Audiokodierung Teil5


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Audiokodierung Teil5

VBR

Über VBR

VBR Encoding

VBR: Ein interessantes Merkmal von MP3-Dateien ist, dass sie gelesen und abgespielt werden können, was auch den grundlegendsten Merkmalen von Streaming-Medien entspricht. Das heißt, der Player kann abspielen, ohne zuerst den gesamten Inhalt der Datei zu lesen, und dort abspielen, wo er gelesen wird, selbst wenn die Datei teilweise beschädigt ist. Obwohl mp3 einen Dateiheader haben kann, ist er für Dateien im mp3-Format nicht sehr wichtig.Aufgrund dieser Funktion kann jeder Frame einer MP3-Datei eine separate durchschnittliche Datenrate ohne ein spezielles Dekodierungsschema haben. Aus diesem Grund gibt es eine Technologie namens VBR (Variable Bitrate, dynamische Datenrate), die es ermöglicht, dass jedes Segment oder sogar jedes Bild einer MP3-Datei eine separate Bitrate hat. Der Vorteil davon ist, dass die Klangqualität maximal garantiert wird . . Die Dateigröße ist begrenzt. Die Vorteile dieser Technologie liegen auf der Hand, aber sie ist wirklich schwierig zu verwenden, da der Encoder wissen muss, wie er jedem Segment die Bitrate zuweist, was wie ein Dummy für Encoder ohne Wellenformanalyse ist. Als solches schien die VBR-Technologie nicht glamourös zu sein, als sie auftauchte.
Experten haben durch langjährige akustische Forschung herausgefunden, dass das menschliche Ohr eine schützende Wirkung hat. Das Schallsignal ist eigentlich eine Art Energiewelle, die sich in der Luft oder anderen Medien ausbreitet.Die direkteste Reaktion des menschlichen Ohrs auf die Menge an Schallenergie, also die Lautstärke oder den Druck des Schalls, ist das Hören der Größe des Klangs. Wir nennen es das Volumen, was das Volumen bedeutet. Die Einheit der Energie ist das Dezibel (dB). Auch Geräusche gleicher Lautstärke können von Menschen aufgrund ihrer unterschiedlichen Frequenzen als unterschiedlich groß wahrgenommen werden. Die 500-Hz-Frequenz ist für das menschliche Ohr am leichtesten hörbar, egal ob die Frequenz erhöht oder verringert wird, selbst bei gleicher Lautstärke, jeder wird fühlen, dass der Ton kleiner wird. Aber wenn die Lautstärke auf einen bestimmten Pegel abfällt, kann das menschliche Ohr sie nicht mehr hören, und jede Frequenz hat einen anderen Wert.
Sie können sehen, dass diese Kurve im Wesentlichen ein V bildet. Wenn die Frequenz 15000 Hz überschreitet, wird das menschliche Ohr den Ton als sehr leise empfinden. Viele Menschen, die nicht sehr gut hören, können die Frequenz von 20000 Hz überhaupt nicht hören, egal wie laut sie ist … Wenn das menschliche Ohr zwei Töne mit unterschiedlicher Frequenz und unterschiedlicher Lautstärke gleichzeitig hört, ist derjenige mit der Eine niedrigere Lautstärke wird ebenfalls ignoriert. Beispielsweise ist das Geräusch des Computerlüfters tagsüber kaum zu hören, wird aber nachts zu einer Geräuschquelle. Gemäß diesem Prinzip kann der Encoder viele nicht hörbare Geräusche zur Vereinfachung herausfiltern Informationskomplexität und erhöhen Sie das Komprimierungsverhältnis, ohne die Klangqualität wesentlich zu beeinträchtigen. Diese Schattierung wird als simultaner Schattierungseffekt bezeichnet. Ton A wird jedoch durch Ton B geschützt. Wenn A innerhalb des Schutzbereichs liegt, der um B zentriert ist, ist der Schutz offensichtlicher. Dieser Bereich wird als kritische Bandbreite bezeichnet. Die kritische Bandbreite jeder Frequenz ist unterschiedlich und je höher die Frequenz, desto größer die kritische Bandbreite.
Frequenz (Hz) Kritische Bandbreite (Hz) Frequenz (Hz) Kritische Bandbreite (Hz)
Basierend auf diesem Effekt entwarfen die Experten ein mentales Modell des menschlichen Gehörs. Nachdem dieses Modell in die mp3-Codierung importiert wurde, führte dies zu einer folgenreichen Revolution in der Klangqualität. allmählich eluiert. An diesem Punkt erstrahlt die seit langem verschüttete VBR-Technologie hell und kann durch die Verwendung des psychologischen Modells eine starke Versuchung und Tödlichkeit bewirken.
Lange Zeit haben viele Menschen einen schlechten Eindruck von MP3. Immer mehr Leute denken, dass die beste Klangqualität von WMA besser ist als die von MP3. Diese Aussage ist nicht richtig. Bei mittleren und hohen Bitraten ist richtig kodiertes MP3 viel besser als WMA. Es ist nah an CD-Qualität, mit nicht so toller Hardware-Unterstützung, nicht viele Leute können den Unterschied zwischen den beiden erkennen, es ist kein Märchen, obwohl Sie früher leicht den Unterschied zwischen MP3 und CD blind erkennen konnten. hören, kann aber jetzt nicht garantieren, dass es richtig unterscheiden kann. Weil MP3 ein ausgezeichneter Codec ist, der zuvor begraben wurde.


