Audioformate erklärt und bewertet

Das MP3-Format ist jetzt fast 2 Jahrzehnte alt.

Dramatische Verbesserungen in der Personal Computing- und Technologie sowie schnelle Fortschritte im Bereich der Audiokompression bewegen sich auf die perfekte Audiokompression mit einer kleinen Dateigröße zu.

Die unendliche Suche nach einem komprimierten Dateiformat, das fast so gut klingt wie die ursprüngliche unkomprimierte Audiodatei, geht weiter. Unkomprimierte CD-Audiodateien benötigen ungefähr 10 MB Speicherplatz für jede Minute, daher müssen die Dateien komprimiert werden.

Um eine nahezu perfekte Kompression zu erreichen, werden verlustbehaftete oder verlustfreie mathematische Techniken verwendet, um die Funktionsweise und psychoakustischen Reaktionen des menschlichen Ohrs zu modellieren, das letzte Urteil darüber, wie “gut” die Musik klingt.

Audio-Kompression ist entweder:

1. Verlustfreie Kompression erstellt perfekte Kopien der ursprünglichen unkomprimierten Audiodatei (Wave-Datei). Wenn Sie die Datei dekomprimieren, bleibt das Datum intakt, ähnlich wie bei der Zip-Dateikompression.

2. Verlustbehaftete Kompression hingegen verzerrt einige der Daten, wodurch die Datei einige Informationen verliert.

Im Frequenzbereich liegt der Bereich des menschlichen Hörens zwischen ungefähr 20 und 20.000 Hz. Der Dynamikbereich des menschlichen Hörens beträgt ungefähr 120 Dezibel. Signale über 90 dB können dauerhafte Hörschäden verursachen. Die Audiokompression wird erreicht, indem unhörbare Abschnitte der reinen unkomprimierten Audiodatei entfernt werden, die über und unter der Schwelle des menschlichen Hörens liegen.

Typischerweise verwendet jeder Codec komplexe und einzigartige mathematische Algorithmen, um die Größe einer reinen Audiodatei zu verkleinern, mit minimalem Qualitätsverlust. So wird ein ideales Gleichgewicht zwischen einem akzeptablen Qualitätsverlust und einer kleinen Dateigröße erreicht.

Viele Formate haben versucht, das MP3-Versprechen von hochauflösender Audioqualität mit kleineren Dateigrößen zu verbessern. Einige sind ausgestorben, da ihre Entwickler den Standard aufgegeben haben, aber eine Handvoll wählerischer und kampferprobter Formate hat überlebt, jedes mit seinem eigenen Algorithmus, um mehr in weniger zu speichern.

Die beiden Hauptgründe, warum MP3 einen Kultstatus erreicht hat, sind die einfache Verfügbarkeit von MP3-Dateien, bevor die Musikindustrie die Bootleg-MP3-Industrie in den Untergrund trieb, und die einfache und kostenlose Verfügbarkeit von MP3-Wiedergabesoftware.

Damit ein Format dort anknüpfen kann, wo MP3 aufgehört hat, benötigt es diese beiden Faktoren im Überfluss und dann noch einige mehr. Es muss die Aufmerksamkeit der Entwicklergemeinschaft auf sich ziehen, die die MP3-Revolution demokratisiert hat, indem sie Shareware und kostenlose MP3-Player, ganze Archive von MP3s online und Peer-to-Peer-Dateitauschdienste geschaffen hat.

Vier Formate stehen bereit, den Staffelstab von MP3 zu übernehmen. Zugegeben, sie reiten noch nicht auf der Popularitätswelle, aber sie könnten sich als dominante Formate herauskristallisieren.

MP3PRO

Der proprietäre MP3PRO-Standard wurde 2001 von Thomson Multimedia entwickelt und sie teilen sich die Patentrechte mit dem Fraunhofer-Institut.

Obwohl er dem MP3-Standard ähnlich erscheint, verbessert er ihn durch eine Technologie namens SBR (Spectral Band Replication). Im Wesentlichen reproduziert SBR diese hochfrequenten Komponenten, die PRO-Komponenten genannt werden und die während der normalen MP3-Codierung verloren gehen.

