Audiodateiformat

Ein Audiodateiformat ist ein Datenformat, das in Computern verwendet wird , um Töne , einschließlich Musik , und die menschliche Stimme in digitaler Form zu speichern . Die Industrie hat viele Formate für Produktion oder Ausstrahlung produziert.

Das Programmelement, das die Signaldatei und das Signal umwandelt, wird als Codec bezeichnet , kurz für "Codec" ( encode-decode ).

Die Telekommunikation und insbesondere die Mobiltelefonie verwenden Codecs, die an die Übertragung von Sprache angepasst sind.

Die Kodierung von Klängen

Audiokodierungsformate stammen aus psychoakustischen Studien . Sie begrenzen die Informationsmenge im Signal, um die Bitrate (und damit die Dateigröße) zu reduzieren, wobei die menschliche Wahrnehmung von Geräuschen und die von ihnen tolerierte Wiedergabequalität berücksichtigt werden .

  1. Alle Schallwandlung in analogem oder digitalem Audiosignal an das begrenzte Spektrum von Frequenzen an dem entsprechenden menschlichen Gehör oder ein wenig mehr.
  2. Die meisten profitieren von der verringerten Empfindlichkeit des Ohrs bei niedrigeren und höheren Frequenzen, indem diese Frequenzen das Hintergrundrauschen und das Quantisierungsrauschen verschieben .
  3. Codecs können auch Redundanzen im Audiosignal erkennen, sodass nur der unvorhersehbare Teil des Signals übertragen wird. Alles, was den Unterschied zwischen Signal und Rauschen ausmacht, seien es musikalische Frequenzen oder Rhythmen, basiert darauf, ein Phänomen immer und immer wieder zu wiederholen.
  4. Um einen geringeren Durchsatz zu erreichen, können Codecs die Maskierung, Frequenz- und Zeiteffekte des menschlichen Gehörs sowie die geringe Unterscheidung der spektralen Höhen in den oberen beiden Höroktaven nutzen.
  5. Die ausgereiftesten Systeme basieren auf einem echten Modell des menschlichen Gehörs und zielen darauf ab, nur die Informationen zu übertragen, die für die gleiche Hörwahrnehmung wie für das digitalisierte Rohsignal erforderlich sind .

Codierungen werden an verschiedenen Kompromisspunkten zwischen Produktionskosten, digitaler Bitrate, Sendebeschränkungen und Wahrnehmungsqualität gefunden.

Im Prinzip könnte eine fortgeschrittene wahrnehmungsbezogene Kodierung, die für dieselbe Aufnahme eine kleinere Größe als eine Kodierung für CDs bietet, eine höhere subjektive Qualität aufweisen, vorausgesetzt, ihr gemeinsames Original war eine Quelle, die mit einer höheren Abtastfrequenz und einer höheren Auflösung aufgenommen wurde . In der Praxis werden einerseits oft Komprimierungen gewählt, die eine stärkere Verkleinerung der Datei begünstigen, andererseits ist die Quelle vor der Komprimierung oft eine CD-Datei.

Derzeit ist der mit Abstand am häufigsten verwendete Codec mp3 , gefolgt von wma und AAC .

Man muss zwischen Dateiformat und Codec unterscheiden . Viele Dateien verwenden das Format RIFF , das eine Reihe von Elementen ( Chunks  " ) unterschiedlicher Art enthalten kann. Ein Header, der die ersten vier Bytes belegt, gibt den RIFF-Typ an, gefolgt von den notwendigen Angaben zum Ort der anderen Elemente, die rekursiv auf die gleiche Weise aufgebaut sind. Diese Elemente können alle Arten von Daten enthalten. Diejenigen dieser Elemente, die Ton codieren, geben den Codec in ihrem Header an. Das Gerät ignoriert Elemente, die es nicht dekodieren kann. Eine als gekennzeichnete Datei wavkann also Elemente enthalten, deren Codec mp3 ist.

Einige Systeme und menschliche Benutzer können die Verwendung Datendatei Name Erweiterung, die üblicherweise auf das Dateiformat bezieht. Aber diese Angabe zeigt meistens eine Liste möglicher Kodierungen an und nicht die Kodierung selbst. Es betrifft mehr das Klassifizierungssystem der Dateien auf der Festplatte als das Format selbst. Das Ändern dieses Namens hat keinen Einfluss auf die Art und Weise, wie das Gerät die Datei decodiert, es kann nur schwierig sein, das dafür am besten geeignete Programm zu finden.

Eigenschaften von Audiokodierungen

Je nach Verwendungszweck der Datei sind bestimmte Eigenschaften wichtiger als andere.

