was sind die gängigen audioformate – Page 2

Alle Audioformat-Unterschiede: Welches sollten Sie verwenden?

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Alle Audioformat-Unterschiede: Welches sollten Sie verwenden?

Drei Klassifikationen von Audioformaten

Eigenschaften und Unterschiede verschiedener Audioformate

Welches Audioformat ist das richtige für Sie?

Sie kennen MP3 bereits, aber was ist mit AAC, FLAC, OGG oder WMA? Warum gibt es so viele Audiodateiformate und gibt es das beste Audioformat?

Vergleich von Audioformaten

Audiodateien gibt es in verschiedenen Typen und Größen. Während wir wahrscheinlich alle mit MP3 vertraut sind, was ist mit AAC, FLAC, OGG oder WMA? Warum gibt es so viele Audiostandards? Gibt es ein besseres Audioformat? Welche sind wichtig und welche können vernachlässigt werden?

Alle Audioformate sind in drei Hauptkategorien unterteilt, und sobald Sie wissen, was die Kategorien bedeuten, können Sie das Format innerhalb der Kategorien auswählen, das Ihren Anforderungen am besten entspricht.

unkomprimiertes Audioformat

Unkomprimiertes Audio besteht aus tatsächlichen Schallwellen, die erfasst und ohne zusätzliche Verarbeitung in ein digitales Format konvertiert wurden. Daher sind unkomprimierte Audiodateien in der Regel am genauesten, nehmen jedoch viel Speicherplatz ein: etwa 34 MB pro Minute für 24-Bit-96-kHz-Stereo.

Audiodateiformat: PCM

PCM steht für Pulse Code Modulation, eine digitale Darstellung des ursprünglichen analogen Audiosignals. Analoge Klänge existieren als Wellenformen. Um eine Wellenform in digitale Bits umzuwandeln, muss der Ton in bestimmten Intervallen (oder Impulsen) abgetastet und aufgezeichnet werden.

Dieses digitale Audioformat hat eine „Samplerate“ (wie oft die Samples erstellt werden) und eine „Bittiefe“ (wie viele Bits verwendet werden, um jedes Sample darzustellen). Es gibt keine Kompression beteiligt. Digitale Aufnahmen sind nahezu genaue Darstellungen analoger Klänge.

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Prinzip der mp3- und Dateiformatanalyse. Teil4

Die drei Bytes, die bei 1397H beginnen, sind 54 41 47, die das “TAG”-Zeichen speichern, das anzeigt, dass diese Datei ID3 V1.0-Informationen enthält.

Die 30 Bytes, die bei 139AH beginnen, speichern den Namen des Songs, die ersten 4 Bytes, die nicht 00 sind, sind 54 45 53 54, was “TEST” bedeutet;
die 4 Bytes beginnend bei 13F4H sind 04 19 14 03 und das Jahr der Speicherung ist “04/25/2003” ”;
das letzte Byte ist 4E, was die Musikkategorie darstellt, und der Codename ist 78, also „Rock&Roll“; das
andere Bytes sind alle 00 und es werden keine Informationen gespeichert.

4. Schlussfolgerung
Als wichtiger Multimedia-Datentyp suchen die Menschen immer nach effizienteren Komprimierungsmethoden und neuen Audiodateiformaten. In der MP3-Datei wird die MDCT-Transformation verwendet, bei der es sich um eine quasi-optimale Transformation mit einfacher Struktur und einfacher Programmierung handelt, die das Problem vermeidet, dass die optimale Transformation (KL) für die Eigenwerte und Eigenvektoren der schwer aufzulösen ist Kovarianz. Matrix.

Durch die Analyse des MP3-Dateiformats ist es nicht schwierig, seine Mängel zu finden. Jeder Frame einer MP3-Datei hat den gleichen 4-Byte-Frame-Header, was für eine MP3-Datei mit einer großen Anzahl von Frames etwas Speicherplatz erfordert. ID3 speichert die Musikbeschreibungsinformationen. Die Eigentums-, Copyright- und andere Informationen im Frame-Header sind ebenfalls Beschreibungsinformationen. Die Musikbeschreibungsinformationen sind etwas chaotisch.

Die Entwicklung von MP3 ist jedenfalls nicht aufzuhalten. MP3 ist zu einem anerkannten Tondatenformat geworden. MP3 entwickelt sich neben JPEG-Bildern und PDF-Dokumenten zu einem Hot Spot im Bereich der multimedialen Informationsverarbeitung.

Prinzip der mp3- und Dateiformatanalyse. Teil 3

DasDer ID3-Standard-MP3-Frame-Header berücksichtigt nicht das Speichern komplexer Informationen wie Songtitel, Autor, Albumname, Jahr usw., mit Ausnahme einiger einfacher Musikbeschreibungsinformationen wie Datenschutz, Urheberrecht und Original, die in MP3-Anwendungen sehr wichtig sind.

