{"id":1061,"date":"2021-01-26T20:34:32","date_gmt":"2021-01-26T20:34:32","guid":{"rendered":"http:\/\/mp4gain.com\/de\/audio-video\/?p=1061"},"modified":"2021-01-26T20:34:32","modified_gmt":"2021-01-26T20:34:32","slug":"audiokomprimierungsalgorithmen-fur-streaming-zwecke","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mp4gain.com\/de\/audio-video\/audio\/audiokomprimierungsalgorithmen-fur-streaming-zwecke\/","title":{"rendered":"Audiokomprimierungsalgorithmen f\u00fcr Streaming-Zwecke."},"content":{"rendered":"<p><strong>Audiokomprimierungsalgorithmen f\u00fcr Streaming-Zwecke.<\/strong><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/res.cloudinary.com\/practicaldev\/image\/fetch\/s--dx6PQegd--\/c_limit%2Cf_auto%2Cfl_progressive%2Cq_auto%2Cw_880\/https:\/\/thepracticaldev.s3.amazonaws.com\/i\/fq7igow9awjp04jiueo1.png\" alt=\"Audio Streaming\" \/><\/p>\n<p>Das Problem der \u00dcbertragung der erforderlichen Anzahl von Audiokan\u00e4len \u00fcber ein Netzwerk mit begrenzter Kapazit\u00e4t zwingt uns, auf die Audiokomprimierung zur\u00fcckzugreifen. Trotz des Einsatzes moderner digitaler Technologien wirkt sich die Komprimierung negativ auf die Klangqualit\u00e4t aus und f\u00fchrt zu einer zus\u00e4tzlichen Verz\u00f6gerung der Signal\u00fcbertragung.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/www.infomaniak.com\/img\/streaming\/audio\/visuel_audio.png\" alt=\"Audio Streaming\" \/><\/p>\n<p>Derzeit gibt es zwei grundlegend unterschiedliche Ans\u00e4tze zum Komprimieren von Audiosignalen. Dieser Artikel bietet einen allgemeinen Vergleich zwischen diesen beiden unterschiedlichen Komprimierungsprinzipien. Au\u00dferdem werden Diagramme des Frequenzgangs (Amplitudenfrequenzcharakteristik) des Klangbeispiels in seiner urspr\u00fcnglichen unkomprimierten Form und nach einem Zyklus des Codierens und Decodierens unter Verwendung von MPEG Layer II und Enhanced apt-X dargestellt.<\/p>\n<p>Algorithmen wie MPEG und AAC verwenden die Codierung unter Verwendung eines psychoakustischen Modells der Schallwahrnehmung. Ein anderer Ansatz ist die Zeitcodierung unter Verwendung von Adaptive Differential PCM (ADPCM) in Algorithmen wie Enhanced apt-X.<\/p>\n<p>Lineares PCM-Audio<br \/>\nVor der Komprimierung wird das Audio im Allgemeinen im linearen PCM-Format bei 32 kHz, 44,1 oder 48 kHz mit einer Aufl\u00f6sung von 16 oder 24 Bit digitalisiert.<\/p>\n<p>Das analoge Signal wird in unkomprimiertem digitalem PCM digitalisiert. Die digitalen Eing\u00e4nge der Codecs verwenden Oversampling, um die Konvertierung ohne Zeitprobleme sicherzustellen. Das unkomprimierte PCM-Signal ist unser Ma\u00dfstab f\u00fcr den Vergleich komprimierter Audiodateien.<\/p>\n<p>MPEG Layer II-Komprimierung<br \/>\nMPEG 1 Layer II ist ein weit verbreitetes Format. Dies ist ein typisches Beispiel f\u00fcr einen Algorithmus zur Codierung der psychoakustischen Wahrnehmung, der das eingehende Signal analysiert und mit einem theoretischen Modell vergleicht, um festzustellen, welche Frequenz und welche Zeitbereichsinformationen verloren gehen k\u00f6nnten. Die Notwendigkeit, das Audiosignal zu analysieren, f\u00fchrt zu einer obligatorischen Verz\u00f6gerung, typischerweise gr\u00f6\u00dfer als 30 ms.