Ein Format für Musikplayer: Ein Format für die Kinoproduktion:

Da es sich um eine industrielle Tätigkeit handelt:

In einem bestimmten Format können die Dateien in mehrere Quantisierungsskalen (8, 16 oder 24 Bit) mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen (z. B. 22,05 kHz , 44,1 kHz , 48 kHz , 88,2 kHz , 96 kHz , 176,4 kHz , 192 kHz) zerlegt werden ,) auf eine Reihe von Kanälen angewendet ( monophon , stereophon , 5.1 Surround ,  etc. ). Die Formate, die eine Bitratenreduktion durch psychoakustische Codierung verwenden, bieten verschiedene Wiedergabequalitäten, die einer mehr oder weniger Bitratenreduktion entsprechen.

Die verschiedenen Tonkanäle können real und gemultiplext sein oder diskret mit den Hauptsignalen gemischt werden, die alle Decoder wiedergeben, während nur diejenigen, die spezielle Algorithmen ( Surround ) verwenden, die anderen decodieren und wiedergeben. Bei einer Verringerung des Durchsatzes kann Redundanz zwischen den Kanälen verwendet werden oder nicht .

Codecs können zwei Strategien mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen verwenden.

Formate verwenden

Ein Format wird als „Produktion“ genannt , wenn es verwendet wird , einen Prototyp zu machen, „broadcast“ bei der Aufnahme, die mehr Änderungen unterzogen werden wird zu einer großen Anzahl von Kopien oder Sendung auf einen kopiert wird Kanalkommunikation der Datenrate begrenzt.

In einem Produktionsprozess spielt die Dateigröße eine untergeordnete Rolle. Wir wählen Formate, die die in den Tonelementen aufgezeichneten Informationen so weit wie möglich beibehalten und die eine bessere Verarbeitung ermöglichen, selbst auf Kosten eines hohen Verbrauchs an Rechenressourcen. In den meisten Fällen wird auf Datenkomprimierung verzichtet und sogar die Dateigröße erhöht, beispielsweise durch das Hinzufügen von gekapselten Metadaten und die Konvertierung des digitalen Datenformats von Integer in Floating Point . In den meisten Fällen kann das Signal nach der Dekodierung genauso wiederhergestellt werden, wie es vor der Kodierung war.

Beim Streamen von Audiodateien ist die Größe der Dateien von viel größerer Bedeutung. Die Codierung zielt darauf ab, den Klangeindruck wiederherzustellen, ohne zu gewährleisten, dass das Signal identisch wiedergegeben wird. Die Reduzierung der Datenrate macht die Qualität der Weiterverarbeitung unsicher.

Die Frage der Qualität

Betrachtet man die Übertragungsqualität aus der Sicht der menschlichen Wahrnehmung, kann deren Bewertung nur mit psychoakustischen Methoden erfolgen, entweder durch die Untersuchung der Wertschätzung von Hörerstichproben oder mit aus diesen Erhebungen entwickelten Bewertungsmodellen. Diese Qualitätskontrolle von Verschlüsselungsverfahren ist seit 1990 ein Forschungsfeld. Die International Telecommunication Union hat „Methoden der subjektiven Bewertung der Übertragungsqualität“ definiert , die einen durchschnittlichen Meinungsscore (MOS, „  Mean Opinion Score  “ ) ergeben. die zwischen 0 (sehr schlecht) und 5 (sehr gut, vergleichbar mit der Originalversion) variieren kann.

Bei einem Dateiformat ohne Bitratenreduktion lässt sich die Wiedergabequalität ziemlich gut anhand der digitalen Bitrate abschätzen, die das Produkt aus Abtastrate und Anzahl der Bits ist. Als Vergleichspunkt kann bei dieser Auswertung die CD mit 44,1  kHz und 16 Bit dienen . Wenn Sie die Bitrate reduzieren, verschlechtert sich die Qualität schnell; wenn sie erhöht wird, verbessert sie sich mit zunehmendem Durchfluss immer marginaler. Bei Live-Aufnahmen, bei denen wir, anders als bei der fertigen CD, den Pegel nicht kontrollieren und antizipieren können, ist eine höhere Auflösung durchaus sinnvoll, zumal wir in der Regel die Klangdynamik zu diesem Zeitpunkt nicht komprimieren wollen. .

