Digitale audioformaten: het mp3-fenomeen


Free Download Mp4Gain
picture



We now offer a subscription for just 10 cents a day*

You will always enjoy the full version of Mp4Gain with all its features and benefits.

For just 10 cents a day*

*Unlimited FULL version of Mp4Gain, billed $US12.50 Quarterly (+ $5 USD one time subscription payment JUST in the first payment).

All other payments will be just $3.12 per month, billed quaterly.

That's only 10 cents per day!

CLICK TO PURCHASE



THIS PRICE ONLY LASTS FOR A FEW DAYS




Digitale audioformaten: het mp3-fenomeen

MP3 format

Het MP3-muziekformaat (MPEG-1 Layer 3) is een van de meest gebruikte digitale audioformaten ter wereld.

Het is compatibel met alle draagbare en stationaire audioapparaten. In mei 2017 kondigden de ontwikkelaars van het formaat zijn “dood” aan. Op 23 april 2017 werd het door Technicolor en Fraunhofer IIS gelicentieerde commerciële programma geannuleerd: het laatste patent in het programma liep af, waardoor het formaat standaard werd in het publieke domein.
Kunnen we zeggen dat de dagen van het meest populaire formaat zijn genummerd? De ontwikkeling van mp3’s begon eind jaren tachtig bij het Fraunhofer Institute for Integrated Circuits (IIS). In 1987 werkten de Universiteit van Erlangen-Neurenberg en Fraunhofer IIS samen aan het EU147 EUREKA Digital Audio Broadcasting (DAB) -project. Het eerste resultaat van het werk van de alliantie was de LC-ATC-codec, die het mogelijk maakte om stereomuziek in realtime te coderen.

De volgende stap was de ontwikkeling van een optimaal frequentiedomein (OCF) coderingsalgoritme, dat al enkele kenmerken had van de toekomstige MP3-codec. Voor het eerst is het mogelijk om muziek in goede kwaliteit te coderen met 64 kbps voor een monosignaal. OCF was het begin van de weg naar standaardisatie MPEG (Moving Picture Expert): een organisatie die verantwoordelijk is voor de ontwikkeling en implementatie van internationale standaarden voor de compressie en overdracht van digitale video- en audiocontent.

In 1989 ontving MPEG 14 voorstellen voor de implementatie van een audiocoderingsstandaard, dus de deelnemers werden uitgenodigd om hun ontwikkelingen te combineren. Dit leidde tot de opkomst van vier potentiële kandidaten, waaronder MUSICAM van het Institute for Broadcasting Technology IRT en Philips en ASPEC (Adaptive Spectral Perceptual Entropy Coding), dat het resultaat is van verdere verbeteringen aan de OCF Fraunhofer IIS naast bijdragen van de Universiteit van Hannover in samenwerking met AT&T en Thomson.

Na uitgebreide tests stelde MPEG voor om MUSICAM en ASPEC te combineren om een ​​familie van drie coderingsmethoden te creëren: Niveau 1: een versie met lage complexiteit van MUSICAM; niveau 2 – MUSICAM-codec; Level 3 (later MP3 genoemd): gebaseerd op ASPEC. De technische ontwikkeling van de MPEG-1-standaard werd in december 1991 voltooid. In 1994 introduceerde Fraunhofer IIS ‘s werelds eerste MP3-encoder, de L3enc, en in 1995 accepteerden de Fraunhofer-onderzoekers unaniem “.mp3” als de bestandsextensie voor MPEG-laag 3 [1].

Dankzij het compressie-algoritme dat wordt gebruikt in het MP3-audioformaat, wordt de grootte van de gegevens die nodig zijn om de opname te reproduceren en de kwaliteit van de geluidsweergave te garanderen aanzienlijk verminderd tot 10-12 keer het origineel, afhankelijk van de opnamesnelheid. . Bitsnelheid verwijst naar de coderings- / decoderingssnelheid van een digitale audiostream; geluidskwaliteit verbetert met toenemende bitsnelheid. Het mp3-formaat heeft de volgende bitsnelheden: 32 kbps (zeer lage kwaliteit, alleen acceptabel voor spraak), 96 kbps, 128 kbps (gemiddelde kwaliteit), 160 kbps, 192 kbps, 256 kbps, 320 kbps (maximale optimale kwaliteit). Het principe van het compressie-algoritme is als volgt: tijdens het compressieproces analyseren de audiocodecs de signalen, waarbij ze focussen op de hoorbare fragmenten, die worden opgeslagen voor later afspelen of verzenden.