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Die adaptive Übertragungsbitrate. Teil 2

Die adaptive Übertragungsbitrate. Teil 2

Adaptive Bitrate

Aktuelle Nutzung
Postproduktionsgebäude, Content Delivery-Netzwerke und Studios verwenden die adaptive Bitrate-Technologie, um Verbrauchern mit weniger Personal und weniger Ressourcen qualitativ hochwertigere Videos zur Verfügung zu stellen.

Adaptive Bitrate

Das Erstellen mehrerer Videoausgänge, insbesondere für das adaptive Bitraten-Streaming, bietet den Verbrauchern einen hohen Mehrwert. Ob die Technologie wie geplant funktioniert, muss dem Endbenutzer oder Verbraucher völlig unbekannt sein. Obwohl die adaptive Bitratentechnologie von Medienunternehmen seit vielen Jahren aktiv genutzt wird und für die heutigen High-End-Anbieter im Wesentlichen gängige Praxis ist, kennen die Mainstream-Verbraucher Ihre Bedürfnisse daher relativ wenig.

Adaptive Vorteile von Bleit Bitrate
Die adaptive Streaming-Bitrate bietet Streaming Media-Verbrauchern die bestmögliche Erfahrung, da sich der Medienserver automatisch an Änderungen im Netzwerk und an die Wiedergabebedingungen jedes Benutzers anpasst.

Die Medien- und Unterhaltungsindustrie profitiert auch von der adaptiven Streaming-Bitrate. Mit zunehmendem Videoraum können Content-Marketing-Netzwerke und Videoanbieter Kunden ein hervorragendes Seherlebnis bieten. Die adaptive Bitratentechnologie erfordert zusätzliche Codierung, vereinfacht jedoch den gesamten Workflow und führt zu besseren Ergebnissen.

Skalierbares CDN wird verwendet, um Streaming-Medien an ein Internetpublikum zu liefern. Das CDN empfängt den Stream von einer Quelle auf seinem Ursprungsserver und kopiert ihn dann auf viele oder alle seiner Edge-Cache-Server. Der Endbenutzer fordert eine Übertragung an und wird zum “nächstgelegenen” Endserver umgeleitet. Dies kann mithilfe von libdash und des D-DASH-Datasets (Distributed DASH) überprüft werden, das in Europa, Asien und den USA über mehrere Spiegel verfügt. Durch HTTP-basiertes adaptives Streaming kann Edge Server die Serversoftware Simple HTTP ausführen, die kostengünstig oder kostenlos ist Lizenzierung, wodurch die Softwarelizenzierungskosten im Vergleich zu teuren Medienserverlizenzen (z. B. Adobe Flash Media Streaming Server) gesenkt werden.

Geschichte
Adaptive Bitrate wurde vom DVD-Forum der WG1 Special Current Group im Oktober 2002 erstellt. Die Gruppe wurde von Toshiba und Phoenix Technologies, einer Expertengruppe in Zusammenarbeit mit Microsoft, Apple Computer, DTS Inc., Warner Brothers, 20., gemeinsam geleitet Century Fox, Digital Deluxe, Disney, Macromedia und Akamai … Die Technologie hieß ursprünglich DVDoverIP und war eine zusammengesetzte Leistung aus dem DVD ENAV-Buch. Das Konzept bestand darin, die DVD-TS-Sektoren MPEG-1 und MPEG-2 in kleinen 2-KB-Dateien zu speichern, die über einen HTTP-Server für den Player bereitgestellt werden sollen. MPEG-1-Segmente lieferten einen Strom mit niedrigerer Bitrate, während MPEG-2 eine höhere Bitrate lieferte. Das ursprüngliche XML-Schema enthielt eine einfache Wiedergabeliste mit Bitraten, Sprachen und URL-Servern. Der erste funktionierende Prototyp wurde auf dem Phoenix Technologies DVD Forum im Harman Kardon Labor in Willingen vorgestellt.