Mit Hilfe neuer Computermedien kann Ton in 24 Bit digitalisiert werden. Dadurch wird ein Signal-Rausch-Verhältnis erreicht, das größer ist als das der Tonaufnahmegeräte. Für die Mischung und Verarbeitung des Signals ist es vorzuziehen, eine höhere Auflösung zu verwenden, um zu verhindern, dass die Ansammlung von Rundungen bei den sehr zahlreichen Berechnungen, die von Filtern und Mischungen erforderlich sind, das Signal verschlechtert. Bei der Gleitkommakodierung reichen 32 Bit ( IEEE 754- Einfachgenauigkeit) aus, um diese Akkumulation zu vermeiden. Einige Maschinen arbeiten mit 64 Bit ( IEEE 754 doppelte Genauigkeit), und Fehler werden so auf Unendlich verschoben, auf Kosten eines riesigen Spielraums unnötiger Berechnungen.

Ebenso können Sie durch Erhöhen der Sampling-Frequenz beim Aufnehmen eines Sounds weniger harte Anti-Aliasing-Filter verwenden. Wenn die Filter über eine Oktave von „pass“ zu „cut“ gehen müssen , wie bei der CD, übertragen sie den Teil des Signals, der passieren muss, etwas unregelmäßig und können den Teil, der verschwinden muss, nicht vollständig abschneiden. Die besten Filter erfordern einen hohen Rechenaufwand und verzögern das Signal erheblich. Es ist möglich, diesen Vorgang auf die letzte Produktionsphase (Mastering in Music) zu verschieben. Moderne Geräte bieten doppelte und vierfache Abtastfrequenzen von CD: 88,2  kHz und 176,4  kHz und denen des Fernsehens: (48  kHz ), also 96  kHz und 192  kHz .

Die Verwendung hochwertiger Formate ist während der Aufnahme- und Produktionsphase unerlässlich. Die so gewonnene zusätzliche Präzision ermöglicht feinere Berechnungen bei der digitalen Verarbeitung in Audiosoftware. Dies ermöglicht eine subtile Qualitätsverbesserung beim Anwenden von Effekten wie Hall. Und die Kosten werden unter den Zehntausenden von Verbrauchern des fertigen Produkts verteilt.

Das Format der CD gehorcht anderen Kriterien. Jeder Hörer muss sich das Material zum Hören aneignen. Dieser sollte nicht zu teuer sein. Die Aufnahme soll nicht verändert werden: Der Pegel kann die Gesamtheit der Dynamik des Mediums ausnutzen. Die CD mit einem effektiven Dynamikumfang von ca. 92  dB reicht für eine Klangdynamik von 70  dB aus , was einem klassischen Musikmix entspricht. Für andere Musikgenres ist es mehr als ausreichend, gemessen an der Entwicklung der Mixe (siehe Volume War ). Sie entspricht auch dem Stand der Technik in den 80er Jahren, der durch Fortschritte bei den digitalen Filtern und beim Dither sukzessive verbessert wurde .

Es gibt vielversprechende Klangqualitäten, die die CD verspricht: für die physischen Discs die DVD-Audio oder die SuperAudio-CD von Sony , die den Vorteil hat, in Hybridversion zu existieren: sie ist gleichzeitig nach dem CD-Standard lesbar Klassisches Audio auf allen Playern und in SACD auf einem dedizierten Player. Einerseits wurden diese Behauptungen bestritten, während gleichzeitig der Klang der CD verbessert wurde, ohne das Format zu ändern, und andererseits scheint das audiophile Publikum, das mit diesen Argumenten angesprochen wurde, zu klein gewesen zu sein: Um einen möglichen Unterschied zu hören, braucht es eine ziemlich große Installation. Aber die Existenz dieses Unterschieds wird nicht allgemein anerkannt; beispielsweise bieten Kinos einen hochwertigen Mehrkanalton mit hoher Dynamik und verwenden nur eine geringfügig höhere Kodierung als CD, 48  kHz und 16 Bit.

Die Mehrheit der Öffentlichkeit gibt sich nicht nur mit der CD-Qualität zufrieden, sondern wendet sich zu tragbareren Formaten zu, manchmal auf Kosten der Wiedergabequalität. Bei audiovisuellen Anwendungen hat er keine Wahl.

Audiodateiformate

RIFF

Da viele Audioformate auf dem Resource Interchange File Format (RIFF )-Standard basieren , einem Ressourcendatei-Austauschformat, sollte es zuerst beschrieben werden, obwohl es ein Allzweckstandard ist.

Das Prinzip besteht darin, Container und Enden ( chunks  (en) ) zu definieren , die beide durch ihre ersten vier Bytes identifiziert werden, die im Allgemeinen ASCII- Zeichen sind , damit sie von Technikern gelesen werden können, die die Datei mit einem Hex-Editor öffnen, gefolgt von vier Bytes die angeben, wo das Ende des Containers ist (diese Anzahl von Bytes begrenzt die Größe einer RIFF-Datei auf 4 GiB ).

