Audio - Grundlagen |
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Sound-Optimierung speziell fürs
Web |
| Sound im Web | Sounds für das Web sollten möglichst klein und von maximaler Qualität sein. Da beides gemeinsam nicht geht, besteht die Kunst der Soundbearbeitung darin, möglichst geschickt einen Kompromiss zu realisieren, der sich bei geringem Speicherbedarf qualitativ hochwertig anhört. |
| Mono/Stereo | In den meisten Fällen wird ein Monosound völlig ausreichen - du sparst ohne Qualitätseinbußen etwa 50% Speicherplatz. |
| Frequenzgang | Schneide Bässe unterhalb etwa 50 Hz ab und hebe
dafür die Frequenzen bis 100 Hz im Equalizer etwas an. Im Bereich 2000 - 7000 Hz befindet sich die menschliche Stimme; wird dieser Bereich betont, wirkt der Sound klarer und brillianter. Höhen benötigen besonders viel Speicherplatz, senke den Bereich über 10000 Hz etwas ab, damit sich der Sound besser komprimieren läßt. Bei reinen Sprachaufnahmen kann der Frequenzbereich stärker beschnitten werden. |
| Normalisieren | Beim Normalisieren wird die Lautstärke des gesamten Samples so weit angehoben, bis die lauteste Stelle die maximal mögliche verzerrungsfreie Lautstärke hat (0 dB). |
| Audio-Kompression | Beim Normalisieren zwingt eine einzige Spitze das
gesamte Sample auf eine niedrigere Lautstärke. Bei der Audio-Kompression
wird die Dynamik (= Differenz zwischen lautester und leisester Stelle)
durch prozentuale Absenkung der lautesten Stellen gesenkt. |
| Falls du dein Sample nicht für das Web, sondern für eine CD oder den Hörfunk produziert hast, bist du jetzt bereits fertig. Für die Verwendung im Web muß die Dateigröße jedoch noch drastisch reduziert werden: | |
| Lautstärke | Nachdem Frequenzgang und Dynamik optimiert sind, kann die Lautstärke, die nach dem Normalisieren maximal ist, abgesenkt werden. Der Sound ist dann nicht so aufdringlich und es kommt nicht gleich zu Verzerrungen, wenn mehr als ein Sound gleichzeitig läuft. |
| Abtastrate (Samplerate) | Senke jetzt die Abtastrate von 44 kHz (CD-Qualität)
auf 22 kHz (Kassette) oder 11 kHz (Radio). Da alle Frequenzen oberhalb der
halben Abtastrate stark verfälscht werden, solltest du den Frequenzgang
bereits entsprechend beschnitten haben oder jetzt ein Anti-Aliasingfilter
verwenden. Durch diese Maßnahme verringert sich das Datenvolumen auf 50 - 25%. |
| Auflösung (Bitrate) | Wenn du jetzt die Auflösung von 16 Bit auf 8
Bit reduzierst, sparst du nochmals 50% Speicherplatz. Höre dir deine Aufnahme immer wieder zur Probe an, damit du merkst, wann du des Guten zuviel getan hast. |
| MP3-Encodierung | Zu guter Letzt solltest du das Wave-File in ein MP3-File konvertieren, damit reduziert sich das Datenvolumen nochmals etwa um den Faktor 10 . Versuche es mit einer Komprimierung auf 24 kBit/s oder weniger (anhören!). |
| Besonderheiten bei Sprache | Da das Ohr sehr empfindlich auf die Verfälschung einer bekannten Stimme reagiert, solltest du bei Sprachsamples besonders sparsam mit der Audio-Kompression arbeiten. |
| Etwas Physik: Töne - analog und digital |
| Ton = Schwingung | Jeder Ton ist eine Schwingung. Diese Schwingungen werden durch die Luft als Schallwellen übertragen, treffen im Ohr auf das Trommelfell und versetzen es ebenfalls in Schwingungen. Diese werden dann im Ohr weitergeleitet und entsprechend im Gehirn verarbeitet. | ||||||||||||||||||||||||
Tonhöhe |
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| Lautstärke | |||||||||||||||||||||||||
| Töne digital speichern | Um Töne zu speichern, muss der in analoger
Form vorliegende Ton zunächst in digitale Zahlen umgewandelt werden.
Ein Analog-Digital-Wandler (A/D-Wandler) tastet die Auslenkung der Schallwelle
in festen Abständen ab und übergibt diese Daten als Zahl an
den Computer weiter.
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| Töne abspielen | Um die gespeicherten Informationen wieder in einen Ton umzuwandeln, benötigt man einen Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler). Dieser erzeugt aus den digitalen Daten ein analoges Signal, welches dann verstärkt und von den Lautsprechern in einen hörbaren Ton verwandelt wird. | ||||||||||||||||||||||||
| Abtastrate | Je öfter die Schwingung abgetastet wird, desto
genauer (und qualitativ besser) ist das Ergebnis. Das menschliche Gehör erkennt Töne bis zu einer max. Frequenz von 20kHz (20.000 Schwingungen pro Sekunde). Für eine optimale Klangqualität sind also Abtastraten von mehr als 40kHz nötig. |
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| Aliasing | Aliasing-Fehler
entstehen, wenn die Abtastrate zu niedrig für die hohen Frequenzen
ist. Es bilden sich neue Frequenzen, die vorher nicht im Ton enthalten waren.
