Wave und Mp3 Vergleich

    Hallo zusammen,


    Ich bin zurzeit in der 11. Klasse und muss nun meine Facharbeit schreiben. Dabei habe ich mir das Thema Audiodatenkompression ausgesucht, wozu ich auch schon einiges gefunden habe. Allerdings wird es gerne gesehen, wenn in der Facharbeit ein kleiner praktischer Teil vorhanden ist.
    Mir schwebt vor, den gleichen Ton, oder auch das gleiche Lied, im wave - Format und mp3 - Format zu vergleichen und zu "analysieren".


    Habt ihr vielleicht eine gute Idee, wie ich dies bewerkstelligen kann? Es muss nur sehr grundlegend sein und keine quantitative Analyse werden.


    Mit freundliche Größen


    Moorhuhn

    Hallo.


    Diese Thematik lässt sich sehr einfach erfassen.


    Was bedeutet/ist MPEG?


    MP3, so die Dateinamenserweiterung, ist Datenkompressions-
    Verfahren, um die grossen anfallenden Daten in dem Multimedia-
    Bereich und der rel. Speicherplatzbegrenzheit und Übertragungs-
    Geschwindigkeit entgegen zu wirken. (engl. Codec)


    Denn Daten- -Platz und/oder -Geschwindigkeit kostet Geld!


    Komression wäre ansonsten im Gegensatz zur Verschlüssellung
    unnötig und somit völlig sinnlos. (Es gäbe sie nicht!)


    MP3 steht dabei für MPEG.
    Dies ist eine Arbeitsgruppe, ich nehme an verschiedener Hersteller, (Siehe hier)
    die einen übergreifenden Standard für diese Art von Datenkompression
    schaffen wollen, um im Nachhinein nicht gemeinsam aber alle Software
    oder Hardware mit bereits eingespielter Entpackungs/Dekomprimierungs-
    Software anbieten zu können, ohne sich dabei gegenseitig das Geschäft
    zu Behindern, wie es durch unterschiedliche Normen geschehen würde.
    (Die grossen teilen sich den Markt und der/die grösste/n Dominiert/Bestimmt.)


    Vollständig bedeutet das Akronym (Kürzel) MPEG:
    Motion Pictures Experts Group


    Diese Gruppe ist für Video und Audio Datenreduktion (Kompression)
    weltweit bekannt. MPEG3 ist genau genommen MPEG 1 Audio-Layer 3.
    Ein nicht unwesentlicher Aspekt, wenn man damit nicht vertraut ist.
    Denn MPEG3 ist keinesfalls neuer als MPEG2.


    MPEG1 ist das Videokompressionsformat der ersten Generation. (Video CD)
    MPEG2 ist das Videokompressionsformat der zweiten Generation. (Super Video CD / DVD)
    MPEG3 ist MPEG 1 Audiolayer 3, also die dritte Bearbeitungsstufe des MPEG1 Audiokompressionsverfahrens.
    MPEG4 ist das Videokompressionsformat der dritten Generation.


    Wie tut MPEG das? (könnte auch Was ist MPEG sein)


    MPEG ist im Gegensatz zu Wave Komprimiert. Jede datenreduktion
    beruht auf einem Algorithmus, also einem Rezept/Regel/Vorschrift.
    Die Vorschrift nach der MPEG die Daten reduziert ist psychoakkustisch
    und verlusstbehaftet, anders als z.B. FLAC.


    Die Regel leiten sich dabei vom Hörvermögen des Menschen ab.
    Tiere mit anderer Tonverarbeitung würden sagen, dass die Kompression
    das Lied zerstört hat, weil ihr Gehirn akkustische Reize anders ("besser")
    verarbeitet.


    Ein simples Beispiel ist:
    Im Unterricht ist trinken verboten!
    Wie Trinke ich jetzt? Ich hab Durst!


    Lösung:
    WENN der Lehrer sich zur Tafel dreht,
    DANN trinke ich etwas bevor er sich wieder umdreht.


    So arbeitet MPEG:
    Kommen Frequenzen die das Menschliche gehör nicht
    Wahrnimmt (ALSO BEMERKT) werden diese einfach entfernt.
    Habe leider kein passendes Beispiel, aber wenn zB 100ms
    ein Ton mit 1000 Herz erzeugt wird und dieser,
    weil das neben den Frequenzen 2000 Hz und 3000 Hz liegt
    und demnach nicht auffällt, wird das einfach entfernt.


    Analog wäre in der Bildbearbeitung eine Kompression,
    wenn man das Bit für Rot in jedem Pixel löscht, für
    Menschen die eh kein Rot sehen können.


    Von diesen Eigenheiten gibt es relativ viele und es kommen
    bestimmt auch noch LZW oder ähnliche "normale" Kompressionen
    zum Einsatz. Aber diese alleine würden niemals die Datenreduktion
    schaffen, die durch die psychoakkustik möglich sind.


    Warum sind die Lieder dann so klein?


    Nun, so schlecht ist das menschliche Gehör nun auch wieder nicht
    und somit hält sich die Kompressionsmöglichkeit in Grenzen.
    Das ist der Grund, warum MP3 Lieder verschiedene Qualitätsstufen
    haben. Die Bitrate; 128kbps als minimum für vernünftige Aufnahmen
    und 198kbps wenn es CD Qualität haben soll. Je höher die Bitrate,
    desto näher kommt das komprimierte Lied an das unkomprimierte
    Original, jedoch wird auch wieder der Speicherplatz verbrauch höher.



