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Beiträge [ 9 ]



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Thema: Fragen zur Tonspeicherung

Hallo!

Ich bin dabei eine Studienarbeit über Soundkomprimierungstechniken zu schreiben und habe leider nicht ganz so den Durchblick. Darum möchte ich hier nun ein paar Fragen stellen. Ich habe einige Zeit im Internet gesucht und bin mir nicht ganz sicher, ob ich alles richtig verstanden habe.

Stimmt es, dass die Frequenz die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde angibt? Je höher als diese ist, umso besser ist die Qualität? Oder stellt diese einfach nur den Umfang der Tonhöhen und -tiefen dar, welche erfasst werden können?

Die Bitrate wiederrum legt die Genauigkeit fest, mit der jeder Ton gespeichert wird, oder?

Ich hab mir auch den Beitrag zur PCM-Modulation angeschaut, verstehe ihn aber nicht ganz. Wird also nach dem Abtasten der Ton einem der Werte (Anzahl der möglichen Werte ergibt sich durch die Bitrate) zugeordnet und entsprechend gerundet? Und dies wird mit einer Häufigkeit ensprechend der Frequenz gemacht und die Töne nacheinander gespeichert? Nachdem die "Ausreisser" der Höhen und Tiefen gelöscht wurden ist das Ergebnis dann eine PCM-Datei?

Ich hoffe das ich mit meinen Fragen hier richtig bin. Falls nicht tut es mir leid!

Gruß
Phil

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Re: Fragen zur Tonspeicherung

Frage zu Beginn: Was studierts du?

Stimmt es, dass die Frequenz die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde angibt? Je höher als diese ist, umso besser ist die Qualität? Oder stellt diese einfach nur den Umfang der Tonhöhen und -tiefen dar, welche erfasst werden können?

Grundlagen der Digitaltechnik: Die Samplefrequenz ist die Abtastung pro Sekunde. Um das Abtasstheorem einzuhalten, muß sie (mind.) doppelt so groß wie das Frequenzspektrum sein, welches abgetastet werden soll; ist die Abtastfrequenz das einzuhaltende Kriterium, dann ist ein Tiefpassfilter einzusetzen.

Die Bitrate wiederrum legt die Genauigkeit fest, mit der jeder Ton gespeichert wird, oder?

Antworten stehen im entsprechenden Teilforum

Wird also nach dem Abtasten der Ton einem der Werte (Anzahl der möglichen Werte ergibt sich durch die Bitrate) zugeordnet und entsprechend gerundet? Und dies wird mit einer Häufigkeit ensprechend der Frequenz gemacht und die Töne nacheinander gespeichert? Nachdem die "Ausreisser" der Höhen und Tiefen gelöscht wurden ist das Ergebnis dann eine PCM-Datei?

Die Bitrate hat damit erstmal nichts zu tun. Die Quantisierungswerte sind (z.B. bei der CD) 16 Bit (ohne Sekunde), d.h. eine Abtastwert wird auf den nächsten Wert (aus 2^16 Möglichen) gerundet. Die Bitrate ist ein Ergebnis des Kompressionsverfahrens und der jeweiligen Parameter.

Falls du in Richtung Informationstechnik studieren solltest, dann besteht dringender Nachholbedarf.

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Re: Fragen zur Tonspeicherung

Frage zu Beginn: Was studierts du?

Wirtschaftsinformatik. Hab mich mit solchen Sachen aber noch nie beschäftigen müssen. Hab von meinen Dozenten das Thema zugewiesen bekommen und verzweifle da dran.

Grundlagen der Digitaltechnik: Die Samplefrequenz ist die Abtastung pro Sekunde.

Also gibt es einen Unterschied zwischen Samplingfrequenz und "normaler" Frequenz? Dachte immer, dass je höher der Frequenzwert ist, desto höher ist auch der Ton.

Die Quantisierungswerte sind (z.B. bei der CD) 16 Bit (ohne Sekunde), d.h. eine Abtastwert wird auf den nächsten Wert (aus 2^16 Möglichen) gerundet.

