Was ist digitale Musik? - Philips

Was ist
digitale Musik?

Was ist
digitale Musik?
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Was ist der Unterschied zwischen analoger und
digitaler Musik?
Analoge Musik
Digitale Musik
Vergleich zwischen analoger und digitaler Musik
Was ist komprimierte Musik?
Wie funktioniert die MP3-Komprimierung?
Überblick über verlustreiche und verlustfreie Komprimierung
Warum sollte ich zum MP3-Format wechseln?
Wie minimiere ich einen Verlust der Soundqualität bei der Audiokomprimierung?
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analoger Musik
digitaler Musik
Heutzutage liegen fast alle Musiktitel in digitaler Form vor.
Bevor die Audiokomprimierung in den letzten zehn Jahren
die Welt im Sturm eroberte, wurde digitale Musik meist
über CDs vertrieben. Davor wiederum waren analoge
Aufnahmen die normale Form der Musikaufzeichnung.
Aber was genau ist digitale Musik? Was bedeutet die
Komprimierung von digitaler Musik? Welche Vorteile
bietet sie und was macht gut komprimierte Musik aus?
Bevor wir auf diese Punkte eingehen, sehen wir uns den
Unterschied zwischen analoger und digitaler Musik an.
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Was ist der Unterschied zwischen
analoger und digitaler Musik?
Analog-Digital-Wandler
Analoger Eingabe
Digitales System
Digital-Analog-Wandler
Analoge Ausgabe
Analoge Musik
Bevor die CDs in den 80er Jahren das Feld übernahmen, lagen (wie bereits erwähnt) Musikaufzeichnungen am häufigsten im
analogen Audioformat vor. Die besten Beispiele für analoge Musik sind:
• Schallplatten (auch bekannt als Grammophonplatten, Vinyl-Schallplatten oder LPs)
• Kassetten und Bänder
Um die Aufzeichnung von analoger Musik zu verdeutlichen, stellen Sie sich ein Mikrofon vor, das ein “Bild” des Klangs
aufnimmt, indem Rillen in eine Vinyl-Platte geritzt werden. Die Plattenspielernadel liest daraufhin die Rillen auf der Schallplatte,
um den tatsächlichen Sound wiederzugeben.
Digitale Musik
Bei der Aufzeichnung von digitaler Musik wird – statt der Speicherung des Klangbilds auf einer Vinyl-Platte – die Musikdatei
in eine Nummernfolge konvertiert, die dann auf der CD gespeichert wird. Bei der Wiedegabe liest ein Audio-Player die
numerischen Informationen und wandelt sie in Musik um.
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Vergleich zwischen analoger und digitaler Musik
Qualität der
Audiowiedergabe
Digitale Musik
Durchgehende Leistung über lange Zeiträume hinweg;
die Medien zur Speicherung von digitaler Musik sind sehr
robust.
Knacken, Kratzen oder Zischen des Bands werden entfernt,
sodass die Musik klarer als bei analogen Aufnahmen ist.
Analoge Musik
Die Klangqualität verschlechtert sich bei jeder Wiedergabe.
[*Bei der analogen Wiedergabe besteht ein physischer
Kontakt zwischen dem Wiedergabegerät (z. B. die Nadel bei
einem Plattenspieler) und dem Medium
(z. B. die LP), während bei der digitalen Wiedergabe kein
physischer Kontakt stattfindet (d. h. ein Laser liest die CD)]
Haltbarkeit
Abgesehen von analogen Audiogeräten in audiophiler
Qualität ist der Klang von digitalen Audiosystemen in der
Regel besser.
WAV- oder MP3-Dateien sind einfach aufzubewahren
und werden nicht zerkratzt.
Bei alten Aufnahmen kann es zu “Kratzen und Knacken”
kommen.
Einige Liebhaber bevorzugen jedoch die “Wärme” der
analogen Musik.
Verschlechtert sich im Laufe der Zeit, d. h. Vinyl-Schallplatten
können leicht zerkratzt werden und Kassetten gehen
kaputt.
Qualität der Tonwiedergabe Einheitliche Qualität Stark von der Qualität des Musiksystems abhängig
Tragbarkeit der Musik Einige Wiedergabegeräte sind extrem kompakt Schallplatten sind nicht einfach zu transportieren und
wiederzugeben. Die Wiedergabegeräte sind zudem sperrig.
Übertragbarkeit der Musik
Kopien der Dateien sind identisch mit dem Original
(unabhängig von der Anzahl der Kopien). Zudem können
die Dateien einfach zwischen Speichergeräten kopiert
und verschoben und sogar schnell über das Internet
übertragen werden.
Qualitätsverlust bei jeder folgenden Kopie.
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Was ist komprimierte Musik?