Dit sluit geluiden buiten het waarnemingsbereik van het menselijk oor uit (20 tot 20.000 Hz). Daarom wordt MP3 lossy genoemd. Er zijn drie manieren om mp3-bestanden te coderen: constante bitsnelheid (CBR), variabele bitsnelheid (VBR) en gemiddelde bitsnelheid (ABR). CBR is de standaard versleutelingsmodus. In deze modus is de bitsnelheid constant voor het hele bestand. Dit betekent dat elk deel van het mp3-bestand hetzelfde aantal bits gebruikt. Ongeacht de complexiteit van een muziekstuk, gebruikt de encoder dezelfde bitsnelheid, dus de kwaliteit van het uiteindelijke bestand is variabel.

Complexe onderdelen zullen van mindere kwaliteit zijn dan eenvoudigere. Het belangrijkste voordeel van deze modus is dat de grootte van de uiteindelijke bestanden niet verandert en nauwkeurig kan worden voorspeld. Bij het coderen in VBR-modus selecteert de gebruiker de gewenste kwaliteit op een schaal van 9 (laagste kwaliteit, hoogste vervorming) tot 0 (hoogste kwaliteit / laagste vervorming). De codec probeert vervolgens een bepaalde kwaliteit in het hele bestand te behouden door het optimale aantal bits te kiezen voor elk deel van de audio-opname. Het belangrijkste voordeel is de mogelijkheid om het te bereiken kwaliteitsniveau te specificeren, maar het grote nadeel is de onvoorspelbaarheid van de uiteindelijke bestandsgrootte.


Free Download Mp4Gain
picture

Wav en Mp3: vergelijking van deze twee formaten.

Wav en Mp3: vergelijking van deze twee formaten.

WAV vs MP3

De ontwikkeling van digitale audiodistributie heeft ertoe geleid dat er nu enkele tientallen audiobestandsformaten op de markt zijn. Elke ontwikkelaar probeerde zijn eigen coderingsmethode en coderingsalgoritmen te maken en deze vervolgens populair te maken. Maar nu, in 2019, is het duidelijk geworden: MP3 heeft de strijd om muziekformaten gewonnen. En zelfs als de ontwikkelaars het niet meer ondersteunen, is dat prima. Hoe dan ook, muziek in bestanden van dit type kan op elke telefoon, speler, computer, radio, tv en zelfs sommige modellen smartwatches worden afgespeeld.

MP3 VS WAV

Wanneer je echter hoogwaardige audioapparatuur koopt, bijvoorbeeld een koptelefoon en een geluidskaart voor in totaal 1,5 salaris, beginnen de nadelen van mp3 duidelijk te worden. Het lijkt erop dat de techniek goed is, maar de muziek klinkt sowieso wat “plat” en saai. Dit komt doordat MP3 delen van de audiostream afsnijdt.

En dan wil je een formaat van hogere kwaliteit kiezen. Bijvoorbeeld een iets minder vaak voorkomende WAV, die de techniek zal helpen “open te gaan”. Maar is deze WAV goed? Laten we twee formaten vergelijken, WAV en MP3, en de juiste kiezen. Hoe gecomprimeerde en niet-gecomprimeerde muziekformaten verschillen Omdat WAV een voorbeeld is van een niet-gecomprimeerd muziekformaat en MP3 een gecomprimeerd formaat is, is het de moeite waard om te begrijpen wat gecomprimeerde en niet-gecomprimeerde muziekformaten zijn om het belangrijkste verschil te begrijpen. tussen de twee.

We gaan niet dieper in, we zullen het ook hebben over sigma-delta-modulatie, gewoon “laten we over de top gaan”. Ongecomprimeerde muziekformaten waren een van de eersten die opkwamen. Ze omvatten het achtereenvolgens opnemen van elk geluid dat door de microfoon in de studio wordt vastgelegd, elke noot, elke poging van de zanger om acht octaven in een enkel nummer te raken. Het resultaat is dat het bestand ongelooflijk gedetailleerd is omdat alle geluiden worden vermeld. Er zijn maar een paar problemen.

Vanwege het hoge detailniveau van het audiobestand is het enorm. Gemiddeld weegt een nummer van drie minuten in een WAV-container ongeveer 60 megabyte. Het resultaat is dat het goed is voor een gigabyte flashdrive als het op ten minste het album van één artiest past. En in een tijd dat een harde schijf van 1 GB een onbereikbare luxe was, was het in ieder geval onverstandig om kostbare ruimte op de harde schijf te verspillen aan liedjes. Het tweede probleem is dat het decoderen van dergelijke muziek een krachtige en flexibele processor vereist.