Eine RIFF-Datei beginnt mit "RIFF" und der vollen Länge; dann wird die Kennung des ersten Untercontainers gefunden, zB "INFO" gefolgt von der Länge dieses Endes, an dessen Ende der nächste beginnt, beispielsweise "WAVE" gefolgt von der Länge dieses Endes.

WAV

Das WAV- (oder WAVE-) Format ( Waveform Audio File Format  " ) ist ein auf dem RIFF- Dateiformat basierender Container , dessen Kennung "WAVE" ist. Es kann Audiokodierungen mit oder ohne Bitratenreduktion, Mono, Stereo oder Mehrkanal enthalten, es wurde von Microsoft und IBM entwickelt . Die zur Dekodierung benötigten Informationen finden Sie am Anfang der Datei. Die WAV wird verwendet, um Metadaten in der Datei zu speichern .

Meistens enthält es Audio ohne Datenreduktion mit unterschiedlichen Abtastraten und Auflösungen.

Das Suffix der erstellten Dateien ist .wav.

BWF

Die European Broadcasting Union hat eine Sendeerweiterung des WAVE-Formats für den professionellen Einsatz definiert, das „  Broadcast Wave Format  “ (kurz BWF). Dies ist ein Block ( Brocken ) von Metadaten der Datei hinzugefügt .wav. Im RIFF-Format ignorieren Programme, die auf ein Stück stoßen , das sie nicht interpretieren können, es einfach. BWF-Dateien sind daher mit klassischen WAVE-Playern kompatibel. Ihr Suffix bleibt .wav. Es ist das Standard-Aufnahmeformat vieler professioneller Fernseh- und Film- Audio-Workstations .

Der Broadcast-Erweiterungsblock wird in der WAV-Datei durch den Code bext( Broadcast-Erweiterung  " ) identifiziert . Es enthält eine standardisierte Timestamp- Referenz , die eine Synchronisation mit einem separaten Pixel ermöglicht, sowie Inhaltsidentifizierung und Metering-Informationen für Lautstärke, Dynamik und Spitzenpegel.

Mehrspurrekorder von Sound Devices, Zaxcom, HHB USA, Fostex, Nagra und Aaton verwenden BWF.

Ogg

Das Ogg- Format ist ein freies Format , das aus der Xiph.org- Stiftung hervorgegangen ist . Ogg ist ein Container, der verlustfreies Audio ( FLAC ), codiert mit dem psychoakustischen Vorbis- Codec , gesprochenes Audio ( Speex ) und Video ( Theora ) enthalten kann. Eine „Ogg-Datei“ kann daher die eine oder andere (oder eine Kombination) von Spuren enthalten.

AIFF

Das AIFF entspricht dem WAV-Format auf PCs von Apple . 8, 16, 20, 24 und 32 Bit (Gleitkomma) Auflösungen werden akzeptiert.

Das Suffix der erstellten Dateien ist .aif.

Eine Variante des AIFF-C ermöglicht eine bis zu 6-fache Komprimierung der Größe.

CAF

Das CAF ( Audioformat Core ) wurde von Apple entwickelt, um die Einschränkungen älterer Audioteile wie AIFF oder WAV zu überwinden.

Es ist seit Version 10.3 mit Apples Mac OS X System kompatibel und kann von Quicktime 7 gelesen werden.

ROH

RAW ( Real Audio Wrapper ) ist ein Audioformat, das verwendet wird, um Pulscodemodulations-Sounddaten ohne Header oder Metadaten darzustellen . Die RAW-Datei ist ohne die Angabe der Abtastfrequenz, der Bitanzahl der Quantisierung und ihres linearen oder logarithmischen Gesetzes sowie der Kodierung der Big-Endian- oder Little-Endian-Werte , sowie der Anzahl der Kanäle unbrauchbar. die woanders übermittelt werden müssen.

Unkomprimiertes Audioformat

Das PCM ist nichts anderes als die Darstellung des abgetasteten , quantisierten und kodierten Audiosignals .

Die Codierung wird auf die Wahl der digitalen Darstellung reduziert, die für denselben Quantisierungspegelwert eine positive ganze Zahl (ohne Vorzeichen), eine vorzeichenbehaftete ganze Zahl, eine vorzeichenbehaftete ganze Zahl zusätzlich zu 2 n oder ein Gleitkommawert sein kann . Die Kanäle werden Sample für Sample gemultiplext. Jedes Sample ist unabhängig von der Codierung und Decodierung; Es ist nie notwendig, mehr als ein Sample zum Decodieren zu kennen, und daher kann ein PCM-Stream oder eine PCM-Datei jederzeit geschnitten oder ersetzt werden.

