Vorstellung des MP3 Formats

MP3 (« MPEG Audio layer 3 ») ist ein Komprimierungs- -Format für Audiodateien, das verlustbehaftet ist und von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelt wurde. Mit diesem Format können gewöhnliche Audio-Formate (WAV oderAudio CD) zu einer Rate von 1:12 komprimiert werden.

Dadurch wird es möglich, die Dateien von zwölf Musikalben auf eine einzige CD-ROM zu bringen. Außerdem verändert das MP3 Format die hörbare Tonqualität nur geringfügig.

Kontext

Bei der MPEG layer 3 Komprimierung werden aus den Audiodateien die für den Durchschnittshörer unter normalen Umständen nicht hörbaren Frequenzen entfernt. Bei der Komprimierung werden daher die spektometrischen Bestandteile eines Tonsignals analysiert und ein psychoakustisches Modell eingesetzt, um nur die « hörbaren » Töne zu erhalten. Das menschliche Ohr kann Töne zwischen 0.02 kHz und 20 kHz wahrnehmen, es ist besonders empfänglich für Frequenzen zwischen 2 und 5 kHz (die menschliche Stimme geht von 0.5 bis 2 kHz), entlang einer Kurve, die vom Gesetz von Fletcher et Munson beschrieben ist.

Bei der Komprimierung werden die Töne ausgefiltert und entfernt, die wir nicht hören können, daher handelt es sich um eine zerstörende Komprimierung, also eine mit Informationsverlust.

Vorgänge

Der Maskeneffekt

Gabriel Bouvigne erklärt :
« Wenn Sie die Sonne ansehen und ein Vogel vor Ihnen vorbeifliegt, sehen Sie ihn nicht, da das Sonnenlicht zu stark ist. Bei der Akustik gilt das gleiche. Wenn laute Töne vorkommen, hört man die leisen nicht mehr. Denken Sie beispielsweise an eine Orgel : wenn der Organist nicht spielt, hören Sie den Luftstrom in den Pfeifebm aber sobald er spielt, hören Sie es nicht mehr, da das Geräusch dann maskiert ist.

Es müssen also nicht alle Töne aufgenommen werden, dies ist die erste Eigenschaft, die beim MP3 Format genützt wird, um Platz zu gewinnen. »

Das Bit-Reservoir

Oft können bestimmte Musikpassagen nicht kodiert werden, ohne, dass die Qualität verändert wird. Bei mp3s wird daher eine kleines Bit-Reservoir verwendet, indem Passagen verwendet werden, die zu einer niedrigeren Rate Kodiert werden können als die restlichen Daten.

Das Joint-Stereo Verfahren

Viele Hi-Fi Anlagen haben einen einzigen Boomer (erzeugt den Bass). Es klingt allerdings so, als würde der Ton nicht aus dem Boomer, sondern von den Satelliten-Lautsprechern kommen. Unter einer bestimmten Frequenz ist es dem menschlichen Ohr nämlich nicht mehr möglich, festzustellen, woher der Ton kommt. Beim mp3 kann man diese Tatsache ausnützen (wenn man möchte), und zwar mit dem Verfahren desJoint Stereo. Hier werden bestimmte Frequenzen in mono aufgenommen, aber von zusätzlichen Informationen begleitet, um den Eindruck eines räumlichen Tons zu erzeugen.

Der Huffman Code

DerHuffman Algorithmus ist ein Kodierungs- (nicht Komprimierungs-) algorithmus, der zu Ende des Komprimierungsvorgangs Codes mit unterschiedlihcer Länge auf vielen Bitserzeugt. Die Codes haben den Vorteil, dass sie einen einheitlichen Präfix haben, sie können trotz ihrer unterschiedlichen Länge korrekt dekodiert werden, und zwar durch die Verwendung von Tabellen. Durch diese Art der Kodierung können durchschnittliche knappe 20% an Speicherplatz eingespart werden.

Bei « reinen » Tönen (wenn es keine Maskierung gibt) ist der Huffman Algorithmus sehr effizient, da der digitalisierte Ton viele überflüssige Töne enthält.

Ergebnisse

Eine Minute einer Audio-CD (mit einer Frequenz von 44.1 kHz, 16 bits, stereo) benötigt nur ein MB.
Ein Lied macht meist 3 oder 4 MB aus, dadurch wird das Herunterladen selbst mit Modem möglich.

Die Dekomprimierung einer MP3 Datei (also das Lesen) geschieht mit einem Pentium 166 CPU in Echtzeit, aber monopolisiert einen Teil der Systemressourcen, daher ist es nicht empfehlenswert, während dem Lesen eine andere ressourcenfressende Anwendung zu starten (außer bei sehr schnellen Rechnern).

Rechtliche Fragen

Das Format MP3 ist nicht illegal, da es lediglich eine Methode zur digitalen Datenkomprimierung darstellt. Seine Verwendung hingegen kann es sein. Bei der Verwendung von Mp3 Dateien, beachten Sie bitte die Urheberrechte : Sie dürfen eine (Sicherungs-)Kopie eines Liedes machen, von dem sie das Original besitzen, aber Sie dürfen keine Musik herunterladen oder archivieren, die dem Copyright unterliegt. Es ist daher sehr unwahrscheinlich, dass das Lied, dass sie gerne herunterladen möchten (Lied, das im Radio läuft, ...) auch heruntergeladen werden darf.

Letzte Änderung am Mittwoch 1 April 2009 à 14:16:20.Das Dokument mit dem titel « MP3 » aus Kioskea (de.kioskea.net) zur verfügung gestellt wird unter den bedingungen der Creative Commons lizenz. Können Sie ändern, Kopien dieser Seite, unter den Bedingungen der Lizenz, als diese Bewertung deutlich.