Abhilfe schafft ein Anti-Aliasing-Filter, der keine Frequenzen durchläßt,
die oberhalb der halben Abtastrate liegen. |
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| Auflösung | Jeder einzelne digitalisierte Ausschnitt aus einer Schallwelle (Sample) braucht Speicherplatz im Computer. Je mehr Speicher pro Information reserviert wird, desto feinere Unterschiede kann man speichern. Standard ist 16 Bit, ein Sample kann also Werte zwischen -32.767 und +32.767 haben. |
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| Mono-Stereo | Monoklänge bestehen aus einem Kanal, Stereoklänge benötigen zwei Kanäle und benötigen daher auch doppelt so viel Speicherplatz. | ||||||||||||||||||||||||
| Sample-Raten |
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| Dateiformate | Um Töne in Dateien zu speichern, gibt es verschiedene Dateiformate; die wichtigsten sind:
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| Speicherbedarf | Eine Minute Musik in CD-Qualität benötigt
rund 10 Megabyte Speicherplatz. [44.000 Samples pro Sekunde * 60 Sekunden * 2 Byte pro Sample *2 (stereo) = 10.560.000 Byte = 10,1 Megabyte (bei 1 Kilobyte = 1024 Byte] |
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| kleine Dateien für Web-Sound | Die einfachste Art, eine Datei zu verkleinern, besteht darin, eine der Sample-Eigenschaften zu halbieren: mono statt stereo, 22 kHz statt 44 kHz oder 8 Bit statt 16 Bit. Hier läßt sich - bei teilweise jedoch erheblichen Qualitätsverlusten - eine Menge Platz und Übertragungszeit sparen. Nach dieser radikalen Vorbehandlung sollte die Datei dann noch komprimiert werden (MP3). |
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| Kompression | Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Größe einer Audiodatei zu verringern: | ||||||||||||||||||||||||
| PCM | Bei
der Puls-Code-Modulation (PCM) wird nicht jedes Sample, sondern nur der
Unterschied zum vorherigen Sample gespeichert. So lassen sich 16-Bit-Sounds
praktisch ohne Qualitätseinbußen auf 4 Bit komprimieren. |
| Was steckt hinter MP3 |
| MPEG Audio Layer 3 |
Die korrekte Bezeichnung des MP3-Codecs für Audio-Dateien
lautet MPEG Audio Layer 3 und wurde vom deutschen Fraunhofer Institut entwickelt.
Bei der Entwicklung standen zwei Ziele im Vordergrund: Die komprimierte Datei sollte möglichst klein sein und das Dekomprimieren sollte so wenig Rechenleistung wie möglich beanspruchen. |
| Kompression | Bei der Kompression ins MP3-Format werden nur diejenigen Frequenzen gespeichert, die das Ohr auch wirklich hören kann; alles andere wird gelöscht:
Zum Schluss werden die übrig gebliebenen Daten verlustfrei komprimiert (wie bei einer ZIP-Datei). |
| Bitrate | Die wichtigste Option beim Konvertieren in das MP3-Format ist die verwendete Bitrate. Am häufigsten verwendet man 128 KiloBit pro Sekunde. Für jede Sekunde der Datei sind dann 128 KiloBit Speicherplatz vorgesehen. Stehen nach den obigen Kompressionsschritten noch mehr als 128 KiloBit Daten an, wird mit Verlust weiter komprimiert, bis die gewählte Bitrate erreicht ist. Stehen weniger Daten an, werden die nicht benötigten Bits 'aufgehoben' und können an anderer Stelle zugefügt werden. |
Stereo |
Stereo-Dateien lassen sich stärker komprimieren, da sich rechter und linker Kanal nur wenig unterscheiden. Hierbei wird in einem Kanal die Summe beider Kanäle gespeichert und im anderen Kanal die Differenz der beiden Kanäle. Der Differenzkanal lässt sich deutlich stärker komprimieren, weil er wesentlich weniger Daten enthält. |
| MP3 im Internet | Eigene Sounds auf der Homepage sollten möglichst
klein sein, ohne qualitativ schlecht zu werden. Damit Sounds bei dieser Komprimierung noch gut klingen, musst du im Vorfeld einiges beachten:
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| Codecs | Bei der ursprünglichen Definition von MPEG Audio Layer 3 wurden das Format und der Abspielvorgang standardisiert. Das Encodieren (Komprimieren) ist jedoch nicht standardisiert. Man kann also mit jedem Decoder jede MP3-Datei abspielen, mit verschiedenen Encodern aufgenommene Dateien können bei gleicher Bitrate jedoch gravierende Qualitätsunterschiede haben. (CoDec = Coder/Decoder, Software oder Hardware zum Codieren und/oder Decodieren von Daten) |
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letzte Aktualisierung:
17.01.2006 12:38
zusammengestellt von Peter Lepke ; lepke@nils.nibis.de