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MP3-Format und die Unterschiede zwischen VBR und CBR, WAS IST BESSER?

Es gibt noch einen weiteren Nachteil der VBR-Technologie. Beim Abspielen einer Audiodatei gibt es zwangsläufig eine Operation, um zu der Position der spezifizierten Zeit zum Abspielen zu springen (dh die sogenannte Suchoperation).

Zu diesem Zeitpunkt ist es erforderlich, die Zeitposition des Ziels in die Position der Datei umzuwandeln. Springen Sie dann zu diesem Dateipositionsversatz, um ihn zu lesen und zu dekodieren. Wenn es sich um einen Download-and-Play-Netzwerkwiedergabemodus handelt, müssen Sie während des Suchvorgangs zuerst die Position der Datei berechnen. Springen Sie zu dieser Position und laden Sie einen Absatz herunter, bevor Sie weiterspielen. . Für die CBR-Codierung ist die Konvertierung in Dateipositions-Offset ebenfalls sehr einfach, indem die folgende Formel verwendet wird:

Dateiposition (Byte) = Zielzeitposition ( s ) * Bitrate (kbps) * 1000/8 + id3v2-Feldgröße (falls vorhanden)
Aber für die VBR-Codierung ist es offensichtlich unmöglich, diese Formel zum Konvertieren der Dateiposition zu verwenden. Der Grund ist ebenfalls sehr einfach: Die Bitrate jedes Frames ist nicht festgelegt und die Datenlänge pro Sekunde ist nicht durchschnittlich. Daher werden, genau wie bei der Berechnung der Dauer, andere Datenfelder benötigt.

Die Methode zum Berechnen der Audiodauer und Implementieren des Suchvorgangs mithilfe der VBR-Codierung
Um die beiden oben genannten Probleme zu lösen, fügt die VBR-Codierung einige Datenfelder hinzu. Gegenwärtig gibt es hauptsächlich zwei Arten von VBR-Codierungstechnologien, eine ist die von der Firma Xing vorgeschlagene Xing-Spezifikation und die andere ist die VBRI-Spezifikation des Fraunhofer-Codierers. Dieser Artikel stellt nur dar, wie die Xing-Spezifikation die Berechnung der Audiodauer und die Implementierung der Suchoperation löst.

Der Hauptinhalt der Xing-Spezifikation ist der Xing-Header, was bedeutet, dass der erste Audioframe am Anfang des VBR-codierten mp3 nicht zum Speichern bestimmter Audiodaten, sondern zum Speichern zusätzlicher Audioinformationen verwendet wird. Diese Informationen sind mit den vier Zeichen „Xing“ als Feldanfang gekennzeichnet (einige Dateien verwenden auch die vier Zeichen „Info“ als Anfang des Xing-Headers).

Die Position des Xing-Headers im ersten Audio-Frame ist nach dem standardmäßigen 4-Byte-MP3-Audio-Frame-Header. Zwischen dem Frame-Header und dem Xing-Header befindet sich ein leerer Teil, in dem der Dateninhalt vollständig 0 ist. Dieses Leerzeichen Die Länge von Der Abschnitt ist angegeben. Nachdem der Decoder den Frame-Header des ersten Audioframes geparst hat, überspringt er den leeren Teil der angegebenen Länge und beurteilt dann, ob der nächste Inhalt die vier Zeichen von „Xing“ oder „Info“ sind, um das Audio zu beurteilen, wenn die VBR-Codierung .

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Mp3, Unterschiede zwischen CBR und VBR

Unterschiede im Dateninhalt zwischen CBR- und VBR-MP3-Dateien. Es ist ersichtlich, dass die Bitrate der VBR-codierten MP3-Datei aufgrund des Unterschieds im Dateninhalt zwischen Frames nicht unbedingt gleich ist. Im Allgemeinen komprimiert und codiert die VBR-Technologie im Bereich von 8 bis 320 kbps, sodass die Bitrate der gesamten Datei höher ist als die der gesamten Datei.Konstante CBR-Codierung, die VBR-Codierung hat daher eine Bitrate mit variabler Bitrate in der gesamten Datei den Namen VBR (Variable Bitrate).

Zusätzlich zu den beiden Codierungen CBR und VBR gibt es auch eine Codierung vom Typ ABR (Average Bit Rate, Average Bit Rate), die im Grunde mit CBR identisch ist, die meisten Audioframes werden jedoch mit der angegebenen Bitrate codiert Der Inhalt ist mit einer höheren Bitrate als angegeben codiert, aber normalerweise ist dieser Inhalt kurz, sodass es im Vergleich zu CBR keinen großen Unterschied in der Dateigröße gibt, sodass dieser Typ nicht üblich ist.

Nachteile der VBR-Technologie gegenüber der CBR-Technologie
Die Verwendung der VBR-Technologie zum Codieren und Komprimieren von MP3-Dateien kann sicherlich die Dateigröße optimieren, bringt aber gleichzeitig auch einige neue Probleme beim Erfassen von Audioinformationen und beim Überwachen des Wiedergabefortschritts mit sich.

