Verlustbehaftete Audiokomprimierung


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Verlustbehaftete Audiokomprimierung

MP3: Lossy compression

Ich beginne mit dem bekannten und weit verbreiteten (wenn auch nicht immer geliebten) MP3-Format.

Lossy audio format

Dieses Audioformat wird überall und überall aktiv verwendet, wo es benötigt wird und wo es nicht benötigt wird. Dies bedeutet jedoch nicht, dass es des Platzes, den es in seiner Nische einnimmt, nicht würdig ist. Sehr würdig. Obwohl er seit ungefähr zwei Jahrzehnten in seiner Nische “sitzt”, hat ihn noch niemand “rausgeschmissen”. Und es gab viele, die es sagen wollten. Und der Hauptfavorit von ihnen ist WMA (Windows Media Audio), das von Microsoft als Alternative zu MP3 konzipiert wurde. Infolgedessen ist es eine Alternative, und dies trotz der besten Bemühungen der Entwickler. Das nächste Zeichen ist OGG. Trotz der breiteren Möglichkeiten als beispielsweise MP3 wurde es nie allgemein akzeptiert. Obwohl es mit vielen Betriebssystemen kompatibel ist. Vielleicht ist das AAC-Audioformat erwähnenswert, das MP3 im Relais ersetzen sollte. Die Codierungsqualität wurde verbessert und der Komprimierungsverlust verringert. Aber ja.

Der Hauptvorteil dieser Formate ist ihre geringe Größe. Der Nachteil ist der Qualitätsverlust.

Verschiedene Formate
In der heutigen Welt finden Sie eine große Anzahl verschiedener Klangerweiterungen. Erinnern wir uns auf einen Blick:

MP3 (Na wo ohne?)
WMA
OGG
CAA
Und viele andere
Natürlich ist jedes dieser Formate gut, insbesondere MP3, das wahrscheinlich das beliebteste Format ist. Aber heute sprechen wir nicht über Popularität. MP3 und andere ähnliche Formate, egal wie gut sie klingen, sind komprimierte Originale. Und selbst wenn Sie die maximale Qualität auf 320 btrate einstellen, wird sie nicht von höchster Qualität sein. Es wurde komprimiert, reduziert, so dass es gewisse Verluste geben wird.


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Verlustfreie Audiokomprimierung erklärt

Verlustfreie Audiokomprimierung erklärt

LossLess Audio compression

FLAC ist vielleicht das beliebteste verlustfreie Audioformat und Codierungscodec.

lossless audio compression

Musikliebhaber wechseln allmählich zu diesem Format. WavPack konkurriert damit, aber es ist nicht so beliebt. Ähnlich verhält es sich mit Apple Lossless, das die Größe auf 60% reduziert.

Hier ist die Geschichte genau umgekehrt: Die Qualität ist besser und die Größe ist größer.

Skeptiker sagen, dass es fast unmöglich ist, MP3 (320 kbps) von Losless nach Gehör zu unterscheiden. “Und wenn es keinen Unterschied gibt, warum mehr bezahlen?” Tatsächlich ist es bei normalen Geräten selbst für Musikliebhaber ziemlich schwierig, den Unterschied in den Audioformaten zu spüren. Aber es gibt diejenigen, die diesen Unterschied sofort spüren (sie haben persönlich an dem Experiment teilgenommen). Aber wenn man ein gutes Gerät hört, ist der Unterschied riesig. Das Problem ist, dass sich nicht jeder ein gutes Gerät leisten kann.

Mit speziellen verlustfreien Audio-Codecs komprimiert, kann es auf Wunsch mit absoluter Präzision wiederhergestellt werden.

Wenn Sie eine normale Audio-CD mit analogem Sound aufnehmen, nehmen Sie sie im WAV-Format für unkomprimierten Sound auf, komprimieren Sie WAV mit einem verlustfreien Codec, dekomprimieren Sie die resultierende Sounddatei in WAV und brennen Sie das Ergebnis auf eine leere CD können Sie zwei völlig identische Audiodateien COMPACT DISCS erhalten.