CD Audiodateien
Komprimierte
Musik
MP3 Audiodateien
Dekomprimierte
Musik
Music player
Audiodateien auf CD liegen in unkomprimierter Form vor. Wenn Musik digitalisiert wird, verarbeitet und speichert der
Computer den Klang als Nummern, darunter auch Bereiche, die für das menschliche Ohr nicht hörbar sind.
Da unkomprimierte Musikdateien vergleichsweise groß sind, können sie nicht so schnell über das Internet übertragen
oder auf einem tragbaren Music Player transportiert werden. Die Dateigröße von Audiodateien kann z. B. mit einem
Computerprogramm namens “Codec” (kurz für codieren/decodieren) verringert werden. Kurz gesagt geschieht dabei
Folgendes:
Ein Codecsystem codiert (komprimiert) ein Tonsignal und decodiert (dekomprimiert) es dann für die Wiedergabe.
Es gibt viele verschiedene Codecs, mit denen eine Musikdatei komprimiert werden kann. In dieser Broschüre verwenden wir
jedoch den in der Branche üblichen Allgemeinbegriff MP3 als Überbegriff für alle digitalen Audiokompressionsformate.
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Wie funktioniert die MP3-Komprimierung?
Bei der MP3-Komprimierung gibt es drei wichtige Faktoren:
Samplingrate, Bitrate und psychoakustische Prinzipien.
Niedrig Mittel Hoch
Anstatt die gesamte Musikdatei zu speichern, wird bei
der Musikkomprimierung eine Samplingrate ausgewählt,
um eine Reihe von Samples der aufzuzeichnenden Musik
aufzunehmen. Die in Hertz gemessene Samplingrate
entspricht der während der Codierung verwendeten
Anzahl der Samples pro Sekunde.
Je mehr Samples aufgenommen werden, desto
genauer ist die digitale Audiodatei im Vergleich zur
ursprünglichen analogen Musik.
Samplingrate
Ein weiterer wichtiger Faktor in Bezug auf die Klangqualität
ist die Bitrate. Diese wird in Kilobit pro Sekunde (kbit/s)
gemessen und gibt die Menge der Daten in jedem Sample
an.
Allgemein gilt:
Je höher die Bitrate, desto besser die Klangqualität.
Jedoch gilt auch:
Je höher die Bitrate, desto größer die Datei.
SPL (dB)
130
110
90
70
50
30
10
Hörbarer Bereich
Musik
Sprache
20 200 2k 20k
Frequenz (Hz)
In Bezug auf die Psychoakustik basiert die MP3-
Komprimierung auf der Funktionsweise des menschlichen
Ohrs und der Verarbeitung von bestimmten Klängen im
Gehirn. Dadurch wird bestimmt, welche Teile des Klangs
bei einer codierten Datei weggelassen werden können,
ohne die allgemeine Wahrnehmung der Musikqualität zu
beeinträchtigen.
In der Psychoakustik gilt als bewiesen, dass Menschen
mittlere Frequenzbereiche deutlicher hören können als
extrem hohe und extrem niedrige Frequenzen. Zudem
sinkt die Empfindlichkeit für höhere Frequenzen mit
zunehmendem Alter und durch die Aussetzung hoher
Lautstärken über lange Zeiträume hinweg.
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1 CD = 1 Album
1 CD = 12 Alben
Überblick über verlustreiche und verlustfreie Komprimierung
Digital komprimierte Musik wird in verschiedenen Codec-Dateiformaten gespeichert, übertragen und heruntergeladen.
Diese Formate lassen sich in drei Hauptkategorien einteilen: unkomprimiert, verlustreich und verlustfrei.
Unkomprimierte Audioformate (oft PCM-Formate (Pulscodemodulation) genannt), die den meisten Speicherplatz
einnehmen, sind – wie der Name schon vermuten lässt – nicht komprimiert. Das bedeutet, dass keine Daten (ob benötigt
oder nicht benötigt) aus der Datei entfernt wurden. Ein Beispiel für eine unkomprimierte Audiodatei ist eine Windows WAV-
Audiodatei.
Bei der verlustreichen Komprimierung werden einige Informationen der Quelldatei entfernt, um Speicherplatz zu sparen. Wenn
die Datei für die Wiedergabe decodiert wird, werden diese Informationen über mathematische Algorithmen wiederhergestellt.
Dadurch geht im Vergleich zum Original ein Teil der Audioqualität verloren. Diese Komprimierungsmethode ist dennoch
besonders im Internet beliebt, da Musik so aufgrund der geringeren Dateigröße einfacher und schneller übertragen werden
kann. Beispiele für verlustreiche Komprimierungsformate sind MP3, AAC und OGG.