Implementierung
Traffic Networks hat das adaptive Bitraten-Streaming eingeführt und wird derzeit von Adobe Systems, Apple, Microsoft und Octoshape entwickelt und verwendet. Im September 2010 erhielt Traffic Networks ein Patent für seine adaptive Bitratenübertragung.

Die adaptive Übertragungsbitrate.

Die adaptive Übertragungsbitrate.

Adaptive bitrate

Die adaptive Streaming-Bitrate ist eine Technik, die beim Streaming von Multimedia über Computernetzwerke verwendet wird.

Adaptive bitrate

Während ein Großteil des Videos in der Vergangenheit liegt, werden aktuelle Technologien von aktuellen Protokollen wie RTP mit RTSP verwendet. Die heutigen adaptiven Technologien basieren fast ausschließlich auf HTTP und sind so konzipiert, dass sie über große, verteilte HTTP-Netzwerke wie das Internet effizient funktionieren.

Dabei werden die Benutzerbandbreite und die CPU-Kapazität in Echtzeit ermittelt und die Qualität des Videostreams entsprechend angepasst. Dies erfordert die Verwendung eines Codierers, der Video aus einer Quelle mit mehreren Bitraten codieren kann. Der Player-Client wechselt zwischen dem Streaming verschiedener Codierungen basierend auf den verfügbaren Ressourcen. “Das Ergebnis: sehr wenig Pufferung, schnelle Startzeiten und eine gute Erfahrung für die Kommunikation auf hoher und niedriger Ebene.”

Insbesondere und da Implementierungen heute verwendet werden, ist die adaptive Streaming-Bitrate eine Methode zum Streamen von Videos über HTTP, bei der der ursprüngliche Inhalt mit mehreren Bitraten und dann jeder der verschiedenen Bitraten codiert wird. Bitratenübertragungen werden in kleine Teile von segmentiert einige Sekunden. Der heutige Kunde kennt Streams, die mit unterschiedlichen Bitraten und Streamsegmenten verfügbar sind, anhand einer expliziten Datei. Beim Starten fordert der Client Segmente des Streams mit der niedrigsten Bitrate an. Wenn der Client feststellt, dass die Download-Geschwindigkeit höher ist als die Bitrate des heruntergeladenen Segments, fragt er nach den Segmenten mit der nächsthöheren Bitrate. Wenn der Client später feststellt, dass die Download-Geschwindigkeit des Segments niedriger als die Bitrate des Segments ist und sich somit die Netzwerkbandbreite verschlechtert hat, fordert er ein niedrigeres Segment der Bitrate an.

Bitrate – Feste Qualität

Bitrate – Feste Qualität

Bitrate

Ein VBR-Encoder, der durch Quantisierer oder Fixqualität repariert wurde.

bit rate

Dies ist normalerweise eine Single-Pass-Codierung. Der Benutzer bestimmt einen gegebenen subjektiven Qualitätswert und der Codierer weist nach Bedarf Bits zu, um ein gegebenes Qualitätsniveau zu erreichen. Dies stellt sicher, dass der Produktfluss jederzeit von konstanter Qualität ist. Dem Qualitätsfaktor ist normalerweise ein Bitratenbereich zugeordnet. Der Nachteil dieser Codierungsmethode besteht darin, dass die durchschnittliche Bitrate (und damit die Dateigröße) nicht im Voraus bekannt ist und das Erreichen einer bestimmten durchschnittlichen Bitrate Versuch und Irrtum erfordert. Im Allgemeinen ist dies eher ein Problem für Video als für Audio, da die Dateigröße viel größer ist und die Codierung viel länger dauern kann.

Bitratenzeile
Mit dieser VBR-Codierungsmethode kann der Benutzer einen Bitratenbereich angeben: die minimal und / oder maximal zulässige Bitrate. Einige Encoder erweitern diese Methode mit einer durchschnittlichen Bitrate. Die minimal und maximal zulässige Bitrate legt die Grenzen fest, über die sich die Bitrate ändern kann. Der Nachteil dieser Methode ist, dass die durchschnittliche Bitrate (und damit die Dateigröße) nicht im Voraus bekannt ist. Der Bitrate-Bereich wird auch in einigen Codierungsmethoden mit fester Qualität verwendet, jedoch im Allgemeinen ohne die Erlaubnis, die bestimmte Bitrate zu ändern.

