|
Geschrieben von: Booster
|
|
Donnerstag, 19. März 2009 um 00:00 Uhr |
Siehe auch: Audiodatenkompression mit Hilfe des psychoakustischen Modells
Ein erster Schritt der Datenkompression beruht zum Beispiel auf der Kanalkopplung des Stereosignals durch Differenzbildung. Das ist ein verlustloses Verfahren, die Ausgangssignale können vollständig reproduziert werden. Nicht hörbare Frequenzen – das für einen Erwachsenen erfassbare Spektrum deckt etwa den Bereich 20 Hz bis 18 kHz ab – werden im fouriertransfomierten Datenmaterial abgeschnitten. Aus dem Abtasttheorem ergibt sich hierbei die Forderung, die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch zu halten wie die Grenzfrequenz, um das ursprüngliche Signal rekonstruieren zu können. Wird eine geringere Abtastfrequenz verwendet, kann das Signal auch nur bis zur Hälfte dieser Frequenz rekonstruiert werden.
So genannte Maskierungseffekte werden genutzt, um weitere Redundanz zu beseitigen. Dabei werden vom Menschen nicht bewusst wahrgenommene Töne aus dem Signal weggelassen. Dies können einerseits schwache Frequenzanteile in der Nähe von starken Obertönen sein. Die größte Ersparnis liegt aber darin, dass die Töne nur gerade so genau, mit so vielen Bits, abgespeichert werden, dass das dadurch entstehende Quantisierungsrauschen noch maskiert wird und nicht hörbar ist.
Die Daten, die in sog. Frames vorliegen, werden schließlich Huffman-entropiekodiert.
Bei starker Kompression werden auch hörbare Frequenzen von der Kompression erfasst, sie sind dann als Kompressionsartefakte hörbar.
Ein Designfehler hierbei ist, dass das Verfahren blockweise angewandt wird, und so am Ende einer Datei Lücken entstehen können. Das stört bspw. bei Hörbüchern, in denen ein zusammenhängender Vortrag zum besseren Auffinden der Passagen in einzelne Tracks zerlegt wurde. Hier fallen die letzten Blöcke als störende Pausen auf.
Weiterentwicklung
MP3 ist ein besonders im Internet viel verwendetes Format. In der Industrie wird es hauptsächlich für PC-Spiele-Software verwendet. Es handelt sich um ein proprietäres Format, das als Nachfolger von MP2 entwickelt und in letzter Minute in den ISO-Standard aufgenommen wurde.
In der Industrie wurde zu dieser Zeit schon an dem MDCT-basierten AAC gearbeitet, das sauberer entworfen ist und bei vergleichbarem Aufwand bessere Ergebnisse liefert. Manche sehen daher AAC als Weiterentwicklung von MP2.
Neben dieser Weiterentwicklung (in Richtung einer hochqualitativen Kodierung) gibt es auch Weiterentwicklungen, um bei sehr niedrigen Datenraten (<96 kbps) noch akzeptable Klangqualität zu erreichen. Vertreter dieser Kategorie sind MP3Pro sowie MPEG-4 AAC HE bzw. AAC+. Transparenz ist mit diesen Verfahren allerdings nicht erreichbar.
Die Erweiterung um Multikanalfähigkeiten bietet das MP3 Surround-Format des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS. MP3 Surround erlaubt die Wiedergabe von 5.1-Ton bei Bitraten, die mit denen von Stereoton vergleichbar sind und ist zudem vollständig rückwärtskompatibel: So können herkömmliche MP3-Decoder das Signal in Stereo decodieren, MP3 Surround-Decoder aber vollen 5.1-Surround-Klang erzeugen.
Dafür wird das Multikanal-Material zu einem Stereosignal gemischt und von einem regulären MP3-Encoder codiert. Gleichzeitig werden die Raumklanginformationen aus dem Original als Surround-Erweiterungsdaten in das „Ancillary Data“-Datenfeld des MP3-Bitstroms eingefügt. Die MP3-Daten können dann von jedem MP3-Decoder als Stereosignal wiedergegeben werden. Der MP3 Surround-Decoder nutzt die eingefügten Erweiterungsdaten und gibt das volle Multikanal-Audiosignal wieder. Vergleichbar ist das Verfahren mit Dolby Surround pro Logic.
Weitere Entwicklungen betreffen Verfahren zum Urheberschutz (engl. Digital Rights Management, kurz DRM), das nach verschiedenen Quellen in zukünftigen Versionen implementiert werden soll. |
|
Zuletzt aktualisiert am Samstag, 18. April 2009 um 21:44 Uhr |
