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Was sind die Unterschiede zwischen MP3, FLAC und anderen Audioformaten?


Digitales Audio ist schon sehr lange verfügbar, daher wird es eine Fülle von Audioformaten geben. Hier sind einige der gebräuchlicheren, was sie unterscheidet und wofür sie verwendet werden.

Bevor wir über alltägliche Audioformate sprechen, ist es wichtig, dass Sie die Grundlagen verstehen, und das bedeutet, PCM zu verstehen. Danach gehen wir auf komprimierte Formate ein.

PCM-Audio: Alles beginnt

Die Pulskodemodulation wurde 1937 entwickelt und ist die engste Annäherung an analoges Audio. Das heißt, eine analoge Wellenform wird in regelmäßigen Intervallen angenähert. PCM zeichnet sich durch zwei Eigenschaften aus: Abtastrate und Bittiefe. Die Abtastrate misst, wie oft (in Zeiten pro Sekunde) die Amplitude der Wellenform genommen wird, und die Bittiefe misst die möglichen digitalen Werte. In Bezug auf Audioformate ist dies so ziemlich das Fundament.

Echter Klang ist in der realen Welt kontinuierlich. In der digitalen Welt ist es nicht. Irgendwie ist das mit Audio eher verwirrend als mit Video, also betrachten wir Video als Vergleichspunkt. Was wir als "Bewegung" interpretieren oder als "flüssig" und ständig bewegend denken, ist in Wirklichkeit eine Serie von Standbildern. Auf dieselbe Weise ist die Amplitude von Schallwellen in einem digitalen Format nicht "fluid" oder ändert sich ständig. Es ändert sich aufgrund bestimmter Kriterien in vordefinierten Intervallen.

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Ich weiß, dass es hier eine Menge gibt, die nicht von der Natur sein kann, außer du bist ein Ingenieur, Physiker oder ein Audiophiler, Lassen Sie uns das mit einer Analogie weiter abstufen.

Nehmen wir an, das Wasser, das aus einem offenen Wasserhahn fließt, ist Ihre "analoge" Audioquelle. Die Temperatur des Wassers können wir mit der Amplitude einer Audiowelle vergleichen; Es ist eine Eigenschaft, die gemessen werden muss, damit Sie sie richtig genießen können. Sampling ist die Anzahl der Male pro Sekunde, die Sie Ihren Finger in das fließende Wasser tauchen. Je öfter Sie Ihren Finger hineintauchen, desto "kontinuierlicher" werden die Temperaturänderungen. Wenn du deinen Finger 44.100 Mal pro Sekunde ins fließende Wasser steckst, ist es fast so, als würdest du die ganze Zeit mit dem Finger da drin bleiben, oder? Das ist die Grundidee hinter dem Sampling.

Die Bittiefe ist etwas komplizierter. Verwenden Sie statt Ihres Fingers beispielsweise ein richtiges Thermometer. Es sagte im Grunde "Hot" für alles über Raumtemperatur und "Cold" für etwas unter. Egal, wie oft Sie es ins Wasser getaucht haben, es würde Ihnen nicht wirklich nützliche Informationen geben. Wenn nun, anstatt nur 2 Optionen, das Thermometer 16 mögliche Werte hat, mit denen Sie die Wassertemperatur messen können. Nützlicher, oder? Die Bittiefe funktioniert auf die gleiche Weise, da höhere Werte es erlauben, dynamischere Änderungen der Klangamplitude genau darzustellen.

Wie bereits erwähnt, ist PCM die Grundlage für digitales Audio und seine Varianten. PCM versucht, eine Wellenform so unkomprimiert wie möglich zu modellieren. Es ist besonders, es ist bereit, in einem digitalen Signalprozessor stecken zu bleiben, und es ist mehr oder weniger universell spielbar. Die meisten anderen Formate manipulieren Audio über Algorithmen, so dass sie während des Spielens decodiert werden müssen. PCM-Audio wird als "verlustfrei" betrachtet, ist unkomprimiert und benötigt daher viel Speicherplatz auf der Festplatte.

Der unkomprimierte Bund: WAV, AIFF

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Sowohl WAV als auch AIFF sind verlustfreie Audio-Container-Formate, die auf PCM basieren, mit einigen kleineren Änderungen im Datenspeicher. PCM-Audio ist für die meisten Benutzer in diesen Formaten erhältlich, je nachdem, ob Sie Windows oder OS X verwenden, und sie können ohne Qualitätseinbußen gegeneinander und voneinander konvertiert werden. Beide werden auch als "verlustfrei" betrachtet, sind unkomprimiert, und eine PCM-Audiodatei in Stereo (2-Kanal), die mit 44,1 kHz (oder 44100 mal pro Sekunde) bei 16 Bits ("CD-Qualität") abgetastet wird, beträgt ungefähr 10 MB pro Minute. Wenn Sie zu Hause für die Zwecke des Mischens aufzeichnen, möchten Sie dies verwenden, da es von voller Qualität ist.

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Verlustfreie Formate: FLAC, ALAC, APE

Der Free Lossless Audio Codec, Apple Lossless Audio Codec und Monkey's Audio sind alle Formate, die Audio komprimieren, ähnlich wie alles komprimiert wird in der digitalen Welt: mit Algorithmen. Der Unterschied zwischen ZIP-Dateien und FLAC-Dateien besteht darin, dass FLAC speziell für Audio entwickelt wurde und daher bessere Kompressionsraten ohne Datenverlust bietet. Normalerweise sehen Sie ungefähr die Hälfte der Größe von WAVs. Das heißt, eine FLAC-Datei für Stereo-Audio in "CD-Qualität" läuft ungefähr 5 MB pro Minute.