Durchschnittliche Bitrate
Die durchschnittliche Bitrate (ABR), mit der die Codierung verwendet werden kann, um sicherzustellen, dass der Ausgabestream langfristig eine vorhersagbare durchschnittliche Bitrate erreicht. Dies wird typischerweise durch Mehrfachdurchlaufcodierung erreicht, wobei ein oder mehrere Anfangsdurchläufe verwendet werden, um Daten über den Strom zu sammeln, und der Enddurchlauf diese Daten verwendet, um eine einheitliche Qualität bei einer bestimmten durchschnittlichen Bitrate zu erreichen.

Alternativ kann eine periodische Mittelung verwendet werden, indem entweder eine ABR an kleineren Ausgangsblöcken durchgeführt wird oder auf Schwankungen der ABR reagiert wird, wodurch die Gesamtqualität erhöht oder verringert wird. Sie können ABR in einem einzigen Durchgang erreichen, erzeugen jedoch nicht den gleichen Grad an Gleichmäßigkeit wie ein ABR mit mehreren Durchgängen. Einige Codierer verwenden “ABR-Codierung” und “Mehrfachdurchlaufcodierung”, um sich auf Einzel- bzw. Mehrstrom-ABR-Codierung zu beziehen.

Bei einigen Encodern kann der Benutzer auch die maximal zulässige Bitrate oder die maximalen Qualitätskosten angeben. Dies wird manchmal als CVBR (Variable Constrained Bit Rate) bezeichnet und wird im Allgemeinen auf ABR-Algorithmen angewendet.

Der Nachteil einer ABR-Codierung mit einem Durchgang (mit oder ohne CVBR) ist das Gegenteil eines festen VBR-Quantisierers: Die Größe der Ausgabe ist im Voraus bekannt, aber die resultierende Qualität ist unbekannt, obwohl sie sogar besser als CBR ist. Wenn Sie einen höheren Durchschnitt oder ein höheres Maximum angeben, wird die Datei einfach größer, ohne dass sich ein Qualitätseffekt bemerkbar macht, und eine erhöhte maximale Bitrate kann zu Stottern führen, wenn die Datei gefiltert wird. Eine Reduzierung dieser Kriterien auf ein zu niedriges Niveau führt jedoch letztendlich zu ziemlich drastischen Qualitätsverlusten. Der Effekt auf Videos ist normalerweise quadratisch, da die Texturen in ihrer Darstellung nicht mehr vollständig detailliert sind.

Die Multi-Pass-ABR-Codierung ähnelt eher dem festen VBR-Quantisierer, da ein höherer Durchschnitt die Qualität erhöht.

Es gibt keine ideale “Einheitsgröße” -Einstellung für ABR bei der Videokodierung. Bei Videos mit niedriger Auflösung (320 oder 640 Zeilen), die mit MPEG-1 oder MPEG-2 codiert sind, kann die durchschnittliche Bitrate nur 1.000 kbit / s betragen und dennoch akzeptable Ergebnisse erzielen. Für hochauflösende Videos wie 1080 muss dieser Durchschnitt möglicherweise 6.000 kbit / s oder mehr betragen. Der Hauptfaktor bei der Bestimmung der minimalen Videobitrate ist die Effizienz, mit der das Video codiert werden kann. Die Verwendung effizienterer Videocodierungen wie MPEG-4 trägt zu einer niedrigeren Bitrate bei, während eine erhebliche Menge an Bewegung oder weißem Rauschen eine höhere Bitrate erfordert, um ohne sichtbare Artefakte zu codieren. Am Ende muss der Benutzer möglicherweise Versuch und Irrtum verwenden, um die minimale Dateigröße für einen bestimmten Videostream zu erreichen, mit einer bestimmten Bitrate zu codieren und dann die Ergebnisse zu überprüfen.

Dateigröße
Bei der VBR-Codierung, bei der eine Dateigrößeneinstellung verwendet wird, handelt es sich normalerweise um eine Mehrfachdurchlaufcodierung. Auf diese Weise kann der Benutzer eine bestimmte Größe für die endgültige Datei definieren. Im ersten Durchgang analysiert der Encoder die Eingabedatei und berechnet automatisch den möglichen Bitratenbereich und / oder die durchschnittliche Bitrate. Im letzten Durchgang verteilt der Encoder die verfügbaren Bits im gesamten Video, um eine gleichmäßige Qualität zu erzielen.