist eine Komprimierung von Audiodateien.

Heutzutage basieren die meisten Audioformate, die wir regelmäßig verwenden, auf der ursprünglichen „WAV“-Datei der Audio-CD (44,1-kHz-Abtastrate, 16-Bit-Abtastgenauigkeit, 2 Kanäle). Die ursprünglich aufgezeichneten Tondaten werden in einem Array gespeichert, das im PCM-Format vorliegt, während das WAV-Format ein von Microsoft entwickeltes Codierungsformat ist und seine Funktion darin besteht, die Daten im PCM-Format durch Codierung abzuspielen.

Da die Daten in WAV die PCM-Daten im Grunde vollständig wiederherstellen, werden MP3-, AAC- und andere verlustfreie Codierungsformate grundsätzlich auf der Grundlage der WAV-Dateien neu komprimiert. Daher können wir einfach denken, dass WAV das ursprüngliche Audioformat ist und andere Audioformate komprimierte Formate sind.

Bei der Komprimierung sind Speicherung und Übertragung untrennbar miteinander verbunden. Der Zweck der Komprimierung besteht darin, die Speicherung und Übertragung zu verbessern. Bevor wir also über Komprimierung sprechen, müssen wir die grundlegenden Einheiten von Computern verstehen.

Wir alle wissen, dass der Computer ein binäres Zahlensystem ist, und die vom Computer gespeicherten Dateien bestehen aus zwei Zahlen, 0 und 1. Daher basiert die Übertragung des Computers auf jeder Zahl, und jede Zahl wird 1 “Bit” genannt. . Zum Beispiel sind für ein Audiostück seine Grunddaten “0,1,1,1,0,1, 1,0”, und beim Senden werden diese Nummern einzeln gesendet. Die oben erwähnte Abtastgenauigkeit ist diese Einheit.

Warum sind MP3-Bitraten oft Vielfache von 32? Teil 2

Technisch gesehen gibt es nichts, was die MP3-Bitrate auf ein Vielfaches von 2 begrenzen könnte, da eine variable Bitratencodierung verwendet werden kann oder eine benutzerdefinierte Bitrate mithilfe einiger Flags erreicht werden kann, die nicht in der MPEG-Spezifikation verwendet werden (obwohl sie manuell implementiert werden müssen).

Damit MP3 MPEG-kompatibel und daher mit den meisten MP3-Decodern kompatibel ist, muss es eine durch die Spezifikation definierte Bitrate haben, sodass alle CBR-codierten MP3-Dateien eine Bitrate haben müssen, die ein Vielfaches von zwei ist.

Abhängig von der Ressource kann VBR codiert werden, indem die Bitrate zwischen einer festen Rate über jedem Frame geändert wird, oder es kann codiert werden, indem die verfügbaren Bits in benachbarten Frames geteilt werden (wodurch effektiv eine nicht standardmäßige Bitrate für die beiden Frames kombiniert erzeugt wird). Die Länge eines bestimmten Frames hängt von der Abtastrate ab, es gibt 1152 Samples pro Frame. Es gibt keine Grenze für die Größe des Frames selbst, noch gibt es eine Grenze dafür, die Framegröße auf Basis 2 festzulegen (d. h. ein 128-kbit/s-MP3 mit einer Abtastrate von 44,1 kHz hätte eine Framegröße von 417 Bytes).

Am Ende klingt eine mit 126 kbps codierte Datei schlechter als eine mit 128 kbps codierte Datei, und ebenso klingt eine mit 131 kbps codierte Datei besser. MP3s werden jedoch gemäß dem psychoakustischen Modell eines bestimmten Encoders für die Komprimierung codiert. Der Betrag, um den eine Datei bei einer bestimmten Bitrate “besser” oder “schlechter” klingt, hängt weitgehend von dem Algorithmus ab, der zur Implementierung des Modells verwendet wird. Im Allgemeinen können höhere Bitraten jedoch mehr Daten enthalten, wodurch wahrscheinlich ein genaueres Rohdatenstrom-Audiosignal reproduziert wird

Ich vermute stark, dass der Grund dafür, dass der MPEG-Standard Vielfache von 2 vorgibt, darin liegt, dass binäre Computer häufig mathematische Berechnungen optimieren können, die sowohl sich selbst als auch Programmierer betreffen.
Dies ist eine Bettelfrage. Glauben Sie nicht, dass es einen mathematischen/arithmetischen Grund für den gewählten Bitratenwert gibt? Oder rechtfertigt das bloße Vorhandensein von VBR keine Begrenzung möglicher Bitraten?
@slhck Ich habe gerade meine Antwort aktualisiert, um relevantere Details bereitzustellen. Bitte lassen Sie mich wissen, ob dies alle Fragen beantwortet.
MPEG 1 Layer-III (mp3)-Dateien sind Streams von Frames.

