Tag: wie funktioniert verlustfreie Audiokomprimierung?

Verlustfreie digitale Audioformate

Unkomprimierte Formate
Die ersten digitalen Audioformate codierten Informationen, wie sie sagen, “wie sie sind”.

Dieses Format ist vor allem für den Computer selbst praktisch: Es besteht eine einfache Entsprechung zwischen einer Folge digitaler Signale und einer Schallwellenform. Es überrascht nicht, dass trotz der Weiterentwicklung komprimierter Audioformate unkomprimierte Formate weiterhin aktiv im Bereich der professionellen (und Amateur-) Klangarbeit eingesetzt werden. Was sind diese Formate?

Erstens ist es das Audio-CD-Format selbst. Für ihn ist alles einfach: Dies ist das Format, in dem die meisten Audio-Discs aufgenommen werden (es sei denn, es wurden natürlich mehrere Alben gleichzeitig aufgenommen – in diesem Fall handelt es sich um ein Format offensichtlich komprimiert). Das Audio-CD-Format verwendet Pulse Code Modulation (PCM), um “digital” in “analog” umzuwandeln. Dies ist die Art der Konvertierung, die die Grundlage für die meisten anderen Audioformate bildet.

Bei CDs ist alles klar, aber was ist mit Soundpräsentationsformaten auf Computern? Wie Sie sich vorstellen können, waren hier die größten Computer- und Softwarehersteller die ersten, die Formate wie AIFF (Apple) und WAV (Microsoft und IBM) entwickelten, die den Computer- und Betriebssystembenutzern dieser Entwickler bis heute bekannt sind. von heute. Darüber hinaus führte Apple, zu dieser Zeit der unbestrittene Marktführer im Bereich Computer-Multimedia, sein Format 1988 ein, drei Jahre vor den Entwicklern des WAV-Formats. Wenn Sie den Computer die Daten auf der Audio-CD lesen und in eines dieser Formate übersetzen lassen, erhalten Sie eine exakte Kopie, die auf der Festplatte Ihres Computers genauso viel Speicherplatz beansprucht wie das Original auf der CD. Der einzige Unterschied besteht im Format, in dem diese Daten gepackt werden.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Funktionen dieser Formate die einer Audio-Disc übertreffen. Sie ermöglichen eine viel größere Audiotiefe (bis zu 32 Bit) und Abtastraten (AIFF bis zu 196 kHz und in WAV beliebig). Aber selbst diese Parameter waren mit den Entwicklern von Audioformaten mit ultrahoher Wiedergabetreue nicht zufrieden. Diese Formate wurden erstmals auf Super Audio-CDs (SACD) verwendet, die 1999 von Sony und Philips entwickelt wurden, und schließlich für Liebhaber von qualitativ hochwertigem Sound auf PCs installiert.

Das in SACD verwendete digitale Audioformat heißt DSD (Direct Stream Digital). Es wird eine grundlegend andere Art der Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlung verwendet – die Wellenform wird jeweils nur mit einem Bit codiert. Mit anderen Worten, die „Tiefe“ des Klangs beträgt nur ein Bit, aber diese Informationen werden viel häufiger aktualisiert als in den meisten anderen Formaten, dh die Abtastrate wird mehrmals erhöht. Dies ermöglicht es dem Algorithmus, die Form der Schallwelle durch Schätzen der Dichte dieser Impulse in einem gegebenen Zeitintervall wiederherzustellen.

Diese Art der Darstellung des Signals ermöglichte es, nichtlineares Quantisierungsrauschen zu vermeiden. Es ist wahr, dass je höher die Frequenz des Tons ist, desto geringer die Anzahl der Impulse, die ihn codieren, desto genauer wird die Codierung, was bedeutet, dass der konstante Rauschpegel in Bezug auf das Signal, dh das Rauschen, zunimmt . Bei einer hohen Abtastfrequenz wird das Rauschen jedoch bereits im für das Ohr nicht wahrnehmbaren Ultraschallbereich kritisch. Gleichzeitig wurde eine viel wichtigere Aufgabe erfüllt: Es gibt kein Quantisierungsrauschen, eine Art “Fluch” des digitalen Klangs. Sie alle “gingen” mit dem gleichen unhörbaren Geräusch. Es ist nicht verwunderlich, dass sich dieses Format in Kritiker von “digital” verliebt hat. Es schien es “analog” näher zu bringen und Spuren von Diskretion in seinem Klang zu beseitigen.

Es stellte sich jedoch heraus, dass DSD-Dateien für die Bearbeitung völlig ungeeignet sind: Sie werden nur durch Konvertieren in PCM (und umgekehrt beim Speichern) bearbeitet, und jede solche Konvertierung vervielfacht das Rauschen, das für das Hören bald kritisch wird. . Es ist eine Sache, wenn Sie fertiges analoges Material in DSD aufnehmen, das das analoge Mastering bestanden hat. Aber was sollten Sie tun, wenn Sie neues Audiomaterial aufnehmen und bearbeiten? Es gab also Formate, die mit zusätzlichen Anpassungen gegen Quantisierungsrauschen auf die Pulscodemodulation zurückgingen. Unter diesen ist DXD (Digital eXtreme Definition) bemerkenswert, das nicht nur zum Mastering von Quelldaten für SACD, sondern auch zum Hören von Audio in hoher Qualität auf einem Computer Anwendung gefunden hat.