Musik-Erstellungssoftware kann dieses Format problemlos erzeugen, wie z. B. digitale Rekorder . Außer im Fall der Abtastfrequenzumwandlung, die beispielsweise erforderlich ist, um eine mit 44,1 kHz gesampelte CD-Quelle  in einer mit 48 kHz gesampelten audiovisuellen Montage zu verwenden  , oder wenn die Auflösung geändert wird, was eine Reditheration erfordert, sind die Schritte der Codierung und Decodierung auf analoge -Digitalwandlung und Digital-Analog-Wandlung oder digitale Formatumschaltung. Halbleiter und die Programme, die diese Operationen ausführen, werden allgemein unter der allgemeinen Bezeichnung Codecs bezeichnet .

PCM-Audio wird normalerweise in einem WAVE-Containerformat unter Windows oder AIFF unter Mac OS gespeichert , einschließlich eines Informationsblocks, der die für die Datendecodierung erforderlichen digitalen Darstellungseinstellungen enthält .

Reversible Audiokomprimierungsformate

Die reversible Audiokomprimierung basiert wie bei jeder anderen Computerdatei auf der Identifizierung von Redundanzen in Dateien oder Audiostreams. In der Informationstheorie wird sie als Entropiekodierung bezeichnet . Musikformate verwenden komplexe Kompressionsverfahren, wie die Huffman-Codierung oder das partielle Erkennungsvorhersageverfahren . Je komplexer die Methode, desto mehr Ressourcenzeit benötigt der Codec. Einige Komprimierungsverfahren führen zwei Durchgänge durch, einen der Dateierkennung, der zweite die Kodierung; sie bringen daher eine ziemlich große Verzögerung für die Ströme mit sich.

Verlustfreie Komprimierung ( lossless ) bedeutet, einen Algorithmus so zu verwenden, dass die Originaldaten noch gefunden werden können.

Normalerweise ermöglicht die reversible Komprimierung, dass die Dateigröße durch zwei oder drei geteilt wird. Es wird relativ wenig verwendet, da dieser Gewinn im Vergleich zu denjenigen gering ist, die von der nicht reversiblen Kompression zugelassen werden, die jedoch die gleichen Methoden verwendet, nachdem die als irrelevant erachteten Informationen eliminiert wurden.

FLAC

Das Format FLAC ( Free Lossless Audio Codec ) ist eine freie Form der verlustfreien Audiokompression.

Dieses Format wird von der Xiph.org- Stiftung verwaltet und ist aufgrund seiner hohen Komprimierungsrate ohne Änderung der Daten sehr beliebt für die Archivierung.

AM C

Der ALAC ( Apple Lossless Audio Codec ) ist ein verlustfreies Kodierungsformat (verlustfrei), das 2004 von Apple entwickelt wurde.

Verkürzen

Shorten sagt auch, dass SHN ein Audioformat ist, das eine Standardmethode der Datenkomprimierung anwendet .

Unumkehrbare Audiokomprimierungsformate

Verlustbehaftete Audiokompression (verlustbehaftet) basiert auf spezialisierten Algorithmen, um zu ermitteln, welche Transformationen die Klangdarstellung vereinfachen und gleichzeitig den Klangeindruck am besten wiedergeben. Es verringert die Dateigröße, indem es Nuancen eliminiert, die nicht wahrgenommen werden oder für den Inhalt weniger wichtig sind. Die Eliminierung ist endgültig, das Erstellen einer Datei in einem hochwertigen Format aus einer derart komprimierten Datei kann nur dazu dienen, die Rechenlast des Decoders beim Lesen strikt zu reduzieren.

Das bekannteste Format ist MPEG-1/2 Audio Layer 3 mit der Endung .mp3. Dieses Format bietet eine sehr gute Tonqualität bei einer Bitrate von 128  kbit/s . Es ist dieses Format, das seit Ende der 1990er Jahre massiv für die Übertragung von Musik über das Internet verwendet wurde, und schnell erschienen tragbare Player mit wiederbeschreibbarem Speicher, die dieses Format direkt lesen können.

In den 2000er Jahren wurden neue Formate vorgeschlagen. Aufgrund von Fortschritten bei Algorithmen und Hardware-Rechenfähigkeiten übertreffen sie MP3 in gleichmäßiger Bitratenqualität und können eine höhere Qualität erreichen. Darüber hinaus sind einige in Bezug auf die Nutzungsrechte weniger restriktiv als MP3 (Ogg ist ein freies Format). MP3 bleibt jedoch das am weitesten verbreitete, da die kontinuierliche Einführung neuer Formate, die einen relativ kleinen Vorteil gegenüber den vorherigen bieten, es nicht ermöglicht, einen besseren Standard als MP3 einzurichten und von allen Spielern zu lesen.

