Was sind verlustbehaftete und verlustfreie Audioformate und was sind gängige Audioformate?


Free Download Mp4Gain
picture

Was sind verlustbehaftete und verlustfreie Audioformate und was sind gängige Audioformate?

lossy and lossless audio formats

Begriffe wie MP3, verlustfrei, CD-Klangqualität hören wir oft und kommen sogar damit in Berührung. Was sind also verlustbehaftete und verlustfreie Audioformate? Was sind ihre Unterschiede? Abgesehen von den oben genannten, welche anderen gängigen Audioformate gibt es? Als nächstes werde ich mit Ihnen das relevante Wissen über Audioformate teilen und Ihre Fragen beantworten.

lossy and lossless audio formats

Lassen Sie uns zunächst das Audioformat kurz bekannt machen:

Das Audioformat ist das Musikformat. Audioformat bezieht sich auf den Vorgang der digitalen und analogen Konvertierung von Audiodateien zur Wiedergabe oder Verarbeitung auf einem Computer. Gegenwärtig werden Wiedergabeformate für Musikdateien in zwei Typen unterteilt: verlustbehaftete Komprimierung und verlustfreie Komprimierung. Bei der Verwendung verschiedener Musikdateiformate gibt es einen großen Unterschied in der Klangqualität.

Unterschied zwischen verlustbehafteter und verlustfreier Komprimierung:

Bei der verlustbehafteten Komprimierung werden die Audio-Samplerate und die Bitrate reduziert, und die ausgegebene Audiodatei ist kleiner als die Originaldatei. Verlustfreie Komprimierung, unter der Voraussetzung, dass 100 % aller Daten in der Originaldatei gespeichert werden, kann die Audiodatei auf eine kleinere Größe komprimieren und nach dem Wiederherstellen der komprimierten Audiodatei dieselbe Größe und denselben Code wie die Quelldatei erreichen . Geschwindigkeit.

Hier sind die gängigen Audioformate:

1. CD Das Standard-CD-Format hat eine Abtastfrequenz von 44,1 K, eine Rate von 1411 K/Sekunde und eine Quantisierungszahl von 16 Bit. Da der CD-Track als nahezu verlustfrei bezeichnet werden kann, ist sein Klang grundsätzlich originalgetreu.


Free Download Mp4Gain
picture

Verlustbehaftet vs. verlustfrei, Audioqualität

Verlustbehaftet vs. verlustfrei, Audioqualität

Lossy vs Lossless

Über den Unterschied zwischen den Formaten, die einen Informationsverlust erzeugen (verlustbehaftet) und denen, die keinen Verlust erzeugen (verlustfrei), ist viel gesagt und gesagt worden.

Lossy vs Lossless

Was ist verlustbehaftet?

Um eine Datei so zu komprimieren, dass sie weniger Speicherplatz auf der Festplatte belegt, müssen wir unbedingt zwei Techniken anwenden, die erste ist die reine Komprimierung, die nicht an Qualität verliert und die wir später erklären werden, PLUS Komprimierung durch Verwerfen von Informationen.

Es ist das Auslassen von Informationen, von denen wir nach Studien wissen, dass sie das menschliche Ohr kaum wahrnehmen wird. Zumindest das durchschnittliche menschliche Ohr.
Jüngere Menschen hören mehr Frequenzen als ab 30, wenn wir weniger Frequenzen hören.

Aber nicht nur das Alter zählt, sondern auch andere Phänomene kommen hinzu, zum Beispiel das, was man Maskierung nennt und was man zusammenfassen könnte, wenn man sagt, wenn zwei Frequenzen mit ähnlichen Frequenzen auftreten und die eine einen Augenblick vor der anderen auftritt, wird im Allgemeinen die zweite maskiert … das heißt, es ist für das menschliche Ohr nicht hörbar, also könnten wir es verwerfen und Platz sparen.

Es gibt auch alle Frequenzen, die das menschliche Ohr nicht wahrnimmt, da haben wir mehr Informationen, die wir verwerfen können, ohne die Qualität zu beeinträchtigen oder zumindest eine sehr ähnliche Wahrnehmungsqualität beizubehalten.

VerlustWeniger

Es gibt andere Formate, die nicht an Qualität verlieren, weil sie nur mathematische Verfahren verwenden, um Platz zu sparen. Stellen Sie sich folgende Zeile vor:

1111111000001110000000

Dies verbraucht einen Platz, aber diese Informationen könnten beispielsweise wie folgt zusammengefasst werden:

1(7)0(5)1(3)0(7)

Diese zweite Möglichkeit, Informationen zu speichern, nimmt viel weniger Platz ein, OHNE etwas zu verwerfen. Es erklärt einfach, dass aus der Zahl 1 7 werden, gefolgt von 5 Nullzahlen, dann 3 von der Zahl 1 und schließlich 7 Nullen.