MAXIMALE TONQUALITÄT. VERLUSTLOSES FORMAT: WAS IST DAS? HOCHWERTIGE MUSIK IM VERLUSTLOSEN FORMAT

Heute gibt es ungefähr drei Dutzend gängige digitale Audioformate. Warum Sie so viele Arten von Audiodateien erstellen müssen, um eine Art von Inhalt zu speichern, und wie Sie all dies verwalten, erfahren Sie aus diesem Material.

Sicherlich bevorzugen viele Benutzer es, ihren Heimcomputer nicht nur als Arbeitstier, sondern auch als Multimedia-Center zu verwenden, in dem sie Filme oder Familienfotos ansehen und ihre Lieblingsmusik hören können. Kompakte Digitalplayer oder Mobiltelefone eignen sich zwar besser zum Hören von Musikkompositionen, aber im Gegensatz zu ihnen kann ein Computer nicht nur Musik abspielen.

Unabhängig davon, wie groß der integrierte Speicher Ihres Musik-Players ist, wird es höchstwahrscheinlich schwierig sein, Ihre gesamte Musikbibliothek darauf zu speichern. Darüber hinaus können Sie mit einem PC Musik erstellen, bearbeiten, organisieren und nach Musik suchen. Vergessen Sie auch nicht, dass es heute rund drei Dutzend gängige digitale Audioformate gibt und die meisten Player alles andere als Allesfresser sind und nur einige davon abspielen können.

Warum müssen Sie so viele Musikformate erstellen, um eine Art von Inhalten zu speichern? Der Punkt ist, dass in den allermeisten Fällen der Ton in einer “komprimierten” Form gespeichert wird, da eine Minute unkomprimierter Komposition etwa 10 MB auf der Festplatte belegt. Einerseits scheint dies nicht viel zu sein, andererseits, wenn Sie ein Musikliebhaber sind und Ihre Sammlung aus mehreren hundert oder sogar Tausenden von Songs besteht, ist es klar, dass der Sound komprimiert werden muss, um den Platz zu reduzieren, den er einnimmt elektronische Medien.

Zum Komprimieren von Musikdateien werden verschiedene spezielle Algorithmen verwendet, die anschließend die Struktur und Darstellung der Audiodaten oder sogenannte digitale Audiodateiformate bestimmen. Alle Audioformate können in drei Gruppen unterteilt werden: unkomprimierte Audioformate, verlustfreie Komprimierung und verlustbehaftete Komprimierung.

KEINE KOMPRESSION

Eines der am weitesten verbreiteten Formate in Bezug auf diesen Typ ist das bekannte WAV. Der Sound von Dateien mit dieser Erweiterung wird ohne Komprimierung oder Änderungen gespeichert. Es ist richtig, dass viel mehr Speicherplatz zum Speichern unkomprimierter Dateien erforderlich ist. Daher wird WAV nur in professionellen Audio- und Videoanwendungen verwendet, bei denen der Ton vor der Verarbeitung keinen Qualitätsverlust aufweisen sollte. Das Speichern gewöhnlicher Musikkompositionen in dieser Form ist eine ungerechtfertigte Verschwendung.

Zum Abspielen von WAV-Dateien benötigen Sie keine spezielle Software, da alle Mediaplayer dieses Format verstehen, einschließlich des im Windows-System integrierten Standard-Windows Media-Audioplayers.

Ein weiteres erwähnenswertes Format zum Speichern von unkomprimiertem Audio ist die Apple-Entwicklung AIFF (Audio Interchange File Format). Wie Sie vielleicht vermutet haben, wird es am häufigsten auf Macintosh-Computern unter Mac OS X verwendet.

VERLUSTLOSE KOMPRESSION (KEIN VERLUST)

Verlustfreie Komprimierungsalgorithmen für Audiodateien arbeiten nach dem Prinzip herkömmlicher Aktenschränke. Sie bieten nicht die höchste Komprimierungsstufe (40 bis 60%), während sie praktisch keinen Einfluss auf die Klangqualität haben. Es ist auch erwähnenswert, dass in diesem Fall die verschlüsselten Daten vollständig in ihrer ursprünglichen Form wiederhergestellt werden können. Daher wird die Verwendung der verlustfreien Komprimierung am häufigsten in Fällen verwendet, in denen es wichtig ist, die Identität der komprimierten Daten in Bezug auf das Original beizubehalten.

Die beliebtesten Audioformate in dieser Gruppe sind FLAC (Free Lossless Audio Codec), APE (Monkey’s Audio), WMA (Windows Media Lossless) und ALAC (Apple Lossless Audio Codec). Jeder hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Beispielsweise bietet der APE-Codec etwas bessere Komprimierungsgewinne, während FLAC häufiger vorkommt. Im Allgemeinen speichern alle echten Musikliebhaber ihre Musiksammlungen in verlustfreien Formaten, da sie keine Daten aus dem Audiostream entfernen und mit diesen Codecs erstellte Dateien auch auf hochwertigen Stereoanlagen wiedergegeben werden können.