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

Digitales Audio gibt es schon sehr lange, daher gibt es eine Vielzahl von Audioformaten. Hier sind einige der häufigsten, was unterscheidet sie und wofür sie verwendet werden.

Bevor wir über Audioformate des Alltags sprechen, ist es wichtig, dass Sie die Grundlagen verstehen und das bedeutet, dass Sie PCM verstehen. Danach setzen wir uns mit komprimierten Formaten auseinander.

PCM-Audio: Wo alles anfängt

Die Pulse-Code-Modulation wurde bereits 1937 erstellt und ist die näheste Annäherung an analoges Audio. Das heißt, eine analoge Wellenform wird in regelmäßigen Abständen angenähert. PCM zeichnet sich durch zwei Eigenschaften aus: Abtastrate und Bittiefe. Die Abtastrate misst, wie oft (in Zeiten pro Sekunde) die Amplitude der Wellenform erfasst wird, und die Bittiefe misst die möglichen digitalen Werte. In Bezug auf Audioformate ist dies die Grundlage.

Der wahre Klang ist in der realen Welt kontinuierlich. In der digitalen Welt ist es nicht so. Irgendwie ist dies mit Audio mehr verwirrend als mit Video. Sehen wir uns also Video als Vergleichspunkt an. Was wir unter „Bewegung“ verstehen oder als „fließend“ verstehen und ständig in Bewegung sind, ist in Wirklichkeit eine Reihe von Standbildern. In gleicher Weise ist die Amplitude von Schallwellen in einem digitalen Format nicht "fließend" oder ändert sich ständig. Es ändert sich basierend auf bestimmten Kriterien in vordefinierten Intervallen.

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Ich weiß, dass es hier eine Menge gibt, die nicht selbstverständlich ist, wenn Sie kein Ingenieur, Physiker oder Audiophiler sind. Lassen Sie uns dies mit einer Analogie weiter unten betrachten.

Nehmen wir an, das Wasser eines offenen Wasserhahns ist Ihre „analoge“ Audioquelle. Die Wassertemperatur können wir mit der Amplitude einer Audiowelle vergleichen. Es ist eine Eigenschaft, die gemessen werden muss, damit Sie sie richtig genießen können. Bei der Probenahme tauchen Sie mit dem Finger pro Sekunde in das fließende Wasser. Je öfter Sie mit dem Finger eintauchen, desto „kontinuierlicher“ werden die Temperaturänderungen. Wenn Sie Ihren Finger 44,100 Mal pro Sekunde in das fließende Wasser stecken, ist es fast so, als würden Sie den Finger die ganze Zeit unter sich halten, oder? Das ist die Grundidee der Bemusterung.

Bittiefe ist etwas schwieriger. Anstatt Ihren Finger zu benutzen, nehmen wir an, Sie haben ein echtes Crapper-Thermometer verwendet. Grundsätzlich heißt es "heiß" für alles über Raumtemperatur und "kalt" für alles unterhalb. Egal wie oft Sie es ins Wasser getaucht haben, es würde Ihnen nicht wirklich nützliche Informationen geben. Wenn nun anstelle von nur zwei Optionen das Thermometer 16 mögliche Werte hat, können Sie die Wassertemperatur messen. Nützlicher, richtig? Die Bittiefe funktioniert auf die gleiche Weise, da höhere Werte eine genauere Darstellung dynamischer Änderungen der Klangamplitude ermöglichen.

Wie bereits erwähnt, ist PCM zusammen mit seinen Varianten die Grundlage für digitales Audio. PCM versucht, eine Wellenform so weit wie möglich unkomprimiert zu modellieren. Es ist etwas Besonderes, es ist bereit, in einem digitalen Signalprozessor stecken zu bleiben, und es ist mehr oder weniger universell spielbar. Die meisten anderen Formate verarbeiten Audio über Algorithmen. Daher müssen sie während der Wiedergabe dekodiert werden. PCM-Audio wird als „verlustfrei“ betrachtet. Es ist unkomprimiert und nimmt daher viel Festplattenspeicherplatz in Anspruch.

Die unkomprimierte Gruppe: WAV, AIFF

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Sowohl WAV als auch AIFF sind verlustfreie Audio-Container-Formate auf PCM-Basis, mit geringfügigen Änderungen beim Datenspeicher. PCM-Audio gibt es in den meisten Fällen in diesen Formaten, je nachdem, ob Sie Windows oder OS X verwenden, und sie können ohne Qualitätsverlust ineinander und voneinander konvertiert werden. Beide werden auch als "verlustfrei" betrachtet, sind unkomprimiert, und eine Stereo-PCM-Audiodatei (2-Kanal), die mit 44,1 kHz (oder 44100 mal pro Sekunde) bei 16 Bit ("CD-Qualität") abgetastet wird, beläuft sich auf etwa 10 MB pro Sekunde Minute. Wenn Sie zu Hause zum Mischen aufnehmen, möchten Sie dies verwenden, da es sich um volle Qualität handelt.

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Verlustfreie Formate: FLAC, ALAC, APE

Der Free Lossless Audio Codec, der Apple Lossless Audio Codec und Monkey's Audio sind alles Formate, die Audio komprimieren, ähnlich wie alles, was in der digitalen Welt komprimiert wird: Algorithmen verwenden. Der Unterschied zwischen gezippten und FLAC-Dateien besteht darin, dass FLAC speziell für Audio entwickelt wurde und somit bessere Kompressionsraten ohne Datenverlust bietet. Normalerweise sehen Sie etwa die Hälfte der WAV-Werte. Das bedeutet, dass eine FLAC-Datei für Stereo-Audio in „CD-Qualität“ etwa 5 MB pro Minute beträgt.