Es ist dasselbe, wir haben nur versucht, Platz zu sparen, indem wir einen komprimierten Weg gefunden haben, es zu schreiben, aber wir haben nichts ausgeschlossen.

Genau so funktionieren die Zip- und Lossless-Music-Methoden.

Gibt es einen Unterschied im menschlichen Ohr, wenn man dem einen und dem anderen zuhört?
Das beantworten wir in einem anderen Artikel.

Über Lossy

Über Lossy

Lossy

Wir alle lieben gute Musik. In jüngerer Zeit war die Audio-CD gute digitale Musik. Dies sind 44100 Hz, Stereo, 16 Bit (linear) pro Kanal, in keiner Weise komprimiert, was laut Wikipedia 1411,2 kbps bedeutet.

Lossy

Aber am Ende des 20. Jahrhunderts, in der Ära der Geburt von Multimedia, als Musik nicht nur auf Playern, sondern auch auf Computern abgespielt wurde, stellte sich heraus, dass die Audio-CD (dh nacktes PCM) gerade ist besser. Kompresse. Es gab zum Beispiel Microsoft ADPCM, das diesen Fall in WAV-Dateien ein wenig komprimierte, ohne an Qualität zu verlieren. Aber im Allgemeinen würde die ursprüngliche 44-kHz-Stereoanlage auf diese Weise immer noch viel Platz benötigen. Daher sank die Qualität auf 22 kHz Mono. Eines der ersten Multimedia-Alben dieser Zeit: “Immersion” der Gruppe “Nautilus Pompilius” ist immer noch da draußen, und ich habe es getan.

Also hat MP3 gewonnen. Speichern und Verteilen von komprimierter Musik. Bei 128 kbps “CD-Qualität”.

MP3 kam seltsamerweise hoch. Technisch gesehen ist dies MPEG-1 Audio Layer 3. Eine Schicht zum Komprimieren von Audiodaten zu einem modernen, progressiven Standard zum Speichern von Videodaten auf Video-CDs. Nur in seinem eigenen MP3-Dateiformat gepackt. Die Video-CD ist für niemanden mehr interessant. Der folgende MPEG-2-Standard wird für DVD- und digitale Fernsehsendungen (nicht HD) verwendet. Der nächste MPEG-4-Standard wird jetzt für HD-Videos verwendet und entwickelt sich weiter.

MP3 war revolutionär. Es war (fast) das erste verlustbehaftete Komprimierungsformat. Wenn wir nicht versuchen, alles zu bewahren, was im ursprünglichen Signal enthalten war, sondern basierend auf einem psychoakustischen Modell herausschneiden, was eine Person sowieso nicht hören wird, und den Rest komprimieren. Wie JPEG.

Dann habe ich versucht, die gesammelte Audiosammlung zu digitalisieren. Kompaktkassetten (nur “Kassetten”, aber richtiger “Kompaktkassetten”) erwiesen sich als völlige Scheiße. Der Frequenzbereich ist so, dass es keinen Sinn macht, mit mehr als 22 kHz abzutasten. Es gab keine Rekorder von Rolle zu Rolle im Haus. Aber Schallplatten erschütterten die Klangqualität. Mit guter Ausrüstung können Sie eine bessere Qualität als mit einer CD zeichnen. Sie müssen nur die Klicks loswerden.

Und dann wurde mir klar, dass MP3 auch Scheiße ist. Bei diesen 128 kbps leidet die Klangqualität stark. Und das Schrecklichste ist, dass abscheuliche Metalltöne dort erscheinen, wo sie nicht sein sollten. Meine Ohren brauchen mindestens 192 kbps und je mehr desto besser.

Nehmen wir einen Hinweis von einer berühmten Punkrock-Band aus der Vergangenheit. Wie FLAC. Es ist ein so moderner verlustfreier Kompressionsstandard, dass es WAV erfolgreich ersetzt hat. Weil es kostenlos ist.

Das Original ist in CD-Qualität, sodass erwartungsgemäß Frequenzen bis zu 22 kHz vorhanden sind.

Original flac

Wir werden mit FFmpeg oder besser gesagt mit LAME ernten.

Mit 320 kbps und 256 kbps sieht das Spektrogramm fast wie das Original aus.

Bei 192 kbps gibt es Anzeichen für eine 16-kHz-Abschaltung. Das Spektrogramm “verdunkelt” sich anscheinend, das psychoakustische Modell hat etwas herausgeschnitten. Nach Gehör verschwanden die höherfrequenten “Bursts” wirklich.

MP3 192 kbps

Bei den berüchtigten 128 kbit / s ist bei 16 kHz bereits alles speziell abgeschaltet. Hintergrundgeräusche sind “unscharf” und beginnen zu sprudeln. Nichts mit dem Original zu tun, um die musikalischen Details zu genießen.

MP3 128 kbps

Aber Sie können 64 kbps in MP3 machen. Die Stereoanlage ist weg. Alles gurgelt furchtbar und irritiert mit völlig seltsamen Geräuschen.