Dat wil zeggen, de chip moet constant een digitaal signaal opnemen en dit omzetten naar analoog dat naar de luidsprekers gaat. Tegelijkertijd zijn er veel digitale signalen; onthoud, elk geluid. Daarom moet de prestatie van de chip ook hoog zijn. Zo stonden ingenieurs en programmeurs voor de taak ervoor te zorgen dat een fan van Robbie Williams zijn volledige discografie (14 albums, 3 collecties, talloze singles, 8 dvd’s) kon behouden zonder een server te hoeven kopen. Dit is hoe gecomprimeerde formaten verschenen, waarvan MP3 een voorbeeld is. Bij gecomprimeerde formaten is extra muziektranscodering nodig. De audiostream wordt opgedeeld in afzonderlijke frames, vervolgens worden ze geplakt, de details gaan gedeeltelijk verloren (er worden bijvoorbeeld twee luidheidspieken in één geplakt), misschien, zoals bij MP3, worden sommige frequentiebereiken afgesneden … En daardoor is het bestand veel kleiner! Gemiddeld weegt een nummer van drie minuten in een mp3-bestand met een hoge bitsnelheid (320 kbps) ongeveer 10 megabyte.

Met andere woorden, een volledige EP (mini-album) in MP3 past bij het volume van een nummer in WAV! En als je de bitrate verlaagt door nog meer framedelen uit de audiostream te verwijderen en de kwaliteit aanzienlijk te verslechteren, dan kan de hele discografie van de lang lijdende Robbie Williams “rommelig” zijn. Aan de andere kant kan het kwaliteitsverlies niet te groot worden genoemd voor de luisteraar. MP3 320 kbps biedt voldoende kwaliteit om naar muziek te luisteren, films te kijken, enz. De luisteraar negeert de “ontbrekende details” of “peinst” ze om een ​​compleet akoestisch beeld te creëren. Daarnaast heeft de kwaliteit van de apparatuur ook invloed op de afspeelkwaliteit. Op computers met een zwakke geïntegreerde geluidskaart en Chinese luidsprekers, zal MP3 64 kbps, MP3 320 kbps, WAV even slecht klinken. Maar neem gewoon een meerkanaals audiosysteem, een versterker, een discrete geluidskaart met een 192 KHz DAC, en het geluid in WAV bloeit. Maar MP3 lijkt te plat en met weinig detail.

Welke audiobestandsindelingen zijn het beste voor dj’en?

Welke audiobestandsindelingen zijn het beste voor dj’en?

What audio file formats are best for DJing?

DJ-muziekcollecties bestaan ​​uit audiobestanden van verschillende formaten. Velen spelen muziek in mp3-formaat en zijn absoluut tevreden met de geluidskwaliteit, anderen gebruiken alleen WAVE-bestanden en beweren dat mp3-kwaliteit niet geschikt is voor een goed clubluidsprekersysteem. Laten we proberen erachter te komen hoe de dingen werkelijk zijn.

audio formats for DJ

Alle audioformaten zijn globaal onderverdeeld in twee hoofdgroepen: lossless en lossy.

Geen verlies

Dit zijn muziekformaten waarin alle muzikale informatie voor een track wordt opgeslagen. Lossless-formaten zijn er in gecomprimeerde en niet-gecomprimeerde formaten. De meest populaire niet-gecomprimeerde verliesvrije muziekindelingen zijn WAVE en AIFF, en het populairste gecomprimeerde verliesvrije audioformaat is FLAC. Grote online muziekwinkels bieden de mogelijkheid om nummers in deze formaten te kopen.

Lossless-bestanden nemen veel schijfruimte in beslag. Het nummer Echomen – Substance (originele mix), dat 7 minuten en 30 seconden lang is in WAVE- en AIFF-formaten, neemt bijvoorbeeld 75,7 MB schijfruimte in beslag, in FLAC-48,1 MB-formaat. De keerzijde van het WAVE-formaat voor DJ’s die spelen vanuit computerprogramma’s is het gebrek aan meta-informatie over het bestand. Metadata wordt gebruikt om belangrijke informatie over een track op te slaan: de toonsoort, het tempo, etc. Elke DJ-software kan deze gegevens lezen en weergeven. Merk op dat het AIFF-formaat het opslaan van meta-informatie mogelijk maakt, dit is het voordeel ten opzichte van WAVE.