Das MP3-Format sagt dem Decoder, wie er aus den komprimierten Daten ein Audiosignal rekonstruieren kann. Es stellt keine Regel für die Berechnung der besten Methode zur Darstellung des Originaltons auf. MP3-Codecs konnten daher seit Beginn der Nutzung dieses Formats deutliche Fortschritte erzielen.

Die MP3-Kodierung ermöglicht normalerweise eine Vergrößerung der Dateigröße um den Faktor 10. Dies hat nicht nur die Speicherung enormer Hörzeit auf Computermedien ermöglicht, sondern auch deren Austausch über das Internet, oft illegal.

AC-3

Das Kompressionsformat AC-3 (oder Dolby Digital ) ist ein Standard, der Anfang der 1990er Jahre von der amerikanischen Firma Dolby Laboratories eingeführt wurde .

Es kann 5.1-Mehrkanal- Audio ( 6 Kanäle ) mit Bitraten von 32 bis 640 kbit / s codieren . Dieses Format wird in 35-mm- Kinoprojektionen , in HD-Fernsehsendungen, auf DVD- und Blu-ray- Medien , in Spielekonsolen verwendet.

MP3

MP3 ist die Abkürzung für MPEG-1/2 Audio Layer 3 . Die Audio-Sektion der Moving Picture Experts Group ( MPEG ) führte 1990 die für den digitalen Rundfunk entwickelten MUSICAM- Kompressionstechniken und ASPEC für Punkt-zu-Punkt-Übertragungen in einem einzigen Standard zusammen. Der Standard hat drei Ebenen ( „  Layer  “ ) mit zunehmender Komplexität und Leistung, die eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen. Layer 3 eignet sich für Anwendungen, die reduzierte Geschwindigkeiten erfordern , was dazu führt, dass die Internetwelt dieses Format sehr schnell übernimmt . ISO wird es in den Jahren 92-93 zu einem internationalen Standard machen.

Musik wird normalerweise mit einer Bitrate von 192 kbit/s kodiert  , was einem Kompressionsverhältnis ( Verhältnis ) von 1 bis 7,35 entspricht, d.h. eine mp3-kodierte Datei belegt 7, 35 mal weniger Platz als eine unkomprimierte Datei, die mit 44,1  kHz aufgenommen wurde . Maximale Qualität wird bei 320  kbit/s erreicht (Bitratenreduktionsrate 1:4,4). Sprache wird normalerweise in Mono mit einer Geschwindigkeit von 48  kbit/s (1:15) kodiert . Die minimale Datenrate beträgt 8  kbit/s (1:88).

Der .mp3-Standard spezifiziert nur Dekodierungsoperationen, damit Dateien auf allen Geräten abgespielt werden können. Die Qualität des Ergebnisses bei gleicher Kompressionsrate hängt in gewissem Maße vom Encoder ab. Die an die Rechenleistung geknüpfte Präzision sowie die Encoding-Strategie, die in Echtzeit oder in mehreren Durchgängen erfolgen kann, spielen eine Rolle. Encoder kann unterworfen werden Lizenzgebühren . Der MP3 LAME (V5) Encoder liefert 130  kbit/s mit einer Qualität vergleichbar mit AAC (Advanced Audio Coding) bei 48  kbit/s .

Die Endung der erstellten Dateien ist .mp3.

Komprimierungstyp: konstante Bitrate (CBR, Constant Bit Rate ) oder variable Bitrate (VBR, Variable Bit Rate ).

mp3PRO

Das mp3PRO- Format , das aus einer Zusammenarbeit zwischen Thomson Multimedia und dem Fraunhofer-Institut hervorgegangen ist , kombiniert den MP3-Algorithmus und ein System zur Verbesserung der Qualität komprimierter Dateien namens SBR für Spectral Bandwidth Replication .

Dieses Format wurde Ende 2001 veröffentlicht; eine 64-kbit/s- MP3pro-Datei hat eine Qualität, die der einer 128-kbit/s- MP3- Datei entspricht .

Die Endung der erstellten Dateien ist .mp3.

Ogg Vorbis

Vorbis unterscheidet sich von MP3, WMA und anderen AAC durch seinen Algorithmus. Es segmentiert die Audioquellen in aufeinanderfolgende Pakete, wobei der Komprimierungsalgorithmus zunächst auf jedes Paket unabhängig von den anderen einwirkt. Dies ermöglicht es, auf bestimmten Frequenzen nur sehr wenige Schwächen zu haben und unabhängig von der Art der Musik die gleiche Qualität beizubehalten.

