Verlustfreie Audiokomprimierung


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Verlustfreie Audiokomprimierung

Lossless Audio compression

FLAC ist vielleicht das beliebteste verlustfreie Audioformat und Codierungscodec. 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.

Lossy file compression

Die Geschichte hier ist: Qualität ist besser und 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.

In welchem ​​Format und mit welcher Qualität ist Musik im Radio zu hören?
Tatsächlich können wir sagen, dass es derzeit zwei Haupt-Audioformate gibt: verlustbehaftet (komprimiert) und verlustfrei (unkomprimiert). Sie werden in viele Typen eingeteilt.

Lossy benötigt weniger Speicherplatz, beeinträchtigt jedoch die Qualität der Audiospur. Bei der Komprimierung mit dem MPEG-Protokoll (daher der Name mp3 – mp4 für Dateien mit Videosequenzen) werden die für das Ohr kaum wahrnehmbaren Farbtöne und Übergangstöne abgeschnitten. Dies macht die Datei klarer, verschlechtert sie aber auch. Der letzte Platz wird von der Bitrate dieser Datei belegt: der Grad der Komprimierung jeder Sekunde der Audiospur. Je niedriger die Bitrate, desto weniger Speicherplatz nimmt die Datei ein und desto schlechter ist die Qualität. Eine Komposition von drei Minuten in MP3 mit einer Bitrate von 320 Kilobit pro Sekunde belegt somit bis zu 3 Megabyte auf der Festplatte. Eine ähnliche Zusammensetzung mit einer Bitrate von 96 Kilobit belegt etwa 400 Kilobyte.

Lossless kommt dem ursprünglichen analogen Sound * so nahe wie möglich und ist daher bei Toningenieuren sehr beliebt. Verlustfreie Formate beanspruchen sogar im Vergleich zu mp3-320 viel mehr Speicherplatz. Unter diesen Formaten sind WAV (Standard), FLAC (wirtschaftlich) und AIFF (Apple) am häufigsten. Ersteres wird am häufigsten verwendet.

Professionelle Tonaufnahmen werden nur im unkomprimierten Format durchgeführt. Nur mit ihm arbeiten die Toningenieure.

Im Radio ist die Situation etwas komplizierter. Dies ist auf die Besonderheiten der Arbeit der Medien zurückzuführen, nämlich Effizienz und wirtschaftliche Rentabilität. Die Verwendung von Servern mit hoher Kapazität ist teuer und daher codieren die meisten Radiosender Audiospuren im MP3-Format mit einer Bitrate von 256 Kilobit pro Sekunde. Dies ist jedoch hauptsächlich für nationale Sender typisch. Aus dem Ausland gekaufte Geräte verfügen über Standardkonfigurationen, die eine WAV-Codierung voraussetzen.

Warum konzentrieren sich Softwareentwickler auf WAV? Weil sich das Funksignal nicht störungsfrei ausbreiten kann. Daher empfängt der Hörer immer noch ein kleines und manchmal erheblich verzerrtes Signal. Rundfunkveranstalter stehen daher vor einer vernünftigen Frage: Welche Klangqualität wird der Hörer am besten wahrnehmen: verzerrtes Ideal oder verzerrte Verzerrung? Aus diesem Grund wird in Europa und den USA der WAV-Standard (AIFF, wenn die Station mit Apple-Geräten betrieben wird) in Russland übernommen – MP3 mit einer Bitrate von 256 Kilobit pro Sekunde.


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Mit welchen Methoden wird digitales Audio effektiv komprimiert?

Mit welchen Methoden wird digitales Audio effektiv komprimiert?

