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| Title: | Die Audiokodierung mp3. | |
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5. Ausblick
Mp3Pro - Eine MPEG Layer 3-Erweiterung
In der letzten Zeit ist eine Erweiterung zum ursprünglichen MPEG Layer 3 auf den Markt gekommen. Mp3Pro nutzt eine schon früher bei der Audiokompression eingesetzte Technik names "Spectral Band Replication" (SBR). Dabei wird ein Teil des hohen Frequenzbereichs nicht herkömmlich gespeichert, sondern aus den tieferen Abschnitten des Spektrums wiedergewonnen. Ein Mp3Pro-Encoder geht hierbei folgendermaßen vor: Bis zu der Frequenz von 8kHz werden die Daten mit dem ursprünglichen MPEG Layer 3-Algorithmus kodiert. Für die Frequenzen von 8 bis 16kHz berechnet der Encoder Parameter zu deren Rekonstruktion, die sich auf den Bereich unter 8kHz beziehen. Diese werden in den benutzerdefinierten Daten am Ende des jeweiligen Layer 3-Frames gespeichert. Ein Mp3Pro-Decoder fügt dann dem Spektrum unter 8kHz die rekonstruierten Frequenzlinien wieder hinzu. Mp3Pro-Dateien bleiben auch für gewöhnliche MPEG Layer 3-Decoder weiterhin lesbar, sind aber für diese natürlich auf 8kHz im Frequenzspektrum begrenzt.Vorteilhaft bei dieser Technik ist, dass das Datenaufkommen weiter reduziert werden kann, da die zur Rekonstruktion des Spektrums benötigten Parameter viel weniger Platz brauchen als die ursprünglichen Spektrallinien. Bei einer Bitrate von 64kbps erreicht man zum Beispiel schon die Qualität einer herkömmlichen MPEG Layer 3-Datei mit 100kbps. Nachteilig ist der erhöhte Rechenaufwand: Ungefähr dreimal mehr Prozessorressourcen werden zur Dekodierung benötigt. Außerdem ist Spectral Band Replication verlustbehaftet und führt im allgemeinen nur bei niedrigen Bitraten zur gewünschten, starken Reduzierung des Datenstroms (siehe auch [GB]).
MPEG-2 Advanced Audio Coding (AAC)
MPEG-2 AAC ist im Gegensatz zur reinen Erweiterung Mp3Pro ein potentieller Nachfolger von MPEG Layer 3. Bei der Spezifikation des MPEG-2-Standards erkannte man, dass man bei Aufgabe der Abwärtskompatibilität zu den MPEG-1 Audiolayers die Kompression noch erheblich weiter verbessern könnte. So entstand als Ergänzung zum MPEG-2-Standard 1997 eine neue Audiokompressionsmethode, das Advanced Audio Coding (AAC), bei deren Entwicklung das Fraunhofer Institut IIS wieder eine führende Rolle spielte. In MPEG-2 AAC werden noch mehr psychoakustische Effekte ausgenutzt, inbesondere die temporale Maskierung. Die Kompressionsraten konnten so bei gleicher Qualität im Verhältnis zu MPEG Layer 3 weiter verbessert werden.Fazit
MPEG Layer 3 wird in jedem Fall noch einige Zeit lang der führende Audiostandard in der Welt bleiben, vor allem auch durch seine hohen Kompressionsraten bei beeindruckend gut bleibender Qualität. Ob sich letztendlich MPEG-2 AAC als neuer Standard etablieren kann, lässt sich schwer voraussagen, von technischer Seite bringt er jedenfalls die richtigen Voraussetzungen mit. In jedem Fall kann man für die nächsten Jahre laut Expertenschätzungen mit noch niedrigeren Bitraten bei gleichbleibender Qualität rechnen ([AS]), denn das Thema Audiokompression scheint noch nicht ganz ausgereizt. Was Mp3Pro angeht, so ist sein Erfolg eher fraglich. Für den Endanwender ist es mangels ausreichender Qualität nicht so interessant, für Datenübertragungen aber durchaus brauchbar.Ich bedanke mich fürs Lesen und hoffe, Sie konnten mit dem, was ich geschrieben habe, etwas anfangen. Falls Sie noch Fragen haben sollten, können Sie mich via eMail kontaktieren.
Literatur
- [KB]: Karl-Heinz Brandenburg, Harald Popp: An Introduction to MPEG Layer 3. EBU Technical Review, Juni 2000.
- [KS]: Kent Salomonsen, Sten Sogaard, Eddie Proft Larsen: Design and Implementation of an MPEG/Audiolayer III Bitstream Processor. Aalborg University, Institut of Electronic Systems, 1997.
- [FB]: Frank Baumgarte, Charalampos Ferekidis, Hendrik Fuchs: A Nonlinear Psychoacoustic Model Applied to the ISO-MPEG Layer 3 Coder. Institut für Theoretische Nachrichtentechnik und Informationsverarbeitung, Universität Hannover.
- [AS]: Andreas Spanias, Ted Painter: A Review of Algorithms for Perceptual Coding of Digital Audio Signals. Department of Electrical Engineering, Telecommunications Research Center, Arizona State University, Tempe, Arizona, 1997.
- [HF]: H.Frey: Alles über Euro-ISDN. Franzis-Verlag, 1997, 3.Auflage.
- [FL1]: Felix von Leitner: Die Kunst des Weglassens. c't, Heft 3, 2000.
- [FL2]: Felix von Leitner: MP3 selbst gestrickt. c't, Heft 3, 2000.
- [MC1]: Matthias Carstens: Musik kompakt. c't, Heft 21, 1998.
- [MC2]: Matthias Carstens: Was ist MP3?. c't, Heft 9, 1999.
- [SH]: Scot Hacker: MP3: The Definite Guide. O'Reilly, März 2000, 1.Auflage.
- [SH]: C.E. Shannon: A Mathematical Theory of Communcation. Bell System Technical Journal Vol. 27, Juli u. Oktober 1948.
- [PN]: Peter Noll: Audiocodierung: Vom Hörfunkstandard zum Advanced Audio Coding. Institut für Nachrichtentechnik und Theoretische Elektrotechnik, TU Berlin, 1999.
- [GB]: Gabriel Bouvigne: www.mp3-tech.org. http://www.mp3-tech.org.
- [FR]: Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen: Audio und Multimedia. http://www.iis.fhg.de/amm/index.html.
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