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Dateigröße (MB)
45
40
40.5MB
35
30
25
20
20.8MB
Dateiformat
15
10
5
5.6MB
4.7MB
3.7MB
1.9MB
WAV
WMA Lossless
oder Apple Lossless
MP3 (192kps) MP3 (160kps) MP3 (128kps) MP3 (64kps)
Bei der verlustfreien Komprimierung dient die Komprimierung nur der Verringerung der Dateigröße. Es werden alle Daten
der ursprünglichen Datei beibehalten. Die Größe einer verlustfreien Datei entspricht ca. der Hälfte einer unkomprimierten
Datei, ist jedoch deutlich größer als bei verlustreichen Formaten.
Beispiel: Bei unkomprimierten Formaten entspricht eine Datei mit einer einminütigen Aufnahme eines Symphonieorchesters
etwa der Größe einer einminütigen Aufzeichnung der absoluten Stille. Bei der verlustfreien Komprimierung wäre die Datei mit
der Symphonieaufzeichnung unwesentlich kleiner, und die Datei mit der absoluten Stille würde nahezu keinen Speicherplatz
einnehmen.
Die verlustfreie Komprimierung nimmt jedoch deutlich mehr Zeit für die Decodierung in Anspruch als eine unkomprimierte
Datei. Daher wird sie nur für besonders hochwertige oder professionelle Audiodateien verwendet, bei denen die feinen
Details der Musik zu Archivierungszwecken beibehalten werden müssen. Beispiele für verlustfreie Komprimierungsformate
sind WMA Lossless, FLAC und Apple Lossless.
Player MP3 WMA RealAudio Vorbis AAC FLAC
iTunes Ja Ja, kein DRM Nein Teilweise Ja Teilweise
RealPlayer Ja Ja Ja Teilweise Ja Nein
Winamp Ja Ja Teilweise Ja Ja Ja
VLC Ja Ja Ja Ja Ja Ja
Windows Media Player Ja Ja Teilweise Teilweise Teilweise Teilweise
Rhapsody Ja Ja Ja Nein Ja Nein
Nicht alle Codec-Dateiformate sind mit Ihrem digitalen Audio-Player oder der Media Player-Software auf Ihrem Computer
kompatibel. Einige Dateitypen können von mehreren Media Player-Programmen und auf verschiedenen Betriebssystemen
(z. B. unter Windows und Mac) geöffnet werden, während andere Formate mitunter nur mit einer bestimmten Anwendung
kompatibel sind.
Achten Sie beim Herunterladen von Audiodateien darauf, dass Sie über einen kompatiblen Player verfügen, mit dem Sie diese
wiedergeben können.
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Warum sollte ich zum MP3-Format wechseln?
MP3 ist zum beliebtesten Musikformat avanciert, und das aus guten Gründen. Ganz oben auf der Vorteilsliste steht die
praktische Handhabung dieses Formats. MP3-Titel sind leicht zu speichern und zu transportieren. Aufgrund ihrer geringen
Dateigröße können MP3-Titel drei bis fünf Mal so schnell im Internet heruntergeladen werden, wie unkomprimierte
Formate.
Vorteile:
• Praktische Speicherung
• Schnelle Übertragung im Internet
• Einfache Musikweitergabe unter Freunden
Wie minimiere ich einen Verlust der Soundqualität bei der Audiokomprimierung?
Abgesehen von verlustfreien Formaten, die über eine deutlich höhere Klangqualität verfügen, können Sie bei einigen Komprimierungsformaten
die Bitrate anpassen. Im Vergleich zu anderen digitalen Formaten verwendet die MP3-Komprimierung
vergleichsweise niedrige Bitraten, meist 128 kbit/s. Eine niedrige Rate führt zwar zu Qualitätseinbußen, jedoch kann dieser
Effekt durch mathematische Algorithmen ausgeglichen werden. Bei der FullSound-Technologie von Philips kommen beispielsweise
bestimmte Algorithmen zum Einsatz, die die Lebhaftigkeit und natürliche Dynamik von komprimierter Musik wiederherstellen,
indem die bei der Komprimierung verlorengegangenen Klangdetails wiederhergestellt werden.
Allgemeine Richtlinien für die MP3-Komprimierung (in Bezug auf die Bitrate):
• 96 kbit/s: UKW-Radioqualität
• 128 kbit/s: annehmbare Qualität (gebräuchlichste Bitrate für das MP3-Format)
• 192 kbit/s: gute Qualität, Mängel sind nur schwer hörbar
• 320 kbit/s: sehr hohe Qualität
Wenn Sie eine höhere Qualität benötigen, sollten Sie bei MP3-Dateien mindestens eine Bitrate von 192 kbit/s verwenden.
Natürlich bieten einige Codecs eine höhere Qualität bei der gleichen Bitrate. Die Qualität von WMA- und AAC-Dateien,
die mit 128 kbit/s codiert wurden, wird beispielsweise so wahrgenommen, als wären es MP3-Titel mit einer Bitrate von 192
kbit/s.
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