Diese Webseite beschreibt die Datenstruktur des Frameworks.

Wie Sie sehen können, werden nur 4 Bits zugewiesen, um die Bitrate zu bestimmen. Beim Entwerfen eines Formats für das Live-Streaming möchten Sie nicht mehr Platz verschwenden, als den Stream zu beschreiben.

Ich bin mir nicht sicher, warum 4 Bits als guter Kompromiss zwischen Platzbedarf und “Bitratenauflösung” bestimmt wurden – für die ausgewählte Bitrate wurden sie wahrscheinlich basierend auf dem niedrigsten und höchsten Qualitätsbereich ausgewählt, den der Ingenieur für akzeptabel hielt. mp3-Algorithmus.

Wahrscheinlich lesen die meisten MP3-Player jeweils einen Frame und versuchen wahrscheinlich, mindestens einen Frame “früh” zu puffern, wenn sie den aktuellen Frame decodieren/abspielen.

Die Größe des Frames und möglicherweise des ihm zugewiesenen RAMs ist wie folgt:

FrameSize = 144 * BitRate / SampleRate, wenn das Füllbit gelöscht ist.
FrameSize = (144 * BitRate / SampleRate) + 1Wenn das Füllbit gesetzt ist.
Höhere Bitrate/Abtastrate = mehr RAM erforderlich.

128 Kbps ist wahrscheinlich beliebt, da es die Standardeinstellung für viele Encoder ist.

Außerdem hat mir ein Kollege Einblick in die Diskussion gegeben: 128 Kbps bedeutet auch grob übersetzt “Minuten in einer Minute” (allerdings ungeprüft), hat wahrscheinlich auch etwas damit zu tun.

Wenn “Rohdaten” protokolliert werden, werden diese Daten in Blöcken gepuffert. Diese Blöcke werden offensichtlich Zweierpotenzen sein. Es ist konzeptionell einfacher, wenn Sie eine ganzzahlige Anzahl von Blöcken pro Sekunde haben.

Warum sind MP3-Bitraten oft Vielfache von 32?

Ich verstehe, warum Vielfache von 2 aufgrund ihrer binären Natur oft auf Computern gefunden werden, aber ich kann nicht herausfinden, dass die gängigsten MP3-Bitraten (64 kbps, 128 kbps, 160 kbps, 192 kbps, 256 kbps, 320 kbps usw.) auch dazu neigen befolgen Sie diese Regel.

Da MP3 nur eine sequentielle Codierung von Schallwellen ist, warum spielt es eine Rolle, dass jede Sekunde durch Tausende von Ziffern pro Sekunde dargestellt wird, die durch 2 teilbar sind?
Lesen Musikplayer wie iTunes die Datei weiter und spielen den codierten Ton ab, unabhängig davon, wo die zweite Grenze liegt, oder lesen sie die Datei jede Sekunde?
Im letzteren Fall erfordert das Lesen einer 256-kbps-Datei etwas weniger Speicherseiten als das Lesen einer 257-kbps-Datei, aber der Player kann immer 256-kbit-Blöcke lesen, unabhängig von ihrer Bitrate, und sie inkrementell verarbeiten, richtig?
Ist MP3 bei 128 kbps beliebt, weil es eine allgemein akzeptierte Bitrate ist, oder hat es wirklich einige Vorteile gegenüber 126-kbps- und 131-kbps-Dateien? Sehr geringer Unterschied in Qualität/Dateigröße?

Für die Codierung mit konstanter Bitrate (CBR) spezifiziert der Standard MPEG-1 Audio Layer III Standardbitraten von 32, 40, 48, 56, 64, 80, 96, 112, 128, 160, 192, 224, 256 und 320 kbit /s. Es gibt andere Definitionen im MPEG-2-Standard, aber sie sind auch alle Vielfache von 2 (eigentlich liegen alle Vielfachen von 8 im Bereich von 8 bis 160 – siehe die Tabelle “Bitrate Index” unter dem obigen Link).