    Also ist MPEG 3 ein Datenreduktionsverfahren für Ton innerhalb
    des normierten MPEG1 Standards, das Symbolfolgen mit kleineren
    Speicherplatzverbrauch nach Vorschriften der menschlichen psychoakkustik
    ersetzt oder sogar komplett entfernt (deswegen verlussbehaftet).


    Lies einfach mal hier


    Wenn irgendwann mal eine "Abstimmung" für ein Kompressionsformat
    das Audacity verwenden sollte kommen sollte, wähl FLAC und nicht MP3.
    Die Daten die durch die verlusstbehaftete Kompression abhanden gekommen
    sind, sind nicht wieder herstellbar.


    Das wäre so als würdest Du Dir deinen Vor und Nachnamen merken,
    aber deine Straße würdest Du einfach vergessen...

    Such nach den Eigenheiten des Menschlichen gehörs
    und Du kannst MPEG Audio!


    Erstelle ein Tonbeispiel in Audacity mittels des Tongenerators,
    speichere es einmal als Wave und einmal als MPEG.


    Spiele beides vor.
    Frage nach Unterschieden.
    Es werden verschiedene Antworten kommen, weil
    die unsicherheit sie dazu veranlasst nicht die Aussage
    zu machen, die sich auf das gehörte bezieht;
    nämlich kein Unterschied.


    Da dieser Effekt durch die Zeit bedingt ist, verlangsame
    diese Stelle mit dem Effekt -> Tempo ändern und speichere
    wieder einmal als Wave und MP3.


    Leider wirst Du nun keinen Fehler gefunden haben, denn
    die Vorschrift in MPEG3 besagt ja in diesem Beispiel
    dass der Ton nur entfernt werden darf, wenn er kurz war.


    Der Codec wäre Fehlerhaft wenn er das nicht täte.
    Kann man aber in der Vorführung einbauen um klar zu
    machen dass von Dir erwartet wird das Du Fehler,
    die nicht existieren, vorführst.


    Weise einfach darauf hin, dass der Ton auch schon
    im ersten Beispiel drinnen war, aber nicht gehört werden
    könnte, weil er für das Menschliche Gehör zu kurz war.


    Verweise dabei auf ein Vorschungsergebnis, von dem
    Du Dein Beispiel abgeleitet hast.


    Kriegst Du keine 1 will ich den Kommentar vom Lehrer
    Wissen. Für die 11. Klasse ist das absolut genug.

    wow, ich bin beeindruckt... vielen dank saint.itch .
    Die Informationen sind sehr hilfreich! Ich habe mich mit praktischer Teil schlecht ausgedrückt.
    Eigentlich will ich eher was machen, wo ich die Ergebnisse in der Facharbeit darstelle, also beispielsweise ein Musikstück in unterschiedlichen Qualitätsstufen vergleiche, davon Screenshots mache und dann ein bischen was dazu schreibe. Dies soll aufjedenfall nur ein ganz kleiner, nicht unbedingt erforderlicher , Teil meiner Facharbeit werden.
    Also, habt ihr vieleicht eine Idee, wie ich das bewerkstelligen kann. Wenn es dazu keine sinnvollen Versuche/Untersuchungen gibt, bzw die nur schwer zu zeigen sind, wäre es auch nicht schlimm.


    Liebe Grüße,


    Moorhuhn

    Nimm einmal irgendwie etwas wie 28kbps und Erklär das dass
    in etwa Telefonqualität wäre und einmal 196kbps (CD Qualität).


    Zeig dann von beiden den Platzverbrauch und vergleich den
    Frequenzgang. Die schlechtere Qualität bedeutet doch einen
    Unterschied im Frequenzgang, also zeig welche Frequenzen
    dafür unter den Tisch gefallen sind.


    Wenn das nicht reicht, dann weisst Du mehr über MPEG als ich. :)
    Ich denke mehr kann man nicht sagen.


    MPEG zu Erklären kann ja nur bedeuten:
    Was krieg ich und was kostet das.
    Und für Geschichte; wo kommts her.
    Das wars.


    Der Rest ist ausschmücken...

    Zitat


    Die schlechtere Qualität bedeutet doch einen
    Unterschied im Frequenzgang, also zeig welche Frequenzen
    dafür unter den Tisch gefallen sind.


    Ja das möchte ich machen!
    Kannst du mir noch sagen wie ich das am besten zeigen kann?
    Oder kann man das einfach an der Waveform zeigen?

    In Audacity


    Menu: Analyse -> Frequenzanalyse


    Du kannst zweimal das gleiche Lied unterschiedlich komprimiert
    in zwei Tonspuren laden.


    Wähl eine Stelle mit vielen unterschiedlichen klängen und makier
    es zuerst in der ersten Spur und mach eine Analyse.


    Das selbe dann mit der selben Zeitauswahl in der zweiten Spur.


    Da müssten Unterschiede feststellbar sein.
    Aber vorsicht, Frequenzen sind das Fachgebiet anderer hier,
    ich hab mehr Ahnung von Software. :)


    Weise auch mal auf OpenSource hin:
    Audacity
    Lame
    GNU GPL
    Und WikiPedia ;)