Het spoor bijster

Lossy-formaten zijn altijd gecomprimeerde muziek. Een deel van de muziekinformatie is verwijderd uit bestanden met verlies om de bestandsgrootte te verkleinen. Het meest populaire lossy-formaat is nog steeds mp3. In dit geval kan de mate van compressie van een muziekbestand in mp3-indeling verschillen. Hoe hoger de bitsnelheid van een mp3-bestand, hoe minder muziekinformatie wordt verwijderd tijdens het comprimeren. De beste kwaliteit is voor 320 kbps mp3. Aangenomen wordt dat de geluidskwaliteit van dergelijke mp3’s zo dicht mogelijk bij verliesloze muziekbestanden ligt. In elke DJ-muziekwinkel is er de mogelijkheid om 320 kbps mp3 te kopen en te downloaden, en veel DJ’s verzamelen muziek in dit formaat. Het grote voordeel van mp3 is de ondersteuning voor meta-informatie.

Het tweede populaire bestandsformaat met verlies is AAC. Bestanden in dit formaat worden verkocht op iTunes en hebben de extensie m4a. Dit is een nieuwer formaat dan mp3. AAC-geluidskwaliteit zou beter zijn dan mp3. De bestandsgrootte is echter iets kleiner. Het nummer Echomen – Substance (originele mix) in 320 kbps mp3-formaat beslaat 17,1 MB, en in 256 kbps AAC-formaat (dit is de minst gecomprimeerde versie van het AAC-bestand) – 13,8 MB.

Er is een wijdverbreide overtuiging dat de geluidskwaliteit van lossy bestanden aanzienlijk slechter is dan lossless muziek, zogenaamd vooral goed te horen in high-end studio-akoestiek of op een krachtig luidsprekersysteem in een club. Persoonlijk ben ik een van degenen die het verschil in studiomonitors of in een club niet opmerken. Dus mijn muziekcollectie bestaat uit 320 kbps mp3’s. Ik transcodeer ook AAC-bestanden die ik van iTunes heb gekocht naar mp3, zodat alle muziek in hetzelfde formaat is.

Een groot voordeel van lossy muziek zijn de kosten van de bestanden. In Beatport moet je bijvoorbeeld $ 0,75 betalen voor een lossless nummer. Vermenigvuldig dit bedrag met het aantal tracks dat je koopt en bereken de totale kosten van de kwaliteitstoeslag.

Lossy-muziekformaten zullen in de toekomst waarschijnlijk geschiedenis worden. Dankzij de snelheid van internet en de beschikbaarheid van schijfruimte kan iedereen muziek opslaan in formaten zonder verlies. Tegenwoordig is het probleem van de keuze tussen lossless en lossy echter meer dan relevant. Ik verzoek u op geen enkele manier de voorkeur te geven aan indelingen met verlies. Als u een verschil hoort en bereid bent meer te betalen voor geluidskwaliteit, dan is uw keuze nul verlies. Anders kunt u profiteren van de voor de hand liggende voordelen van mp3. Er is geen one-size-fits-all, elke DJ kiest individueel het audioformaat voor zijn muziekcollectie.

CD vs MP3. AUDIO-FORMATEN: LP NAAR MP3

AUDIO-FORMATEN: LP NAAR MP3

Vinyl vs CD vs MP3

Geluidsopname in “digitaal”

Casstte vs. CD vs. MP3

Geluid is van nature een oscillerende beweging van deeltjes in een elastisch medium, dat zich voortplant in de vorm van golven. Nadat duidelijk werd dat geluid zulke trillingen vertegenwoordigt, kwam het idee om ze op te nemen door de vorm op vast materiaal te herhalen. Dus creëerde Thomas Edison in 1877 een grammofoon, een apparaat voor het mechanisch opnemen en weergeven van geluid. En in 1888 vond de Duitser E. Berliner de grammofoon uit – het tijdperk van grammofoonplaten begon, dat de eerste grote dragers van audio-informatie werd. Nadat de mens de wetten van elektromagnetisme had bestudeerd, voerde hij succesvolle experimenten uit om geluidsgolven om te zetten in elektromagnetische golven en ze te behouden. Zo verscheen de magneetband, die in het midden van de 20e eeuw wijdverspreid raakte.