Der Vorteil ist, dass Sie, wenn Sie eine Audio-Manipulation durchführen möchten, ohne eine Konvertierung zurück in einen WAV konvertieren können Qualitätsverlust . Wenn Sie audiophil sind und viel Musik mit dynamischen Bereichen hören, sind diese Formate für Sie geeignet. Wenn Sie eine große Auswahl an Lautsprechern, Dosen oder Ohrhörern haben, bringen diese Formate die Töne zum Vorschein.

Lossy Formate: MP3, AAC, WMA, Vorbis

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Die meisten Formate, die Sie im täglichen Gebrauch sehen, sind "verlustbehaftet"; ein gewisser Grad an Audioqualität wird geopfert, im Austausch für einen signifikanten Gewinn an Dateigröße. Ein durchschnittlicher "CD-Qualität" MP3 läuft etwa 1 MB pro Minute. Großer Unterschied zu PCM, nicht? Dies wird als Komprimierung bezeichnet, aber im Gegensatz zu verlustfreien Formaten können Sie diese Qualität nicht wirklich zurückgewinnen, wenn Sie sie in verlustbehafteten Formaten entfernen. Verschiedene verlustbehaftete Formate verwenden unterschiedliche Algorithmen zum Speichern von Daten. Daher variieren sie in der Dateigröße normalerweise nach vergleichbarer Qualität. Verlustbehaftete Formate verwenden auch die Bitrate, um auf die Audioqualität zu verweisen, die normalerweise wie "192 kbit / s" oder "192 kbps" aussieht. Höhere Werte bedeuten, dass mehr Daten herausgepumpt werden, sodass mehr Details erhalten bleiben. Hier sind einige Details für die beliebtesten Formate:

  • MP3: MPEG 1 Audio Layer 3, der heute am häufigsten verwendete verlustbehaftete Audio-Codec. Trotz einer Fülle von Patentfragen ist es immer noch unglaublich beliebt. Wer hat keine MP3s herumliegen?
  • Vorbis: Ein freies und quelloffenes verlustreiches Format, das öfter in PC-Spielen wie Unreal Tournament 3 verwendet wird. FOSS-Fans, wie viele Linux-Benutzer, werden davon sicherlich viel sehen Format.
  • AAC: Advanced Audio Coding, ein standardisiertes Format, das jetzt mit MPEG4-Video verwendet wird. Es wird wegen seiner Kompatibilität mit DRM (z. B. Apples FairPlay), seinen Verbesserungen gegenüber mp3, und weil keine Lizenz benötigt wird, um Inhalte in diesem Format zu streamen oder zu verteilen, stark unterstützt. Apple-Fans werden vermutlich reichlich AAC haben.
  • WMA: Windows Media Audio, Microsofts verlustbehaftetes Audioformat. Es wurde entwickelt und verwendet, um Lizenzprobleme mit dem MP3-Format zu vermeiden, aber aufgrund der großen Verbesserungen und der DRM-Kompatibilität sowie einer verlustfreien Implementierung ist es immer noch vorhanden. Es war sehr populär, bevor iTunes zum Champion von DRMed-Musik wurde.

Lossy-Formate sind das, was Sie für all die Sachen verwenden, die Sie hören und speichern. Sie sind so konzipiert, dass sie Platz auf der Festplatte bieten. Welches Format Sie wählen, hängt davon ab, welchen digitalen Audioplayer Sie verwenden, wie viel Speicherplatz Sie haben, wie groß der Qualitäts-Nitpicker ist, und eine Reihe von Über-Variablen. Heutzutage werden Computer alles spielen, die meisten Audio-Player (außer natürlich von Apple) werden mehrere verlustbehaftete Formate verwenden, und mehr und mehr tun FLAC und APE. Apple bleibt bei MP3, ALAC und AAC.

Ist die Audioqualität nicht subjektiv?

Absolut. Letztendlich sind es Ihre Ohren, die die meisten dieser Dinge konsumieren, aber das ist mehr Grund, ernsthaft an Qualität zu denken. Als ich anfing, meine digitale Musiksammlung zu erstellen, konnte ich nicht wirklich unterscheiden zwischen 128kbit MP3s und Audio CDs. In meinen Ohren gab es keinen merklichen Unterschied. Mit der Zeit bemerkte ich jedoch, dass 256 kbit viel besser klang, und nachdem ich einen wirklich schönen (und teuren!) Kopfhörer bekommen hatte, ging ich wieder voll auf Audio-CDs! Es hängt auch vom Genre der Musik ab.

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Es gibt eine Menge Variablen hier, Leute, machen Sie keinen Fehler. Es dauerte eine Weile, bis ich mich entschied, FLAC für Musik und 320kbps MP3 für den Rest zu verwenden. Der Punkt, den ich versuche, ist, dass Sie experimentieren sollten, um zu sehen, was für Sie und Ihre Musik am besten funktioniert, aber beachten Sie, dass sich Ihre Vorlieben, Ihre Ausrüstung und die Wichtigkeit der Qualität ändern.

Und all diese Sachen werden noch kniffliger, wenn du nicht nur über Musik redest, sondern auch über Voice-Tracks, Soundeffekte, weißes und braunes Rauschen, etc. Da draußen gibt es eine ganze Welt von Sound, also lass dich nicht entmutigen! Indem Sie lernen, was Sie können und für sich selbst zuhören, können Sie diese Informationen zu Ihrem Vorteil in Ihren zukünftigen Audioprojekten nutzen. Ich werde dir den besten Rat geben, den ich je bekommen habe: "Mach, was einfach nur gut klingt."


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