1996 schlug FricKemp im Projekt “Studio 3” vor, Beschreibungsinformationen zum Speichern von Songs am Ende der MP3-Datei hinzuzufügen, und bildete den ID3-Standard. Bisher wurden die Standards ID3 V1.0, V1.1, V2 .0, V2, .3 und V2.4 formuliert. Je höher die Version, desto reichhaltiger und detaillierter werden die relevanten Informationen erfasst.
Der ID3 V1.0-Standard ist nicht vollständig und die gespeicherten Informationen sind zu klein, um Texte, Albumcover, Bilder usw. zu speichern. V2.0 ist ein ziemlich vollständiger Standard, der jedoch Schwierigkeiten beim Schreiben von Software mit sich bringt, obwohl viele Leute dieses Format befürworten, sind nur sehr wenige tatsächlich in Software implementiert. Die überwiegende Mehrheit der MP3s verwendet immer noch den ID3 V1.0-Standard. Dieser Standard verwendet die letzten 128 Bytes am Ende der MP3-Datei, um ID3-Informationen zu speichern. Siehe Tabelle 3 für Anweisungen zur Verwendung dieser 128 Bytes.
Tabelle 3 Endgültige ID3 V1.0-Dateibeschreibung
Länge ein
Byte (Byte) Beschreibung
1-3 3 Speichert das „TAG“-Zeichen, das den ID3 V1.0-Standard angibt, gefolgt von den Songinformationen.
4-33 30 Songname
34-63 30 Autor
64-93 30 Albumname
94-97 4 Jahr
98-127 30 Anmerkungen
128 1 MP3-Musikkategorie, insgesamt 147 Typen.

3.3 Dateibeispiel
Öffnen Sie in VC++ eine Datei namens test.mp3 mit folgendem Inhalt:
000000 FF FB 52 8C 00 00 01 49 09 C5 05 24 60 00 2A C1
000010 19 40 A6 00 00 05 96 41 34 18 20 80 08 26 48 29
000020 83 04 00 01 61 41 40 50 04 00 C1 2 41 50 64
…
0000d0 Fe FF FB 52 80 01 EE 90 65 6E 02 30
0000E0 32 0C CD CD CD CD 46 16 41 89 B8 408 89 300 408
0000F0 33 B7 00 00 01 02 FF FF FF F4 E1 2F FF FF FF FF
……
0001A0 DF FF FF FF FB 52 8C 12 00 E 01 FE 90 58 6E 09 A0 02
000150 8513 B0 AC 45 F6 19 61 26 26
0001C0 05 AC B4 20 28 94 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
…
001390 7F FF FF FF FD 4E 00 54 41 47 54 45 53 54 00 00
0013A0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
001400
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
001410 00 00 00 00 00 00 4E
Die Dateilänge beträgt 1416H (5,142K), der Frame-Header lautet: FF FB 52 8C, konvertiert in Binär:
11111111 11111011
01010010
10001100T

Prinzip der mp3- und Dateiformatanalyse. Teil 2

MP3 verwendet wahrnehmungsbezogene Audiocodierung (Perceptual Audio Coding) diesen Verzerrungsalgorithmus.

Der Frequenzbereich des vom menschlichen Ohr wahrgenommenen Schalls beträgt 20 Hz bis 20 kHz. MP3 schneidet viele redundante Signale und irrelevante Signale heraus. Der Encoder transformiert den Originalton durch eine gemischte Filterbank in den Frequenzbereich und verwendet ein psychoakustisches Modell. um abzuschätzen, dass es nur der wahrgenommene Rauschpegel sein kann, wird quantisiert und in Huffman-Codierung umgewandelt, um einen MP3-Bitstrom zu bilden. Der Decoder ist viel einfacher, seine Aufgabe besteht darin, das Tonsignal aus den codierten Spektrallinienkomponenten durch inverse Quantisierung und inverse Transformation zu extrahieren. Der MP3-Kodierungs- und Dekodierungsprozess ist in Abbildung 1 dargestellt.
2.4 Modifizierte diskrete Kosinustransformation Die Kosinustransformation
Modified Discrete CT (MDCT) bezieht sich auf die Umwandlung eines Zeitbereichsdatensatzes in Frequenzbereichsdaten, um die Änderungen im Zeitbereich zu kennen. MDCT ist eine Erweiterung des DCT-Algorithmus. Der erste schnelle Algorithmus ist die schnelle Fourier-Transformation (FFT), aber FFT hat komplexe Operationen, MDCT sind echte Operationen, die einfach zu programmieren sind.
Teilen Sie beim Komprimieren von Audiodaten zuerst die ursprünglichen Tondaten in feste Blöcke auf und führen Sie dann eine direkte MDCT (direkte MDCT) durch, um den Wert jedes Blocks in MDCT-Koeffizienten 512 umzuwandeln vor und nach den Tondaten sind inkonsistent, da redundante und irrelevante Daten während des Komprimierungsprozesses entfernt werden. Die FMDCT-Transformationsformel lautet:
k=0, 1,
.
n0 = (N/2+1)/2, X(n) ist der Zeitbereichswert, X(k) ist der Frequenzbereichswert. Wenn N 1024 Punkte annimmt, werden es 512 Frequenzbereichswerte.
Die IMDCT-Transformationsformel lautet:

n=0, 1, …, N-1
MDCT selbst komprimiert keine Daten, es bildet das Signal einfach auf eine andere Domäne ab, und die Quantisierung komprimiert die Daten. Wenn die Bitzuweisung an den quantisierten transformierten Abtastwerten durchgeführt wird, muss der gesamte quantisierte Block als der kleinste betrachtet werden, was als verlustbehaftete Komprimierung bezeichnet wird.
3 Dateiformatanalyse
MP3 MP3-Dateidaten bestehen aus mehreren Frames, und der Frame ist die kleinste Einheit der MP3-Datei. Jeder Frame wiederum besteht aus einem Frame-Header, Zusatzinformationen und Tondaten. Die Wiedergabezeit jedes Frames beträgt 0,026 Sekunden und seine Dauer variiert mit der Bitrate. Einige MP3-Dateien haben am Ende zusätzliche Bytes, die Beschreibungsinformationen für Nicht-Audiodaten enthalten.