Und für jeden Abtastwert wird dann die entsprechende Zahl hintereinander gespeichert, oder?

Falls du in Richtung Informationstechnik studieren solltest, dann besteht dringender Nachholbedarf.

Zum Glück nicht. Bißher bin ich mit meinen Leistungen zufrieden aber die Studienarbeit bereitet mir schlaflose Nächte. Darum möchte ich mich jetzt mal herzlich für die Antworten bedanken!

Ich hoffe ich darf noch mehr Fragen stellen.

In einem Artikel über diskrete Transformation stand geschrieben, dass hier immer Blöcke transformiert werden. Handelt es sich dabei um die Blöcke in denen das
Signal abgetastet wird?
Was ist hierbei der Unterschied der original Werte zu den Spektralkomponenten?
Warum sind bei der Transformationscodierung die Transformationskoeffizienten besser zu codieren als die Abtastwerte?
Wie wird die Transformationsmatrix ermittelt? Passt die sich jedem neuen Signal an?

Gruß
Phil

4 bearbeitet von Spunky (Original: 2004-11-28 23:02)

Re: Fragen zur Tonspeicherung

Fibo,28.11.2004, 18:53 schrieb:

Ich hoffe ich darf noch mehr Fragen stellen.

Naja, eigentlich solltest Du Deine Arbeit schon selbst schreiben und wenn wir das Frage und Antwort Spiel so weitermachen, dann brauchst Du eine Ewigkeit und wir kriegen die Krise.

Lego's Artikel "Qualitätsdefinitionen und planbare Kompromisse" samt den am Schluss verlinkten Anhängen und Quellen sind die richtige Lektüre für Dich. Arbeite Dich da mal durch (das wird wohl einige Tage dauern), wenn Du dann noch Fragen hast, kannst Du diese gerne stellen.

Aber im Moment mangelt es bei Dir noch an einigen grundlegenden Dingen, die in den Artikeln eigentlich beschrieben sind.

Spunky

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Re: Fragen zur Tonspeicherung

Hallo!

Ich habe mir die woche über mehrere Sachen durchgelesen und bin mir aber nicht sicher, ob ich alles richtig verstanden hab.

Bei der Aufnahme eines analogen Signals entstehen bei der digitalen Speicherung durch PCM doch auch Verluste, oder? Sind diese zu vernachlässigen?

Ist MDCT PCM ähnlich? Es unterteilt das Signal doch auch in Frequenzen, oder?

Wenn ein Stück komprimiert werden soll werden die Samples immer in Blöcke zusammengefasst und dann vorhergesagt und quantisiert, oder? Entsteht beim Quantisieren nun ein Fehlergeräusch verteilt es sich über den gesamten Block und kann ein pre-Echo hervorrufen.

Filter unterteilen in Subbänder. Diese bilden ein bestimmtes Frequenzspektrum ab. Dadurch können z.B. Maskierungen besser erkannt werden.

MP3:
Es gibt 2 Schleifen. Die äußere skaliert die quantisierten Werte, wenn das Störgeräusch hörbar ist. Werden dadurch die Werte „kleiner“, also leiser gemacht? Die äußere Schleife schaut, ob für die Quantisierung genug Bits verfügbar sind. Wenn nicht wird die Bitanzahl zur Quantisierung reduziert.
Hier die Signale in 32 Subbänder unterteilt, welche jeweils einen bestimmten Frequenzbereich abdecken. Quantisiert wird in Blöcken mit 36 Samples je Subband und somit 1152 Samples insgesamt. Was ist aber, wenn ein Subband keine Werte enthält, weil kein Sample diesem Frequenzbereich entspricht. Werden diese dann frei gelassen?

Fouriertransformation:
Durch Überlagerung von Sinus- und Cosinuskurven über einen Ton kann dieser bestimmt werden.