Der Vorteil von verlustfrei zum Speichern einer Audiosammlung besteht darin, dass die Qualität der Aufnahmen viel höher ist als die von verlustbehafteten Codecs und sie weniger Platz beanspruchen als unkomprimiertes Audio. Es ist wahr, dass verlustbehaftete Dateien kleiner sind als verlustfreie Musikdateien. Die meisten modernen Wiedergabeprogramme verstehen das verlustfreie Format. Programme, die es nicht abspielen können, können es mit dem verlustfreien Plugin leicht erlernen. Was sind verlustfreie Audioformate?

Verlustfreie Audioformate
Es ist unwahrscheinlich, dass ein echter Musikliebhaber mit dem Klang von Musik zufrieden ist, die in den Komprimierungsformaten Ogg Vorbis oder MP3 aufgenommen wurde. Wenn Sie Audioaufnahmen auf Heim-Audiogeräten hören, können Sie natürlich keine Tonfehler mit Ihrem Ohr hören. Wenn Sie jedoch versuchen, eine komprimierte Datei auf hochwertigen HiFi-Geräten abzuspielen, werden Sie die Tonfehler sofort feststellen. . Natürlich ist es nicht einfach, eine Sammlung hochwertiger Musik auf CD oder Vinyl zu erstellen. Für Liebhaber hochwertiger Klänge gibt es eine vernünftige Alternative zu diesem Weg: verlustfreie Musik. Es kann so auf Ihrem PC gespeichert werden, dass Sie die ursprünglichen Musikeinstellungen auch bei angewandter Komprimierung unverändert lassen können. Auf diese Weise werden gleichzeitig die Probleme der hochwertigen Musik und ihres kompakten Speichers gelöst, da Audiogeräte zum Hören (Kopfhörer, Lautsprecher, Verstärker) recht erschwinglich sind.

Unkomprimierte verlustfreie Audioformate:

CDDA ist ein Audio-CD-Standard.
WAV: Microsoft Wave;
IFF-8SVX;
IFF-16SV;
AIFF;
Komprimierte Formate:

FLAC;
APE – Monkey’s Audio;
M4A – Apple Lossless – Apples hochwertiges Musikformat;
WV – WavPack;
WMA: Windows Media Audio 9;
TTA – True Audio.
LPAC;
OFR – OptimFROG;
RKA-RKAU;
SHN – Verkürzen.
FLAC-Format
Das gebräuchlichste Format ist das. Es unterscheidet sich von verlustbehafteten Audio-Codecs dadurch, dass bei Verwendung keine Daten aus dem Audio-Stream entfernt werden. Dies ermöglicht die erfolgreiche Wiedergabe von Musik auf HiFi- und Hi-End-Geräten sowie die Erstellung eines Archivs aus einer Sammlung von Audioaufnahmen.

Der große Vorteil des Formats ist seine kostenlose Verbreitung. Dies ist wichtig für Musiker, die selbst Musik aufnehmen. Das Format hat in letzter Zeit an Popularität gewonnen, dank dessen seine Unterstützung in der überwiegenden Mehrheit der Multimedia-Player enthalten ist.

APE-Format
Im Gegensatz zu FLAC gibt es für das APE-Format nur Codecs und Plugins für die Windows-Plattform. Für andere Plattformen gibt es teure Softwarelösungen von Drittanbietern. Der Algorithmus ist in der Lage, eine verlustfreie Komprimierung von Audioinformationen zwischen dem 1,5- und 2-fachen zu erreichen. Es umfasst drei Hauptstufen der Codierung, von denen nur eine auf der Verwendung der inhärenten Eigenschaften des Klangs für die Komprimierung basiert. Der Rest ähnelt herkömmlichen Aktenschränken. Obwohl der Komprimierungsalgorithmus kostenlos verteilt wird, sind die Lizenzbeschränkungen so, dass er für Amateurmusiker praktisch nicht zugänglich ist.

Apple Lossless Format
Mit dem Audiokomprimierungscodec können Sie verlustfreie Musik in hoher Qualität hören, ohne die Apple-Qualität zu beeinträchtigen. Dieses Format wurde von Apple für die Verwendung auf eigenen Geräten entwickelt. Das Format ist kompatibel mit iPods mit speziellen Docking-Anschlüssen und der neuesten Firmware.

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