Der Vorteil ist, dass Sie, wenn Sie die Audiomanipulation durchführen möchten, wieder in WAV konvertieren können ohne Qualitätsverlust.  Wenn Sie ein Audiophiler sind und viel Musik mit dynamischen Bereichen hören, sind diese Formate für Sie. Wenn Sie über eine große Anzahl von Lautsprechern, Dosen oder Ohrhörern verfügen, werden diese Formate die Töne hervorheben, um sie zu präsentieren.

Verlustreiche Formate: MP3, AAC, WMA, Vorbis

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Die meisten Formate, die Sie im täglichen Gebrauch sehen, sind „verlustbehaftet“. Ein gewisses Maß an Audioqualität wird im Gegenzug für einen erheblichen Gewinn an Dateigröße geopfert. Eine durchschnittliche MP3-Qualität in CD-Qualität beträgt etwa 1 MB pro Minute. Großer Unterschied zu PCM, nein? Dies wird als Komprimierung bezeichnet, aber im Gegensatz zu verlustfreien Formaten können Sie diese Qualität nicht wirklich wiedererlangen, wenn Sie sie in verlustbehafteten Formaten entfernen. Verschiedene verlustbehaftete Formate verwenden unterschiedliche Algorithmen zum Speichern von Daten. Daher variieren sie normalerweise in der Dateigröße für eine vergleichbare Qualität. Bei verlustbehafteten Formaten wird auch die Bitrate verwendet, um auf die Audioqualität zu verweisen, die normalerweise wie „192 kbit / s“ oder „192 kbit / s“ aussieht. Höhere Zahlen bedeuten, dass mehr Daten herausgepumpt werden, so dass mehr Details erhalten bleiben. Hier sind einige Details zu den beliebtesten Formaten.

• MP3: MPEG 1 Audio Layer 3, der heute häufigste verlustbehaftete Audiocodec. Trotz zahlreicher Patentprobleme ist es immer noch sehr beliebt. Wer hat keine MP3s herumliegen?
• Vorbis: Ein freies verlustbehaftetes Open-Source-Format, das häufiger in PC-Spielen wie Unreal Tournament 3 verwendet wird. FOSS-Fans, wie viele Linux-Benutzer, werden dieses Format sicherlich zu schätzen wissen.
• AAC: Advanced Audio Coding, ein standardisiertes Format, das jetzt für MPEG4-Video verwendet wird. Es wird stark unterstützt, da es mit DRM kompatibel ist (z. B. Apples FairPlay), Verbesserungen gegenüber MP3-Dateien und weil zum Streamen oder Verteilen von Inhalten in diesem Format keine Lizenz erforderlich ist. Apple-Fans werden wahrscheinlich reichlich AAC haben.
• WMA: Windows Media Audio, das verlustbehaftete Audioformat von Microsoft. Es wurde entwickelt und verwendet, um Lizenzierungsprobleme mit dem MP3-Format zu vermeiden, aber aufgrund wesentlicher Verbesserungen und DRM-Kompatibilität sowie einer verlustfreien Implementierung ist es immer noch vorhanden. Es war wirklich beliebt, bevor iTunes Meister der DRMed-Musik wurde.

Verlustreiche Formate verwenden Sie für all das, was Sie hören und speichern. Sie sind so konzipiert, dass sie Speicherplatz sparen. Welches Format Sie wählen, hängt davon ab, welchen digitalen Audioplayer Sie verwenden, wie viel Speicherplatz Sie haben, wie groß die Qualität eines Nitpickers ist und wie viele Variablen Sie verwenden. Heutzutage spielen Computer alles, die meisten Audio-Player (außer natürlich Apple) werden mehrere verlustbehaftete Formate erstellen, und mehr und mehr FLAC und APE. Apple hält sich an MP3, ALAC und AAC.

Ist Audio-Qualität nicht subjektiv??

Absolut ist es. Letztendlich verbrauchen Ihre Ohren die meisten dieser Sachen, aber das ist mehr Grund, ernsthaft an Qualität zu denken. Als ich anfing, meine digitale Musiksammlung zu erstellen, konnte ich den Unterschied zwischen 128-kbit-MP3s und Audio-CDs nicht wirklich erkennen. In meinen Ohren gab es keinen Unterschied. Im Laufe der Zeit fiel mir jedoch auf, dass 256 kbit viel besser klangen, 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 viele Variablen hier, Leute, machen Sie keinen Fehler. Es dauerte eine Weile, bis ich mich dazu entschied, FLAC für etwas Musik und 320kbps MP3 für den Rest zu verwenden. Der Punkt, den ich zu machen versuche, ist, dass Sie experimentieren sollten, um herauszufinden, was für Sie und Ihre Musik am besten funktioniert, aber seien Sie sich bewusst, dass Ihre Geschmacksrichtungen, Ihre Wahrnehmungen, Ihre Ausrüstung und die Wichtigkeit von Qualität ebenfalls eine Rolle spielen.

Und all das wird noch schwieriger, wenn Sie nicht nur über Musik sprechen, sondern auch über Voice-Tracks, Soundeffekte, weißes und braunes Rauschen usw. Es gibt eine ganze Welt von Sound, also lassen Sie sich nicht entmutigen! Indem Sie lernen, was Sie können und auf sich selbst hören, können Sie diese Informationen zu Ihrem Vorteil in Ihren zukünftigen Audioprojekten nutzen. Ich gebe dir einige der besten Ratschläge, die ich je bekommen habe: "Mach das, was einfach nur gut klingt."