Voor digitale technologie om geluid op te slaan, te verwerken en weer te geven, wordt het omgezet in digitale vorm door een analoog-naar-digitaal-omzetter (ADC), die een analoog signaal omzet in een reeks getallen. Dit wordt pulscodemodulatie (PCM of PCM) genoemd. Het gebeurt als volgt: de ADC meet vele malen per seconde de amplitude van het analoge signaal en geeft de resultaten weer in de vorm van getallen. Het meetresultaat komt echter niet exact overeen met een continu elektrisch signaal: het hangt af van het aantal metingen en hun precisie.

De frequentie waarmee metingen worden gedaan, wordt de bemonsteringssnelheid genoemd, en de precisie van de amplitudemeting geeft het aantal bits aan dat wordt gebruikt om het resultaat van de meting aan te geven. Deze parameter wordt bitness genoemd. Als de bemonsteringsfrequentie bijvoorbeeld 44,1 kHz is, betekent dit dat het signaal 44.100 keer per seconde wordt gemeten. Om het analoge signaal nauwkeurig te reconstrueren uit zijn samples, moet de samplefrequentie tweemaal de maximale audiofrequentie zijn. Dat wil zeggen, als het analoge signaal frequentiecomponenten van 0 Hz tot 20 Hz bevat, moet de frequentie van de bemonstering ten minste 40 kHz zijn.

Digitale audioformaten

Om gedigitaliseerd geluid op te slaan, te verzenden en te converteren, moeten er natuurlijk bepaalde digitale geluidsnormen zijn – audioformaten. Tegenwoordig zijn er veel van dergelijke formaten, die elk hun eigen algoritme voor geluidsverwerking gebruiken. Ze verschillen ook in de informatiedragers. De meest populaire en wijdverbreide tegenwoordig op het gebied van thuisgebruik zijn gewone muziek-cd’s – cd’s. Er zijn ook relatief nieuwe opnameformaten verschenen Super Audio Compact Disk (SACD) en DVD-Audio (of gewoon DVD-A). Ook zijn formaten die gebruikmaken van digitale datacompressie wijdverbreid. De meest populaire is MPEG-1/2 / 2.5 Layer 3 (MP3). Microsoft bleef ook niet weg van de geluidsindustrie, omdat het zijn eigen compressie-algoritme ontwikkelde: WMA,

CD

Het werd in 1979 gemaakt door Philips en Bayer. Met het schijfopslagformaat dat bekend staat als “Red Book” kunt u 2-kanaals audio opnemen met 16-bits pulscodemodulatie (PCM) en een samplefrequentie van 44,1 kHz. De massaproductie van cd’s begon in 1982 in Duitsland. De eerste cd’s bevatten tot 650 megabyte aan informatie, wat overeenkomt met 74 minuten audio. Er wordt verondersteld dat de ontwikkelaars dat volume hebben berekend om op een compact te passen bij Beethovens Negende symfonie, het populairste muziekstuk in Japan in 1979. Sinds ongeveer 2000 zijn schijven met een volume van 700 megabyte, die 80 minuten audio opnemen, en 800 megabyte, 90 minuten gebruikelijker geworden.

Voordelen: wijdverbreid, compatibel met een groot aantal apparaten, acceptabele geluidskwaliteit.
Nadelen: gebrek aan ondersteuning voor meerdere kanalen.

Gecomprimeerde audioformaten

Wetenschappelijke ontwikkeling van het compressie-algoritme vindt plaats sinds het einde van de jaren zeventig en de algemene standaard werd in 1994 goedgekeurd door het Fraunhofer Instituut (Duitsland). Signaalcoderingstechnologie heeft een mechanisme om geluidsfrequenties te negeren die niet door het menselijk oor kunnen worden onderscheiden. En de te onderscheiden, dat wil zeggen, de overgeblevenen, worden kleiner. Compressieverhouding: de bitsnelheid (de hoeveelheid informatie in een tijdseenheid; hoe lager de bitsnelheid, hoe minder informatie er in het bestand zit) kan variëren van 8 tot 320 kbps (de datastroom van een normale cd is 1411,2 kbps bij een bemonsteringsfrequentie van 44100 Hz). Opgemerkt moet worden dat het voor een onervaren luisteraar vrij moeilijk zal zijn om deze verliezen te horen, vooral als de codering met een hoge bitsnelheid gebeurt. Een muziekcompositie in mp3-formaat, opgenomen met een redelijk acceptabele kwaliteit, “weegt” ongeveer 10 keer minder dan ongecomprimeerd.