<\/p>\n<p>Theoretisch k\u00f6nnen hohe Komprimierungsverh\u00e4ltnisse erreicht werden, aber selbst bei relativ geringer Komprimierung kann MPEG die Audioqualit\u00e4t ernsthaft beeintr\u00e4chtigen. In Fig. 2 ist der Frequenzgang nach einem Durchgang der MPEG-Codierung der Quelldatei dargestellt.<\/p>\n<p>Beachten Sie Frequenzen, die vom urspr\u00fcnglichen PCM-Audio verloren gehen oder verzerrt sind.<\/p>\n<p>Komprimierungsverst\u00e4rktes Apt-X<br \/>\nEnhanced apt-X verwendet die ADPCM-Audioverarbeitungstechnologie. Das Signal ist in vier Frequenzb\u00e4nder unterteilt, die mit einem Viertel der urspr\u00fcnglichen Abtastrate unter Verwendung einer variablen Bitrate und eines variablen Quantisierungsschritts verarbeitet werden k\u00f6nnen. Da die gesamte Verarbeitung auf einer Zeitbereichsmethode basiert, gibt es keine andere Verz\u00f6gerung als die tats\u00e4chlich erforderliche Verarbeitungszeit.<\/p>\n<p>Infolgedessen beh\u00e4lt ein Komprimierungsverh\u00e4ltnis von 4: 1 den gesamten Frequenzinhalt des urspr\u00fcnglichen Signals mit einer Codierungsverz\u00f6gerung von weniger als 3 ms bei. Das Frequenzgangdiagramm in Fig. 3 zeigt das Ergebnis einer Codierung \/ Decodierung mit einem Durchgang unter Verwendung von Enhanced apt-X bei 256 kbps und zeigt die hohe Wiedergabetreue von Enhanced apt-X im Vergleich zum urspr\u00fcnglichen unkomprimierten Signal.<\/p>\n<p>So funktioniert Enhanced apt-X<br \/>\nDer verbesserte apt-X-Codierungsalgorithmus leitet die urspr\u00fcnglichen PCM-Daten durch ein speziell entwickeltes zweistufiges Q-Spiegelfilter, um das Signal in vier Teilb\u00e4nder zu unterteilen und den Takt auf 1\/4 der urspr\u00fcnglichen Taktfrequenz zu reduzieren. Das Quantisierungsverfahren besteht aus der Verarbeitung von vier Untersignalen, um jedes Signal von 16 Bit auf 7 Bit in Teilband 1, 4 Bit in Teilband 2, 3 Bit in Teilband 3 und 2 in Teilband 4 zu reduzieren.<\/p>\n<p>Das inverse Quantisierer- und Vorhersageschema verwendet die obigen Werte, um die Gr\u00f6\u00dfe des n\u00e4chsten Signals vorherzusagen. Dieser Wert wird mit dem tats\u00e4chlichen Signal verglichen und die &#8220;Differenz&#8221; gemessen. Der Codierer \u00fcbertr\u00e4gt dieses gemessene &#8220;Differenz&#8221; -Signal an den Decodierer. Jedes Teilband wird parallel verarbeitet und die Ausgabe des String-Quantisierers und Pr\u00e4diktors wird mit einer vorbestimmten Aufl\u00f6sung codiert. Der Verarbeitungsausgang der vier Teilb\u00e4nder wird in ein einzelnes verst\u00e4rktes 16- oder 24-Bit-Apt-X-Signal gemultiplext. Anschlie\u00dfend werden zus\u00e4tzliche Daten und Synchronisierungsdaten zum Streaming hinzugef\u00fcgt.<\/p>\n<p>Vergleich nach Hauptpunkten<br \/>\nDie MPEG \/ AAC-Codierung ist destruktiv: W\u00e4hrend des Codierungsprozesses gehen Frequenzen verloren.<br \/>\nDie verbesserte apt-X-Codierung ist zerst\u00f6rungsfrei, da jede im urspr\u00fcnglichen Signal vorhandene Frequenz im codierten und decodierten Signal gespeichert wird.<br \/>\nMPEG und AAC leiden unter dem Verkettungseffekt: Wiederholte Codierungs- und Decodierungszyklen beeintr\u00e4chtigen die Audioqualit\u00e4t schnell.<br \/>\nEnhanced apt-X ist verkettungsbest\u00e4ndig &#8211; wiederholte Codierungs- und Decodierungszyklen f\u00fchren zu keiner merklichen Verschlechterung der Klangqualit\u00e4t.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Audiokomprimierungsalgorithmen f\u00fcr Streaming-Zwecke. 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