Verlustbehaftete Audiodateitypen: Wie es sich von verlustfrei unterscheidet

Verlustbehaftete Audiodateitypen: Wie es sich von verlustfrei unterscheidet

Lossy Compression vs Lossless Compression

Lossy ist ein Wort, das in digitalem Audio verwendet wird, um die Art der Komprimierung zu beschreiben, die zum Speichern von Audiodaten verwendet wird. Der im verlustbehafteten Audioformat verwendete Algorithmus komprimiert die Audiodaten so, dass bestimmte Informationen verworfen werden. Dieser Signalverlust bedeutet, dass der codierte Ton nicht mit dem Original identisch ist.

lossy vs lossless

Verlustbehaftetes Audio erzeugt Audio mit geringerer Qualität und hat eine kleinere Dateigröße.

Eine verlustbehaftete Komprimierung wird auch als irreversible Komprimierung bezeichnet, da gelöschte Daten nicht wiederhergestellt werden können.

Was ist der Unterschied zwischen Lossy und Lossless?
Wenn Sie MP3-Dateien erstellen, indem Sie eine Ihrer Musik-CDs rippen, gehen einige Details der Originalaufnahme verloren, wodurch das Format verloren geht. Diese Art der Komprimierung ist nicht nur auf Audio beschränkt. Beispielsweise werden JPEG-Bilddateien auch verlustbehaftet komprimiert.

Zu einer Kugel zusammengedrückte Blätter aus farbigem Papier

Diese Methode ist das Gegenteil der verlustfreien Audiokomprimierung, die für Formate wie FLAC, ALAC und andere verwendet wird. In diesem Fall wird das Audio so komprimiert, dass die Daten nicht gelöscht werden. Der Ton ist identisch mit der Originalquelle.

Verlustbehaftete Archive haben Vorrang, wenn es um Kompatibilität geht. Während verlustfreie Dateien nur von einigen Geräten und Apps unterstützt werden, funktioniert ein verlustbehaftetes Audioformat wie MP3 auf fast jedem Gerät.

So funktioniert verlustbehaftete Audiokomprimierung
Bei einer verlustbehafteten Komprimierung werden bestimmte Annahmen über Frequenzen getroffen, die das menschliche Ohr wahrscheinlich nicht erkennt.

Wenn ein Song in ein verlustbehaftetes Audioformat wie AAC konvertiert wird, analysiert der Algorithmus alle Frequenzen und verwirft dann die Frequenzen, die das Ohr nicht erkennen sollte. Diese niedrigen Frequenzen werden gefiltert oder in Monosignale umgewandelt, die weniger Speicherplatz beanspruchen.

Eine andere Technik eliminiert sehr leise Geräusche, die der Hörer wahrscheinlich nicht bemerkt, insbesondere im lautesten Teil des Songs. Dieser Ansatz reduziert die Größe der Audiodatei bei gleichzeitiger Beibehaltung der höchstmöglichen Audioqualität.

Was passiert mit dem Audio, wenn es komprimiert wird?
Verlustbehaftete Komprimierung führt zu Artefakten. Diese Artefakte sind unerwünschte Geräusche, die nicht in der Originalaufnahme enthalten sind, sondern ein Nebenprodukt der Komprimierung sind. Dieses Rauschen verschlechtert die Klangqualität und macht sich bemerkbar, wenn Musikdateien mit niedrigen Bitraten konvertiert werden.

Verschiedene Arten von Artefakten beeinflussen die Qualität der Aufnahme. Verzerrung ist eines der häufigsten Artefakte. Zum Beispiel fühlen sich die Trommeln durch Verzerrung schwach an, ohne einen echten Schlag. Songstimmen können ebenfalls betroffen sein, was zu rauem Gesang und mangelnder Detailgenauigkeit führt.

In vielen Fällen können Gelegenheitshörer den Unterschied zwischen verlustbehafteter und verlustfreier Codierung nicht erkennen, obwohl einige Audiophile, die sehr teure Geräte verwenden, behaupten, den Unterschied zu hören. Der Qualitätsunterschied macht sich nur bemerkbar, wenn sehr niedrige Datenraten oder aggressive Komprimierungsalgorithmen ins Spiel kommen.

Warum Audiodateien komprimieren?
Die meisten digitalen Audioformate verwenden eine Form der Komprimierung, um den Ton effizient zu speichern. Ohne Komprimierung wären die Dateigrößen sehr groß.

Ein typischer 3-Minuten-Song, der als MP3-Datei gespeichert ist, liegt beispielsweise zwischen 4 MB und 5 MB. Die Verwendung des WAV-Formats zum Speichern desselben Songs, jedoch ohne Komprimierung, führt zu einer Dateigröße von ungefähr 30 MB, mindestens dem Sechsfachen dieser Größe. Wenn Sie unkomprimierte Audioformate auswählen, passen weniger Titel auf Ihr Smartphone oder Ihre Festplatte