Das Suffix der erstellten Dateien ist .ogg oder manchmal .oga.

Durch Sprachmissbrauch nennen wir 'Ogg-Datei' Musikdateien, die durch den Vorbis-Algorithmus komprimiert wurden. Wir sollten von Ogg Vorbis-Datei sprechen, wenn wir eine .ogg- Datei erwähnen, die nur einen Soundtrack im Vorbis-Format enthält.

VQF oder TwinVQ

Das TwinVQ -Format ( Transform-Domain Weighted Interleave Vector Quantization ) wurde von NTT Cyber ​​Space Laboratories entwickelt und von Yamaha unterstützt. Im gleichen Geist wie MP3 komprimiert es noch stärker und in besserer Qualität. Wir bedauern eine etwas zu lange Codierungszeit, fast 10 mal langsamer als MP3 . Darüber hinaus kam es viel später an und wurde unter einer sehr restriktiven Lizenz vertrieben, hatte nur wenige Anhänger und wurde mehr oder weniger aufgegeben.

Das Suffix der erstellten Dateien ist .vqf, .vql oder .vqe.

WMA

Das WMA- Format ( Windows Media Audio ), das von Microsoft aus den MPEG-4- Empfehlungen von 1999 erstellt wurde, wird von der Windows Media Player- Software verwendet . Dieses Format wird ein ausgeklügeltes Management des Urheberrechts (verknüpft Digital Rights Management , in Englisch Digital Right Management oder DRM) , die es ermöglicht , zu definieren, beispielsweise eine begrenzte Lebensdauer für die Dateien oder die Möglichkeiten der Verbrennung zu verhindern.

Es gibt mehrere Versionen des Codecs (wma7.1, wma9, wma pro).

Die Endung der erstellten Dateien ist .wma.

BEIM

Das AU- Format ist dank Unix und Linux recht weit verbreitet . Die Abtastfrequenz liegt zwischen 1 kHz und 200  kHz . Audio-Rendering-Anwendungen lesen jedoch hauptsächlich nur drei Abtastraten: 8012.821 (Codec-Eingang), 22050 und 44.100 Hertz.

Die Endung der erstellten Dateien ist .au.

Es werden die Auflösungen 8, 16, 20, 24 und 32 Bit (Gleitkomma) akzeptiert.

ASF

ASF Advanced Streaming Format , ist ein Container - Format von Microsoft für Audio- und Video - Streaming .

AA

AA  (de) Audible , ist ein Format, das von Apple für Hörbücher verwendet wird .

AAC oder MPEG-2 AAC

Das AAC ( Advanced Audio Coding ) ist eine Erweiterung von MPEG-2 und wurde in MPEG-4 , MPEG-4 Version 2 und MPEG-4 Version 3 aktualisiert . Es wurde Ende April 1997 anerkannt.

Das Suffix der erstellten Dateien ist .aac, .mp4, .m4a.

Apfel und AAC

Apple hat AAC als bevorzugten Codec gewählt, der in seinem iPod und seiner iTunes- Software zu finden ist . Für den Online-Musikverkauf im iTunes Music Store bietet der AAC- Standard kein Digital Rights Management System ( DRMs ), Apple hat ein eigenes System namens FairPlay entwickelt . Es ist auf Mac OS und Windows spielbar, nur mit iTunes-Software. Im Januar 2009 kündigte Apple die Entfernung von FairPlay DRM aus allen Musiktiteln auf seiner iTunes Store 2-Site an.

Die Tatsache, dass AAC das einzige Kompressionsformat ist, das besser als MP3 ist und von iPods unterstützt wird, hat stark zu seiner Popularität beigetragen. Allerdings nicht genug, um sich als Nachfolger von MP3 zu etablieren, da die anderen genannten Formate in der Leistung weitgehend gleichwertig sind.

ATRAC

Das ATRAC ( Adaptive Transform Acoustic Coding ) ist eine psychoakustische Audiokompressionstechnik (es gibt eine rein statistische Option), die von Sony 1992 für seine MiniDisc entwickelt wurde . Dieses Format hat mehrere Änderungen erfahren: ATRAC3, ATRAC3plus (umgangssprachlich ATRAC3+ geschrieben) und ATRAC Advanced Lossless folgten 1999, 2002 bzw. 2006 aufeinander.

Mehrspurformate

Multitrack-Formate sind eine neue Innovation. Sie bestehen darin, in einer Datei verschiedene Tonspuren zu kapseln, die dann vom Benutzer in den für ihn passenden Proportionen kombiniert werden können. Die Idee ist, für ein Musikstück die jedem Instrument (und der Stimme) entsprechende Spur separat anzubieten. Der Benutzer kann dann seine eigene Version erstellen.