Die erste ist die Berechnung der Dauer des Audios. Wenn es sich um eine CBR-Codierung handelt, ist die Datengröße aller Audioframes fest, da die Bitrate konstant ist, sodass die Datengröße, die zum Decodieren für jede Sekunde der Wiedergabe benötigt wird, gleich ist, sodass es sehr einfach ist, die Audiozeitlänge zu berechnen. Verwenden Sie einfach die folgende Formel:

timelength ( s ) = (gesamte Dateilänge (Byte) – gesamte ID3-Feldgröße (falls vorhanden)) * 8 / (Bitrate (kbps) * 1000 )
In der Formel bezieht sich das id3-Feld auf das grundlegende Informationsfeld, das am Anfang oder Ende der MP3-Datei platziert wird und im Allgemeinen verwendet wird, um den Namen der Audiodatei, den Namen des Sängers und den Namen des Albums aufzuzeichnen. Das id3 ist in zwei Versionen, v1 und v2, unterteilt und enthält nur v1. Die oben genannten drei Arten von Informationen, und die Größe ist festgelegt, werden normalerweise am Ende der Datei platziert; v2 ist flexibler als v1, die Art der aufgezeichneten Informationen ist nicht auf die oben genannten drei beschränkt und die Größe ist nicht festgelegt, sie wird normalerweise am Anfang der Datei platziert. Das id3-Feld ist ein optionales Feld und die mp3-Datei hat es nicht unbedingt. Um also die Audiozeit der mp3 zu berechnen, müssen Sie es zuerst lesen, um zu sehen, ob die id3 existiert.

Bei VBR-codierten MP3-Dateien ist die Datengröße jedes Frames willkürlich, da die Bitrate jedes Frames nicht festgelegt ist. Offensichtlich ist die Größe der pro Sekunde reproduzierten Daten unterschiedlich. Auf diese Weise kann die Dauer des gesamten Audios nicht mit der obigen Formel berechnet werden und es werden andere Datenfelder benötigt, was einer der Nachteile der VBR-Technologie ist: Es ist relativ schwierig und kompliziert, die Dauer des Audios zu berechnen.

Grundlegende Unterschiede zwischen VBR und CBR in MP3-Dateien

Aus Sicht der Bitratencodierung kann eines der gängigsten Audiodateiformate, MP3, in zwei Typen unterteilt werden: Einer ist Constant Bitrate CBR (Constant Bitrate).

Die Bitrate eines Frames ist konstant und eindeutig. ; das andere ist VBR mit variabler Bitrate, das das Gegenteil von CBR ist. Die Bitrate jedes Frames ist nicht festgelegt. Die Bitrate kann gleich sein oder nicht. Aufgrund der Existenz dieser beiden Typen müssen einige Aufgaben, die beim Abspielen von MP3-Dateien ausgeführt werden müssen, wie z. B. das Abrufen von Audioinformationen und das Steuern des Wiedergabefortschritts, separat behandelt werden.

Einführung in einige grundlegende Konzepte.
Um die spezifischen Unterschiede zwischen CBR und VBR klar zu verstehen, müssen Sie ein wichtiges Attribut von Audiodateien verstehen: Die Bitrate, auch bekannt als Bitrate oder Bitrate, bezieht sich auf die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits. Die Einheit ist bps (Bits pro Sekunde). Je höher die Bitrate, desto höher die Datenübertragungsgeschwindigkeit. Die Bitrate in Audio bezieht sich auf die Menge an binären Daten pro Zeiteinheit nach der Umwandlung eines analogen Tonsignals in ein digitales Tonsignal, was ein indirektes Maß für die Audioqualität ist.

Die Bitrateneinheit von Audiodateien ist im Allgemeinen kbps, 1 kbps = 1000 bps. Die Standard-Bitrate von mp3 beträgt 128 kbps, aber aus dem Internet heruntergeladene mp3-Dateien sind mit 192 kbps gebräuchlicher, und wenn Sie High-Definition-mp3 mit besserer Klangqualität erhalten möchten, erreicht die Bitrate normalerweise 320 kbps. Je höher die Bitrate, desto besser die Klangqualität, aber desto mehr Speicherplatz wird benötigt.

Im Allgemeinen gilt: Je höher die Tonhöhe des Soundclips, desto mehr Speicherplatz benötigt er zum Speichern und desto höher ist die Bitrate. Die herkömmliche MP3-Datei ist mit CBR codiert, das heißt, die Bitrate jedes Frames ist gleich, was ein Problem mit sich bringt: Wenn die Bitrate jedes Frames gleich ist, dann ist die Datengröße jedes Frames gleich. Unabhängig davon, ob die Tonhöhe dieses Frames hoch oder niedrig ist, wird der Speicherplatz des Audioframes mit der höchsten Tonhöhe in allen Audiodaten verwendet, um diesen Frame zu speichern, aber für den Audioframe mit niedriger Tonhöhe wird nicht viel Speicherplatz benötigt. Dadurch geht Speicherplatz verloren und die MP3-Datei wird praktisch größer.

