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 Das MP3 Audio-Kompressionsverfahren

Was ist MP3 und wie funktioniert es !? 

MP3 ist ein Kompressionsverfahren für Audiodateien (Musik).  MP3 verkleinert  Audiodateien auf einen Bruchteil ihrer  ursprünglichen Größe. Wenn man einen Titel  von Audio CD direkt auf die Festplatte  kopiert, benötigt dieser ca. 50 MB. Im MP3- Format sind es nur noch knapp 5 MB.  Sicherlich werden die meisten von euch jetzt  sagen: Ja toll, und dementsprechend  siehtdann auch die Qualität der MP3s aus.  In verschiedenen Testreihen hat sich aber  bestätigt, dass die Unterschiede zwischen  MP3 und normalen CD's nicht im hörbaren  Bereich des menschlichen Gehörs liegen. Das  heißt im Klartext, dass MP3s genauso  gut klingen wie CD's mit voller Bandbreite.
 

 

  
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Vorteile des MP3-Formats:

[X]   Die winzige Dateigröße erlaubt es, ein sehr großes Musikarchiv auf der Festplatte zu haben.
[X]   MP3 stellt die absolute Verfügbarkeit von Musik dar. Mit einem Mausklick kann man genau das
       hören was man will. Lästiges Suchen nach der richtigen CD entfällt
[X]   Einfache Handhabung und Austausch von MP3s, zum Beispiel die Weitergabe an einen Freund,
       denn  dies ist ja noch im legalen Rahmen
[X]   Neue Verkaufsstrategien sind möglich, zum Beispiel Verkauf von aktuellen Tracks direkt über das  
       Internet, was für den Nutzer natürlich sehr bequem ist
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MP3 eignet sich hervorragend für die Heute manigfaltig zu erwerbenden MP3-Player.
Mittlerweile gibt es hiervon hunderte von Anbietern die diese Geräte in allen Größen Modellen- und Variationen anbieten. Geräte mit nur internem festen Speicher, oder die besseren, die externe Speicherkarten zulassen bis hin zu Playern mit 80 Gigabyte-Festplatten und größer. Jedoch gilt auch hier wieder wie bei allen elektronsichen Artikeln, große Unterschiede in Qualität, Quantität und Preis. Die hier aufgeführten Geräte werden alle per USB mit dem PC oder Laptop verbunden und bespeichert.

                                                         MP3-Player-2GB-Mit Video
Der hier abgebildete Player, den betreibe ich u. a. selbst, kostete damals 45.- € bei Plus und besitzt einen Fest-Speicher von 2 GigaByte. Dieser Winzling ist sogar in der Lage, neben MP3-Musik, auf das Format adaptierte Video´s und Bilder abzuspielen. Ein eingebauter Lautsprecher ist Standard. Ferner kann man Audiodateien (also Diktate o. ä. ) mit dem eingebauten Mikrofon sofort aufzeichnen. Ein Litium-Ionen Akku ist eingebaut. Mit 2GB Speicher spielt man, je nach Kompr-Qualität, locker 40 Std. Musik am Stück.


                                                         Billigerer MP3-Player mit USB-Nase
 

Dieser abgebildete Player, oder so ähnliche, sind mit Speicher von 512 Kbyte bis 2 G-Byte und mehr erhältlich und kosten zwischen 10 und 50.- € je nach Anbieter und Modell. Reichen aber vollkommen aus, um ihrer Bestimmung zu genügen und eine dolle Music-Party zu vertonen und gute Laune zu verbreiten.
                                                       

 

Apple I-Pod MP3-Player


Die wohl zu den teureren Geräten gehörigen sind die Player von Apple mit dem Namen I-Pod und ähnliche Fabrikate und Modelle. Solche und ähnliche Player verfügen über eingebaute Festplatten bis sage und schreibe 80-GByte und reichen aus, um eine Woche Partylaune abzustrahlen.
Ausgestattet mit sehr guten Display´s, Abspielfunktion für Video, Aufnahme von Audio-Diktaten, sowie eine sehr gute MP3-Tag-Funktion (Beschreibung der Musiktitel), gehören diese Player zu den gehobeneren Geräten, die sich allerdings auch durch die Anschaffungskosten stark unterscheiden. (150.- - 400.- €)

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Drück den Playbutton und Mix Dir selbst mal einen digitalen Rythmus hier

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 Online-Musik-Box 

  Live-Juke-Box by Halu-Edv-Service

Hier habe ich eine virtuelle Musik-Box erstellt. Klicken Sie auf das Bild !

Hier unten finden Sie einen Live-Radio-Player der sofort Musik spielt.

 

_________________________________Für Technik-Freaks___________________________________

Die Funktionsweise von MP3-Dateien:

Ich habe versucht, die teilweise komplizierten Zusammenhänge möglichst einfach darzustellen, deswegen ist meine Beschreibung nicht ganz 100%ig korrekt.

MP3 ist genaugesagt der MPEG Layer 3 und stammt aus der Videokompression (MPEG=Motion Picture Expert Group) und dient der Audio-Kompression bei digitalen Videos. MP3 wurde vom Frauenhofer Institut (Erlangen) und Thompson Multimedia entwickelt.

MP3 kann als "Abfallprodukt" der Videokompression bezeichnet werden. Als eigenständiges Format für Musik hat es sich aber erst in den letzten 3 Jahre renommiert.


