vbr vs cbr Bitrate

Audiokodierung Teil5

Über VBR

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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Was ist CBR? (Konstante Bit-Rate)

CBR (Constant Bit Rate)

CBR ist ein Encoder zum Konvertieren (Komprimieren) einer Audiodatei in das MP3-Format. Bei der CBR-Codierung wird die Bitrate in der gesamten Datei konstant gehalten: Die gleiche Anzahl von Bits wird zugewiesen, um jede Sekunde Audio zu codieren, und innerhalb von Frames der Audiodaten treten sie daher in regelmäßigen und vorhersagbaren Intervallen auf dass die volle Dateigröße für eine bestimmte Audiolänge vorhersehbar ist. Daher ist CBR das “Gegenteil” von VBR.

CBR

In einigen Formaten kann es jedoch zu einer gewissen Variabilität der Anzahl der Bits kommen, die die tatsächlichen Audioinformationen von Bild zu Bild enthalten.

Dieses Konzept manifestiert sich im MP3-Bit-Repository. In MP3 CBR werden die Audiodaten nicht notwendigerweise sequentiell unter ihnen verteilt, selbst wenn die Frames eine feste Größe haben. Das Audio für einen Frame verwendet möglicherweise weniger Bits als der Frame. Daher “fügt” dieser Frame Ersatzbits zu einem “Bucket” hinzu, der die zugewiesenen Bits für den nächsten Block ausfüllen kann.

Daher kann die effektive Bitrate in CBR MP3 geringfügig variieren, obwohl in allen Audiodaten eine feste Anzahl von Frames vorhanden ist. Der Grad der Variabilität in der gesamten MP3-Datei ist nicht so groß wie der des VBR, aber nicht vernachlässigbar.

Ein CBR-Encoder, der das Repository ineffizient verwendet, erzeugt mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Datei mit geringerer Qualität als ein VBR. Im Gegensatz zu VBR variiert die wahrgenommene Qualität von decodiertem Audio je nach CBR-Datei. Dies liegt daran, dass die CBR-Codierung der ABR-Form der VBR-Codierung insofern ähnlich ist, als sie typischerweise ausschließlich auf der Zielbitrate und der Analyse des Eingangsaudios basiert.

Oft wird nicht versucht, die niedrigstmögliche Bitrate zu verwenden, um ein bestimmtes Niveau der Ausgabequalität aufrechtzuerhalten. Technisch gesehen beinhalten CBR-Implementierungen immer die Vorhersage der Produktqualität, sie basieren jedoch auf festen Algorithmen und nicht auf einer Versuchs- und Fehlerüberprüfung der Ergebnisse, wie dies in VBR der Fall ist. Wer sollte diesen Encoder verwenden: CBR ist nützlich für Benutzer, die an maximaler Kompatibilität interessiert sind, insbesondere mit einigen Streaming-Anwendungen und einigen Hardware-Decodern, die VBR nicht unterstützen. CBR ist auch nützlich für Personen, die genaue Schätzungen der Bitrate oder der ungefähren Länge einer decodierten Audiodatei erhalten möchten, ohne die gesamte Datei zu scannen und teilweise zu decodieren. VBR-Befürworter sind sehr lautstark gegen CBR und sagen oft, dass niemand CBR verwenden sollte, wenn er die Wahl hat. Einige argumentieren vernünftigerweise, dass das Ziel der Verwendung eines Komprimierungsalgorithmus, insbesondere in einem verlustbehafteten Codec wie MP3, darin besteht, so viele Bits wie möglich zu speichern, während ein bestimmtes Qualitätsniveau beibehalten wird, sodass CBR tendenziell mehr Bits als erforderlich verwendet. Bei einfachen Passagen ist die Verwendung von zu wenig für komplexe Passagen verschwenderisch und sollte zu schlechteren Ergebnissen führen (zumindest bei komplexen Kompositionen) als bei VBR. Diese Argumente müssen jedoch sorgfältig verfeinert werden, und es wäre falsch zu folgern, dass es Qualitätsunterschiede zwischen CBR und VBR gibt. Im Allgemeinen liefert VBR bei den meisten Komprimierungsarten unter Berücksichtigung identischer Eingaben, Codierungstechniken und vernünftiger Ziele für die VBR-Qualität und die Bitratengrenzen fast immer Ergebnisse mit gleicher wahrgenommener Qualität. oder besser als CBR für Dateien gleicher Größe. Dies wurde in zahlreichen Hörtests gezeigt. CBR kann die Qualität von VBR überschreiten, wenn der Vergleich nicht auf die durchschnittliche Bitrate beschränkt ist oder wenn das VBR-Codierungsverfahren die tatsächliche Ausgabequalität nicht berücksichtigt. Beispielsweise klingt ein CBR-MP3 mit 256 kbit / s und mäßig komplexem Audio wahrscheinlich deutlich besser als ein ähnlich codierter VBR mit durchschnittlich 128 kbit / s, obwohl VBR in einigen Frames bis zu 320 kbit / s verwenden kann. Und selbst wenn VBR die Qualität des Ausgangssignals misst, gibt es eine Fehlerquote, insbesondere bei Verwendung psychoakustischer Wahrnehmungsmodelle, sodass der Encoder (selbst das hoch angesehene LAME) abhängig von den Eigenschaften versehentlich einige Segmente komprimieren kann. Audio, wodurch Qualität und Bitrate eingeschränkt werden. Bei hohen Bitraten liegt der Qualitätsunterschied zwischen typischen CBR- und VBR-Dateien nahe Null, sodass er für einige CBR-Benutzer durchaus akzeptabel ist, insbesondere wenn die maximale Einsparung an Unterkunft oder Festplattenspeicher nicht wichtig ist. Bei niedrigen durchschnittlichen Bitraten ist der Qualitätsunterschied zwischen CBR und VBR bei gleichem Eingangssignal stärker ausgeprägt, so dass VBR häufig wünschenswerter ist. Bei hohen Bitraten liegt der Qualitätsunterschied zwischen typischen CBR- und VBR-Dateien nahe Null, sodass er für einige CBR-Benutzer durchaus akzeptabel ist.