Das Erscheinen der VBR-Codierungstechnologie soll das Problem dieser Platzverschwendung lösen. Die VBR-Technologie wählt die am besten geeignete Bitrate für jeden Audioframe aus. Bei Audioframes mit einer niedrigeren Tonhöhe ist die Bitrate niedriger und die Datengröße kleiner. Wenn die Tonhöhe höher ist, ist die Bitrate höher. Die Größe ist größer. Auf diese Weise kann Speicherplatz der Audiodaten eingespart und die Größe der mp3-Datei weiter komprimiert werden, ohne dass die Audioqualität verloren geht.

Weißt du, was Bitrate ist? Lassen Sie uns das MP3-Format verstehen

3, WMA (Windows Media-Audio, Windows Media-Audio)

WMA ist die Medienkomprimierungsmethode von Microsoft. Es ist eine Technologie, die nur Audiodaten in der Microsoft Windows-Medientechnologie komprimiert, und die Klangqualität ist ähnlich wie bei MP3. Aus Sicht der Komprimierungsrate kann WMA unter der Bedingung einer Codierungsrate von weniger als 192 kbps eine geringere Lautstärke als eine MP3-Datei bei gleicher Klangqualität erreichen, sogar die Hälfte (aber wenn die Codierungsrate höher als 192 kbps ist, ist die allgemeine Meinung ist, dass MP3 eine bessere Klangqualität hat als WMA). Laut der offiziellen Ankündigung von Microsoft ist das WMA-Format in hohem Maße schützbar und kann sogar die Wiedergabemaschine, die Wiedergabezeit und die Anzahl der Wiedergaben einschränken und verfügt über beträchtliche Urheberrechtsschutzfunktionen.

4. WAV (Sound-Ressourcendatei)

WAV ist eine Art Wellenformdatei, die Tonwellenformen ohne Komprimierung direkt aufzeichnet.Die von CD aufgenommene Audiospur ist eine große WAV-Datei.

5. AMICD

ADPCM ist die Abkürzung für Adaptive Differential Pulse Code Modulation, der vollständige Name lautet Adaptive Differential Pulse Code, und es ist auch ein verlustbehaftetes komprimiertes digitales Audioformat. Dieses Format wird häufig für MP3-Walkman-Aufnahmen verwendet. Es kann ein sehr hohes Kompressionsverhältnis bereitstellen. Im Allgemeinen kann ein 128-MB-MP3-Walkman bis zu 16 Stunden aufnehmen, aber das Streben nach einer langen Aufnahmezeit geht zu Lasten der Klangqualität.

6. AAC (erweiterte Audiocodierung, erweiterte Audiocodierung)

AAC ist ein verlustbehaftetes komprimiertes Audioformat, das gemeinsam vom Fraunhofer Institut (Erfinder des MP3-Formats), Dolby Laboratory (DOLBY) und AT&T (American Telephone and Telegraph Company) entwickelt wurde und Teil der MPEG-2-Spezifikation ist. Verglichen mit MP3 fügt AAC Funktionen hinzu, die MP3-Audioformate nicht haben, wie z. B. perfekte Stereo-Soundwiedergabe, Streaming-Effekt-Sound-Scanning, Multimedia-Steuerung und Optimierung der Rauschunterdrückung, und unterstützt auch mehr Abtastraten und Bitraten sowie mehrere Sprachen. Kompatibilität und höhere Dekodierungseffizienz. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass AAC eine bessere Klangqualität mit 30 % kleinerer Dateigröße als MP3-Dateien bieten kann.

Beim aktuellen MP3-Walkman haben jedoch nur wenige dieses Format angewendet.

7. ASF (Erweitertes Streaming-Format, Erweitertes Streaming-Format)

ASF ist eine neue Generation digitaler Audiokomprimierungstechnologie für Online-Streaming, die von Microsoft für Real entwickelt wurde. Diese Komprimierungstechnologie zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl die Wiedergabetreue als auch die Übertragungsanforderungen des Netzwerks berücksichtigt werden, sodass sie einen gewissen fortgeschrittenen Charakter hat. Auch durch den Einfluss von Microsoft findet dieses Audioformat immer mehr Unterstützung.

8. OGG-Vorbis-Format

OGG ist der Projektname eines großen Multimedia-Entwicklungsprogramms, das die Entwicklung von Video- und Audiocodierung beinhaltet. OGG Vorbis ist ein hochwertiges Audiocodierungsschema, das fortschrittlicher als MP3 ist, da es Mehrkanalcodierung unterstützt. Offizielle Daten zeigen, dass OGG Vorbis bei relativ niedrigen Datenraten eine bessere Klangqualität als MP3 erreichen kann. Aufgrund der Einschränkung bei der Verwendung von Kopfhörern zum Abspielen des Walkman können jedoch selbst mehrkanalige (mehr als zwei Kanäle) codierte Audiodateien im OGG-Vorbis-Format nicht mit Kopfhörern angehört werden, da Kopfhörer nur eine Zweikanalausgabe bieten.