Digital audio Compresssion

Derzeit sind Audio MPEG, PASC und ATRAC die bekanntesten. Alle verwenden die sogenannte “Wahrnehmungscodierung” (Wahrnehmungscodierung), bei der Informationen, die vom Ohr kaum wahrgenommen werden, aus dem Tonsignal entfernt werden.Audio compression

Audio compression

Infolgedessen bleibt Ihre Hörwahrnehmung trotz der Änderung der Form und des Spektrums des Signals praktisch unverändert, und das Kompressionsverhältnis rechtfertigt eine leichte Qualitätsminderung. Eine solche Codierung bezieht sich auf verlustbehaftete Komprimierungsverfahren, bei denen es nicht mehr möglich ist, die ursprüngliche Wellenform aus dem komprimierten Signal genau wiederherzustellen.

Techniken zum Entfernen einiger Informationen basieren auf einer Eigenschaft des menschlichen Gehörs, die als Maskierung bezeichnet wird: Wenn das Schallspektrum ausgeprägte Spitzen (dominante Harmonische) aufweist, werden die schwächsten Frequenzkomponenten in unmittelbarer Nähe praktisch nicht wahrgenommen (maskiert) nach Ohr. Während der Codierung wird der gesamte Audiostream in kleine Frames unterteilt, von denen jeder in eine Spektraldarstellung umgewandelt und in mehrere Frequenzbänder unterteilt wird. Innerhalb von Bändern werden maskierte Töne erkannt und entfernt, wonach jeder Frame direkt in spektraler Form einer adaptiven Codierung unterzogen wird. All diese Vorgänge ermöglichen es, die Datenmenge erheblich (mehrmals) zu reduzieren und gleichzeitig die für die meisten Hörer akzeptable Qualität beizubehalten.

Jedes der beschriebenen Codierungsverfahren ist durch die Bitrate gekennzeichnet, mit der die komprimierte Information in den Decodierer eintreten muss, wenn das Audiosignal wiederhergestellt wird. Der Decodierer wandelt eine Reihe komprimierter Momentansignalspektren in eine herkömmliche digitale Wellenform um.

Audio MPEG ist eine Gruppe von Audiokomprimierungstechniken, die von MPEG (Moving Pictures Experts Group) standardisiert wurden. Es gibt verschiedene Arten von MPEG-Audiomethoden: MPEG-1, MPEG-2 usw.; Derzeit ist MPEG-1 der häufigste Typ.

Es gibt drei MPEG-1-Audioebenen zum Komprimieren von Stereosignalen:

Komprimierungsverhältnis 1 – 1: 4 mit einem Datenstrom von 384 kbps;
2-1: 6..1: 8 bei 256..192 kbps;
3 – 1: 10..1: 12 bei 128..112 kbps.
Die minimale Datenrate auf jeder Schicht ist als 32 kbps definiert. Die angegebenen Bitraten halten die Signalqualität nahe an der einer CD.

Alle drei Schichten verwenden eine Frameingangsspektraltransformation, die in 32 Frequenzbänder unterteilt ist. Der hinsichtlich Datenvolumen und Klangqualität optimalste Pegel wird als Pegel 3 mit einer Bitrate von 128 kbps und einer Datendichte von ca. 1 Mb / min erkannt. Beim Komprimieren bei niedrigeren Geschwindigkeiten beginnt die erzwungene Begrenzung des Frequenzbandes auf 15-16 kHz, und es treten auch Phasenverzerrungen der Kanäle auf (Effekt wie ein Phaser oder Flanger).

MPEG-Audio wird in Computer-Soundsystemen, CD-i / DVD, “Audio” -CD-ROM, digitalem Radio / Fernsehen und anderen Massen-Audioübertragungssystemen verwendet.

PASC (Precision Adaptive Subband Coding) ist ein Sonderfall von Audio MPEG-1 Layer 1 mit einer Bitrate von 384 kbps (1: 4-Komprimierung). Wird im DCC-System verwendet.

ATRAC (Adaptive TRansform Acoustic Coding) basiert auf einem Stereo-Audioformat mit 16-Bit-Quantisierung und einer Abtastrate von 44,1 kHz. Bei der Komprimierung ist jeder Frame in 52 Frequenzbänder unterteilt, was zu einer Übertragungsrate von 292 kbps (1: 5-Komprimierung) führt. Wird im MiniDisk-System verwendet.

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.