Zur Kompressionstechnik von MP3:

Viele von euch denken sicher, dass die MP3 - Kompression allgemeinen Kompressionsalgorithmen wie z.B. denen von Zip sehr ähnlich ist. Dies ist aber komplett anders.

Die MP3 Kompression muss sich also gewaltig von den normalen Algorithmen unterscheiden.

Um Grundlegende Dinge von Audiosignalen verstehen zu können, solltet ihr euch die Beschreibung von Samples / Sekunde und Bitrate anschauen.


Bitrate:

Unter Bitrate versteht man, wie "fein" die einzelnen Klangstufen voneinander abgetrennt sind. Wenn ein Ton grafisch dargestellt wird - so wie oben - kann man seine Bitrate sehr gut an der "Treppchenbildung" erkennen. Die Bitrate wird - wie der Name schon verrät - in Bit angegeben. D.h. ein Ton mit 8 Bit hat genau 256 Abstufungen. Ein Ton mit 16 Bit hat genau 65536 Abstufungen.

Samples:

Unter Samples versteht man, wie viele Abstufungen ein Ton pro Sekunde hat. Ein Ton mit 22100 Samples hat also 22100 Hz - also hat 22100x pro Sekunde eine neue Abstufung - eine Änderung des Tones.
Nach der Nyquist-Theorie muss die Sample-Frequenz doppelt so hoch sein, wie die höchste Frequenz, die man speichern möchte. Das menschliche Ohr nimmt Frequenzen im Bereich von 20 Hz bis 20 kHz auf. So ergibt sich eine Freqenz von 44.1 kHz, die bei Audio-CD's verwendet wird.

Maskierung:

Unter Maskierung versteht man, dass ein Audiosignal ein anderes überdeckt. Beispiel: Das Klicken eines Weckers. Es ist eigentlich deutlich hörbar - doch sobald der Wecker anfängt zu klingeln, ist das Klicken nicht mehr hörbar. Das Geräusch ist zwar weiterhin existent - doch nicht mehr hörbar. Und genau diesen Effekt benutzt das MP3 Kompressionsverfahren. Leise Signale werden von lauten Signalen überdeckt und werden nicht mehr mitgespeichert. Das gilt auch für Folgesignale, die allein eigentlich laut wären. Beispiel: Ein Presslufthammer maskiert das Klingeln eines konkret krassen Handys. Bedingt durch das menschliche Gehör ist unmittelbar nach dem Ausschalten des Presslufthammers immer noch kein Handysignal zu hören. Durch Maskierung spart man gewaltig Speicherplatz - für das menschliche Gehör ist der Unterschied dennoch nicht hörbar.

Sub-Band Coding:

Dieses Verfahren hängt eng mit dem Maskierungsverfahren zusammen. Das Audiospektrum wird in mehrere Frequenzbänder aufgeteilt. Die Bitrate der einzelnen Frequenzbänder ist variabel. Für die wichtigen Bänder wird mehr Platz verwendet als für die unwichtigen Bänder, in manchen Fällen werden sehr unwichtige Bänder gar ganz weggelassen. Beispiel hierzu: Wamdue Project - King Of My Castle. Die ersten 20 Sekunden des Liedes ist ein monotoner Bass. Folglich werden die Höhen und Mittelstufen (-> 1 KHz bis 16 KHz) nur mit einer geringen Bitrate übertragen. Denn die Höhen und Mittelstufen spielen am Anfang dieses Liedes kaum eine Rolle. Das spart Speicherplatz und ist wieder mal nicht hörbar - für das menschliche Gehör.

Predictive Coding:

Das Wissen über das vorhergehende Signal wird für die Vorhersage des nächsten Samples benutzt (siehe oben!). Es wird also nur noch die Differenz der Samples gespeichert.

Joint Stereo:

Ein normales Audiosignal (von Musikstücken) hat 2 Kanäle. Einen für rechts und einen für links. Aber eigentlich ist der Unterschied zwischen beiden Kanälen nicht besonders groß. Und genau da setzt Joint Stereo an: Auf beiden Kanälen ist hier das gleiche Signal - also ein Monosignal. Nur einzelne Frequenzbänder unterscheiden sich in der Lautstärke. Beispiel: In einer Musikaufnahme ist das Schlagzeug links, die Gitarre in der Mitte, und der Sänger rechts. Auf einer CD sind explizit beide Kanäle ausgeführt. Bei MP3 ist links und rechts das gleiche Signal - nur dass dabei die Frequenzbänder, die das Schlagzeug benutzt auf dem linken Kanal relativ lauter sind - die Frequenzbänder des Sängers sind hingegen auf dem rechten Kanal relativ lauter.

Die eigentlichen Kompression:

Prinzipiell schlüsseln die Audio-Kompressionsverfahren das Signal nach Frequenzen auf. Das Signal wird mit Fourier- und der diskreten Kosinus-Transformation in Frequenzen umgewandelt. Die Zahlenkolonnen wurden also mit verschiedensten Algorithmen, u.a. Kosinus/Sinus-Transformationen codiert.
Da dieser Vorgang extrem kompliziert ist, habe ich mich dazu entschieden, an dieser Stelle das Thema   "Wie funktioniert MP3" zu beenden.
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                                                Vielen Dank für Ihr Interesse an diesem Beitrag !

Letztes Update dieser Seite war am 4. April. 2009 um 14:30h

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Eingetragen am: 17.10.2008 03:57 Uhr  |  Klicks auf diesen Banner: 0

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