Der U-MYX wurde verwendet, um Bonusteile in Alben aufzunehmen.

Diese Formate haben den Nachteil, dass sie ohne Computer nicht angehört werden können. Das Erscheinen von Smartphones, die als tragbare Player fungieren und unabhängige Anwendungen ausführen können, ermöglicht jedoch, dass diese Formate transportabel werden, auch für die Wiedergabe mit Mischen.

U-MYX

Der U-MYX ist ein lesbares mehrspuriges Format mit einer speziellen Anwendung, von der gleichen Firma veröffentlicht, die das Format entwickelt. Dieses Format wurde verwendet, um Multitrack-Songs als Bonus in Alben bereitzustellen, wobei die Anwendung zusammen mit den Songs geliefert wurde, alle auf einer CD-Sitzung, die nur sichtbar war, wenn die Disc auf einem Computer abgespielt wurde.

Trotz dieser Anwendungsbeispiele ist die Zukunft von U-MYX ungewiss, da das Unternehmen, das es produziert, über seine zukünftigen Pläne ziemlich unklar ist.

MXP4

Das MXP4 ist ein Mehrspurformat, bei dem die Spuren in Ogg gekapselt sind. Das von einem französischen Unternehmen produzierte Format profitierte von einer starken Medienberichterstattung in der französischen Presse, die als „Nachfolger von MP3“ präsentiert wurde. Ein Ausdruck, der übertrieben wirken mag, Multitrack-Formate spielen einfach eine andere Rolle.

Proprietäre Formate

Einige dieser Formate sind veraltet, wie z. B. SDII . von Digidesign

Audiovisuelle Formate

Diese Formate enthalten sowohl Bilddateien als auch Audiodateien sowie Timecode oder Pseudo-Timecode (Flag).

Zum Beispiel: Quicktime ist plattformübergreifend und verwendet viele kostenlose Industriestandards, einige andere, sehr orientiert, werden bezahlt. Vielseitige und polymorphe Datenstruktur, einige davon werden auch für das Streaming verwendet .

Berechnung von Bitrate und Gewicht einer Audiodatei

Lastschrift

Bitrate (kbit / s) = Abtastfrequenz (kHz) x Quantisierung (bit) x Anzahl der Kanäle Beispiel: die Audio-CD:
  • Abtastfrequenz: 44.100  Hz
  • Auflösung: 16 Bit
  • Kanäle: 2 ( Stereo )
Bitrate = 44 100 × 16 × 2 = 1 411 200 Bit / s /

Ist in der Gegend

  • 1411  kbit/s oder  1378 kibibit/s .
  • pro Minute: 84,7  Mbit oder 80,7  Mibibit
  • pro Stunde: 5,1  Gbit

Gewicht

Größe einer 192 kbit/s MP3 mit  einer Länge von 3,75 Minuten: [Zeit (s)] x Bitrate (kbit/s) / 8000: [3,75 × 60] × 192/8000 = 5,4  MB .

Telefonie

Bluetooth

Die Bluetooth- Übertragung kann mehrere Codecs verwenden.

  • SBC : „  Low Complexity Subband Codec  “ ist ein Audio- und Videokompressionscodec, der speziell für Bluetooth-Audio- und Videoanwendungen entwickelt wurde. Es muss Teil von BlueTooth sein.
  • apx-X  : Low Complexity Subband Codec ist ein Audio- und Videokompressionscodec, der speziell für Bluetooth-Audio- und Videoanwendungen entwickelt wurde. Es wurde von der Firma CSR entwickelt, gibt das Recht auf Lizenzgebühren. Es ist daher nur in Produkten von Herstellern verfügbar, die diese Lizenzgebühren zahlen. Apt-X ist auf einer Vielzahl von Geräten vorhanden, die Bluetooth verwenden. Audiogeräte, seit einigen Jahren auf High-End-Handys (HTC One M7, M9 ...), sehr wenige Laptops! Die vollständigste Liste scheint unter http://blog.cobrason.com/2014/05/la-liste-de-tous-les-appareil-certifieds-apt-x-fevrier-2013/ zu sein, aber die offiziellen Listen sind unter csr.com und aptx.com.
  • A2DP  : Advanced Audio Distribution Profile ist ein Bluetooth- Profil .

Siehe auch

Literaturverzeichnis

Zum Thema passende Artikel

Hinweise und Referenzen

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  22. Siehe AFNIC- Lexikon unter http://www.afnic.fr/doc/lexique/d#diffusioncontinue .