Durch die Kombination einer MP3-Datei mit niedriger Bitrate mit SBR-Daten erhalten Sie eine Audio-Datei mit voller Bandbreite, vollem Bass und präzisem Höhen. Mit SBR kann MP3PRO die Qualität einer mit 128 Kbps codierten MP3-Datei bei 64 Kbps Codierungsqualität reproduzieren, was zu Dateien führt, die halb so groß sind wie ein einfaches MP3.

Das zusätzliche Stück Information, das in die MP3-Datei als separater Stream neben dem normalen Datenstream (lesen Sie MP3) geschrieben wird, ist das, was SBR ist. Die zusätzlichen Daten, die durch einen kompatiblen MP3PRO-Decoder gelesen werden, ermöglichen es dem Decoder, zu erraten, wie die hohen Frequenzen klingen, damit sie der MP3-Datei dynamisch hinzugefügt werden können. Dies ist eine effektive Form der Qualitätsverbesserung, da die hohen Frequenzen den Großteil der verlustbehafteten MP3-Kompression ausmachen, während der Encoder Bits den wichtigeren Bereichen des Songs zuweisen kann.

Dieses Format ist abwärtskompatibel, sodass tragbare Player ohne MP3PRO-Decoder einfach weiterhin MP3PRO-Dateien abspielen können, indem sie die PRO-Komponente ignorieren, wodurch auch die Qualität des MP3PRO auf die ursprüngliche Codierungsrate sinkt, die in diesem Stadium direkt proportional zu MP3 wäre. Softwareunterstützung auf der Decoder-Seite ist kostenlos verfügbar – Winamp hat ein Plugin eingeführt und neuere Versionen anderer Jukebox-Player haben ebenfalls Unterstützung hinzugefügt.

Leider gibt es auf der Codierungsseite von Thomson eine Demoversion namens MP3PRO-Audioplayer, die nur eine Codierungsqualität von bis zu 64 Kbps zulässt. Daher müssen Sie Software kaufen, die mit dem MP3PRO-Codec geliefert wird, um Dateien mit 80 oder 96 Kbps zu codieren, wie das Demoplugin, das mit Nero Burning ROM geliefert wird und 30 Operationen von 24 Kbps für Mono bis 96 Kbps für Stereo ermöglicht.

MP3PRO richtet sich an Anwendungen, die Streaming-Audio, Webcasting und Internetradio umfassen. Für den Desktop-Benutzer ist dieses Format nur geeignet, wenn die Dateigröße ebenso wichtig ist wie die Audioqualität – wenn Sie die Qualität von MP3s bei 128 Kbps genießen, sollten Sie in Betracht ziehen, auf MP3PRO umzusteigen, um Desktop-/tragbaren Speicherplatz zu sparen.

Allerdings haben einfache MP3-Dateien, die mit 192 kHz und höher codiert sind, eine überlegene Klangqualität im Vergleich zu MP3PRO bei 96 kHz – der maximalen Codierungsqualität, die mit MP3PRO möglich ist.

Vermeiden Sie es, Ihre vorhandenen MP3s in ein beliebiges Format (einschließlich MP3PRO) zu konvertieren (Transcoding) – anstelle der überlegenen Audioqualität, die Sie erwarten, wird es einen weiteren Qualitätsverlust geben. Stattdessen rippen Sie von Ihren Audio-CDs und codieren Sie in das Format Ihrer Wahl, um klare, hochauflösende Audioqualität zu erhalten. Versuchen Sie, mit VBR für eine bessere Kompressionsqualität zu experimentieren.

Website: www.MP3PROzone.com
Bewertungen: Dateigröße: Audioqualität:

Windows Media Audio

Arguably the most patented and proprietary format after MP3, Windows Media Audio (WMA) proves a close rival to the MP3 standard. Made only for Windows users, this format just got better with the recent release of the WMA 9 codec. WMA 9 can capture audio feed with a very impressive 24 bit/96Khz sampling rate in either stereo, 5.1 or 7.1 channel surround sound—so you can record your music in discrete digital surround sound (provided you have the hardware). Unlike the earlier versions, WMA 9 also has a lossless codec and it sounds just as good with an old stereo arrangement. It is widely believed that WMA 9, encoded at a bit rate of just 48 Kbps, sounds as good as an MP3 encoded at 128 Kbps. With WMA’s encoded at 96 Kbps, you have sound fidelity and clarity achievable only in MP3s encoded at 192kHz and above.