F(t) = a0/2 + Summe von k=1 bis 22050 [akcos(k2PIt) + bksin(k2PIt)]

K = Frequenz
A und b = Amplituden

F stellt also den hörbaren Ton dar, oder? Was sagt jedoch cos(k2PIt) und sin(k2PIt) aus? Wie ist der Wert zu interpretieren? Geben sie den Kurvenverlauf an, wobei a und b dann die Amplitudenhöhe festlegen?
Also kann man durch a und b den genauen Ton berechnen, oder?
Die Berechnung der Koeffizienten a und b erfolgt mit der diskreten Fouriertransformation. Dabei werden die eintreffenden Signale in einem Vektor gespeichert und mit einer Matrix multipliziert. Diese können dann je nach Maskierung und Hörschwelle geringer quantisiert, oder gestrichen werden. Dadurch wird Platz gespart.
Sind die Koeffizienten kleiner als die eintreffenden Signalwerte?

Ich hoffe mal, dass nun einigermaßen richtig verstanden hab.

Gruß
Philip

6 bearbeitet von Tool (Original: 2004-12-05 17:18)

Re: Fragen zur Tonspeicherung

Ganz ehrlich, so sehr habe ich mich nicht mit Audio(-Kompression) beschäftigt, als daß ich deine Angaben kommentieren könnte; so was heb ich mir auf, wenn ich endlich meine Diplomarbeit abgegeben habe.

Ich kann dir jetzt aus dem Stegreif nur hierzu etwas sagen:

Bei der Aufnahme eines analogen Signals entstehen bei der digitalen Speicherung durch PCM doch auch Verluste, oder? Sind diese zu vernachlässigen?

Zu Beginn steht das analoge, kontinuierliche Signal -> zeitkontinuierlich und wertkontinuierlich.
Dieses wird unter Einhaltung der Abtasbedingung abgetastet -> zeitdiskret und wertkontinuierlich
Bis dahin läßt sich das Signal verlustlos rekonstuieren.
Die zeitdiskreten und wertkontinuierlichen Werte werden quantisiert, wodurch das eigentliche digitale Signal entsteht ->zeitdiskret und wertdiskret.
Hier treten erste Verluste auf, das Signal wird verfälscht (u.a. Quantisierungsrauschen). Diese sind vernachlässigbar und höchstens messtechnisch zu erfassen, wenn ein genügend großer Wertebereich verwendet wird.
Danach erfolgt die eigentliche Codierung durch z.B. das PCM-Verfahren.

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Re: Fragen zur Tonspeicherung

Aber ich dachte das Vorgehen sei PCM. Hatte das so hier rausgelesen.

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Re: Fragen zur Tonspeicherung

Hab nochmal extra für dich ;) in meinen Unterlagen gestöbert.

In einem meiner Vorlesungsscripts steht eine kurze Definition zu PCM; die Def. hier auf AudioHQ ist, ganz ganz streng genommen, falsch bzw. entspricht nicht ihrer ursprünglichen.
Die PCM ist eine einfache Codierung, um wertkontinuierliche, zeitdiskrete Amplitudenwerte in Form von Impulslängen (deshalb Pulsecodemodulation) darzustellen.
Im wertdiskreten Fall, also bei der Darstellung der Amplitudenwerte als Zahlen- bzw. Zeichencode in Form von Digitalwörtern, hat sich ebenfalls der Begriff PCM etabliert.
Somit ist meine letzte Definition streng genommen ebenfalls als falsch zu sehen ;)

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Re: Fragen zur Tonspeicherung

Noch ne Frage zur Quantisierung:

Das aufzunehmende Signal wird analog erfasst und durch Quantisation in ein digitales umgewandelt (PCM). Wenn ich nun diese Wave-Datei in z.B. ein MP3-Format umwandeln will werden die Werte dort erneut Quantisiert? In der Beschreibung von solchen Encodern ist solch eine Stufe immer enthalten, allerdings weiß ich nicht, ob sie nur bei einem neu aufzunehmenden Siganl verwendet wird.

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