Laien und leicht verständliche Populärwissenschaft zu Samplerate, Bittiefe, Bitrate und Lossless – Teil 2

Bitrate kbps (kp/s)

In verlustfreien, unkomprimierten Formaten (z. B. .wav) ist Bitrate = Abtastrate x Bittiefe x Anzahl der Kanäle. Bei verlustbehafteter Komprimierung (z. B. .mp3) entspricht die Bitrate nicht dieser Formel, da die ursprünglichen Informationen zerstört wurden. Die Bitrate beschreibt die Menge an Informationen über das Audio in einer Sekunde, also ist die Gesamtgröße der Sounddatei die Bitrate x die Gesamtdauer. Die Bitrate wird auch Bitrate genannt und die Einheit ist die Bitrate (bps, bit per second). Normalerweise sind 128 kbps und 320 kbps Bitraten beim Hören von Songs, von denen 320 kbps die höchste Bitrate des MP3-Formats ist. Aber im Vergleich zu einer WAV-Datei mit einer Abtastrate von 44,1 kHz und einer Bittiefe von 16 Bit (die berechnete Zweikanal-Bitrate beträgt 44,1 x 16 x 2 = 1411,2 kbps) ist es bei weitem nicht dasselbe. Nach der Komprimierung hat sich die Bitrate geändert. Die Bitrate bei verlustfreier Komprimierung hat nichts mit der Tonqualität zu tun, und die Bitrate bei verlustbehafteter Komprimierung korreliert positiv mit der Tonqualität.
Verlustfreie Kompression
Verlustfreie Komprimierung bezieht sich auf Komprimierung (Konvertierung) zwischen Formaten ohne Verlust. Unabhängig vom komprimierten (konvertierten) Format ist die Tonqualität dieselbe und kann in derselben Originaldatei wiederhergestellt werden. Verlustfrei bezieht sich im Allgemeinen auf verlustfreie Komprimierung, und es gibt keine verlustfreie Coderate. Die Komprimierung verschiedener Formate entspricht einem Algorithmus (oder Codierung), und ein Decodierer ist zum Decodieren während der Wiedergabe erforderlich, und unterschiedliche Decodierer können auch die Integrität der dekomprimierten Datei beeinträchtigen. Gängige verlustfreie Formate sind:
wav – Ein Microsoft-Sounddateiformat, das dem echten Sound am nächsten kommt (gefolgt von Midi) und mehrere Abtastraten und mehrere Quantisierungsgenauigkeiten unterstützt. Alle verlustfreien Formate sind im Wesentlichen wav-Komprimierung, die beim Abspielen wieder in wav konvertiert wird.
flac: Free Lossless Audio Coded, ein internationales allgemeines Format, das sich durch eine hohe Komprimierungsrate und einen ausgereiften Codierungsalgorithmus auszeichnet. Wenn die FLAC-Datei beschädigt ist, kann sie immer noch normal abgespielt werden. Darüber hinaus ist dieses Format auch das erste verlustfreie Format, das von Hardware weitgehend unterstützt wird.
monkey: Das Dateiformat, das vom CD-Rippen mit der Audiosoftware von Monkey konvertiert wurde, aber der Vorteil ist nicht auffällig und die Dekodierung ist langsam.
wma-lossless: Wird ebenfalls von Microsoft produziert, zeichnet sich durch eine hohe Komprimierungsrate aus, hat sich aber nicht durchgesetzt.
aiff: Von Apple produziert, ist es das Standard-Audioformat auf Apple-Computern.
DSD: Ich weiß nicht viel über Sony Dafa und ich kann die scharfe Kultur nicht schätzen.
verlustbehaftete Komprimierung
Verlustbehaftete Komprimierung bezieht sich auf den Verlust von Toninformationen während des Komprimierungsprozesses, und der verlorene Ton kann nicht durch die Abtastrate und die Anzahl der Bits dargestellt werden. Das Merkmal ist jedoch, dass die komprimierte Datei sehr klein wird und häufig in Streaming-Medien verwendet wird. Gängige verlustbehaftete Formate sind:
mp3: Ein komplexer Algorithmus, der entwickelt wurde, um das menschliche Gehör zu simulieren, bekannt als “psychoakustisches Modell”. Es verbessert das Komprimierungsverhältnis, senkt die Bitrate und reduziert den Fußabdruck, indem es einige Frequenzbänder im Audio extrahiert, aber gleichzeitig die Details des Klangs, wie z. B. die Emotion der menschlichen Stimme, den Nachhall später Bühne usw. sind verformt. Es ist auch schwierig, wav und mp3 schnell zu unterscheiden, wenn Sie blind zuhören und Geräte verwenden müssen. MP3 ist derzeit das beliebteste Audiokomprimierungsformat, das die Klangqualität vor der Komprimierung am besten bewahren kann.
wma: Microsofts Meisterwerk, gekennzeichnet durch eine niedrigere Bitrate (z. B. 64 kbps), wma kann unter den gleichen Klangqualitätsbedingungen wie mp3 eine geringere Lautstärke erreichen. Und bei extrem niedrigen Bitraten (wie 16 kbps) ist die wma-Klangqualität viel besser als bei mp3.
aac: Das Speicherformat für Sounddateien auf Apple-Computern.
ogg – Völlig kostenlos, offen und patentfrei, aber weniger beliebt.