WMA supports VBR encoding, which is ideal for squeezing in maximum quality within a minimal file size. Of course, there a caveat—Microsoft’s continued support for DRM (Digital Rights Management) means that distributing copyrighted WMA’s is severely restricted. The licensed file is encrypted with its license key that restricts you from storing or playing multiple copies of the file.

Microsoft also tracks the transfer of the license across computers.

The hardware and software support for WMA 9 are just as good as it is for the MP3 standard. The format is backward compatible, and decoder support comes in the form of the old Winamp WMA codec. As far the encoding is concerned, you will need the new WMA 9 system codec along with encoding software or have Windows Media Player 9 installed.

With Microsoft’s muscle (read acoustic research sometimes) backing WMA 9, it’s well on its way to becoming the dominant format in the digital music arena. The format is well featured to suit diverse users, from artists wanting to distribute their music online securely to home users who need to encode a stack of CD’s.

Website: www.microsoft.com/windows/windowsmedia
Bewertungen: Dateigröße: Audioqualität:

Ogg Vorbis

Dies ist ein vollständig offenes, quellfreies Audioformat, das darauf abzielt, alle proprietären, patentierten Formate zu ersetzen. Es erreichte fast sofort enorme Popularität, nachdem das Fraunhofer-Institut beschlossen hatte, beim MP3-Standardpatent hart durchzugreifen, und genießt umfangreiche Unterstützung von Entwicklern. Tatsächlich haben die Jungs von Ogg Vorbis einen offenen Brief an das Fraunhofer-Institut veröffentlicht, in dem sie ihre Freude über die Entscheidung zum Ausdruck bringen, Lizenzgebühren für MP3 zu erheben, und berichten von höheren Website-Besuchen danach.

Ogg Vorbis ist ein verlustbehafteter Codec, der Musik in einer Technik komprimiert, die ähnlich, aber weit besser als MP3 ist. Es unterstützt VBR, mit dem Sie einen Song anpassen können, um feine Klangtreue bei weniger Speicherplatz zu erreichen. Es gibt keine spezifizierte Einschränkung der Codierungsqualität, die Encoder können erstaunliche 16 bis 500 Kbps in Stereo und 32 bis 256 Kbps im Mono-Modus unterstützen. Hier wird die Qualität nicht in Kilobits pro Sekunde gemessen, stattdessen wird eine willkürliche 10-Punkte-Skala verwendet – Qualitätsstufe 0 entspricht 64 Kbps, Stufe 5 entspricht ungefähr 160 Kbps und Stufe 10 entspricht etwa 400 Kbps. Nahe Audio-CD-Qualität wird in den Stufen 3 und 4 eng erreicht, die auch die Klangqualität und Dateigröße hervorragend anpassen.

Viele Player unterstützen Ogg Vorbis seit einiger Zeit durch Plugins. Winamp unterstützt beispielsweise nativ Ogg Vorbis. Auf der Codierungsseite konvertiert Software wie dBpowerAMP Ihre vorhandenen Audiodateien mit ein paar Mausklicks in Ogg Vorbis. Die Softwareunterstützung wird voraussichtlich im Laufe der Zeit erheblich zunehmen, da immer mehr Benutzer Ogg Vorbis als das Format ansehen, das die richtige Mischung aus Audioqualität und Dateigröße bietet.

Die Musikindustrie wendet sich jedoch scharf ab – Ogg Vorbis hat, wie MP3 und im Gegensatz zu WMA, keine Schutzmaßnahmen gegen Piraterie. Auch die Hardwareunterstützung ist mangelhaft, da nur wenige Player das Format unterstützen. Iomega und Rio sind zwei Unternehmen, die bereit sind, Ogg Vorbis mit ihren Playern kompatibel zu machen, wenn die Verbrauchernachfrage stark genug ist, um die Änderung zu rechtfertigen.

Ogg Vorbis ist ein potenzieller Rivale des MP3-Formats und wird weiterhin besser, da die Flexibilität, die signifikante Anpassungen und Feinabstimmungen des Algorithmus ermöglicht, auch nachdem das Format eingefroren ist – und das alles kostenlos, ohne Urheberrechte oder Patente.