MP3-kostenlos.org - Was ist MP3?

MP3 ist ein Dateiformat mit Audiodatenkompression. MP3 bedient sich dabei der Psychoakustik mit dem Ziel, nur für den Menschen bewusst hörbare Audiosignale zu speichern. Das Format ist ein indirekter Vorgänger qualitativ und funktionell überlegener Formate wie AAC oder Vorbis Entwickelt wurde das Format MP3 ab 1982 von einer Gruppe um Karlheinz Brandenburg am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen sowie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in Zusammenarbeit mit AT&T Bell Labs und Thomson. 1992 wurde es als Teil des MPEG-1-Standards festgeschrieben. Die Dateiendung .mp3 (als Abkürzung für ISO MPEG Audio Layer 3) wurde am 14. Juli 1995 nach einer institutsinternen Umfrage festgelegt.[2] Wie bei vielen der aktuellen Kodierverfahren, sind Kernbereiche von MP3 durch Patente geschützt. Ein alles umfassendes MP3-Patent gibt es nicht. Die Fraunhofer-Gesellschaft hat den größten Teil an der Entwicklung des MP3-Standards beigetragen und sich einige Verfahren zur MP3-Kodierung patentieren lassen. In einem Zusammenschluss mit Thomson besitzen beide Unternehmen 18 MP3-bezogene Patente. Seit September 1998, nachdem sich der MP3-Standard sechs Jahre lang hatte unbelastet etablieren können, verlangt FhG/Thomson Lizenzgebühren für MP3-Encoder. Bei der Entwicklung des MP3-Formats soll auf Patente der Bell Laboratories zurückgegriffen worden sein. Im Verfahren gegen Microsoft wurden Lucent im Februar 2007 erstinstanzlich 1,52 Milliarden US-Dollar zugesprochen. Wie die meisten verlustbehafteten Kompressionsformate für Musik nutzt MP3 sogenannte psychoakustische Effekte der Wahrnehmung aus. Der Dekoder erzeugt aus diesen MP3-Daten dann ein für die überwiegende Anzahl von Hörern original klingendes Signal, das aber nicht mit dem Ursprungssignal identisch ist, da bei der Umwandlung in das MP3-Format Informationen entfernt wurden. Während die Dekodierung stets einem festgelegten Algorithmus folgt, kann die Kodierung nach verschiedenen Algorithmen erfolgen (z. B. Fraunhofer-Encoder, LAME-Encoder) und liefert dementsprechend unterschiedliche akustische Ergebnisse. Das MP3-Format erlaubt neben festen Datenraten von 8 kbit/s bis zu 320 kbit/s auch beliebige freie Datenraten (Freeform-MP3). Die Qualitäts-Eindrücke sind recht subjektiv und von Mensch zu Mensch sowie von Gehör zu Gehör unterschiedlich. Neben der Kodierung mit konstanter Datenrate (und damit schwankender Qualität) ist auch eine Kodierung mit schwankender Datenrate (und damit konstanter Qualität) möglich. Wird eine geringere Abtastfrequenz verwendet, kann das Signal auch nur bis zur Hälfte dieser Frequenz rekonstruiert werden. Bei starker Kompression werden auch hörbare Frequenzen von der Kompression erfasst, sie sind dann als Kompressionsartefakte hörbar. Ein Designfehler hierbei ist, dass das Verfahren blockweise angewandt wird und so am Ende einer Datei Lücken entstehen können. Apple iTunes bietet hingegen ab Version 7 ebenfalls Gapless Playback an. [6] Kompression im Detail Dieser Abschnitt erklärt die mp3-Kodierung etwas detaillierter. Das gesamte Frame enthält dann ein Spektrum von 576 (32*18) Frequenzen. Als nächstes werden nun die (wie oben erwähnt) entstandenen Redundanzen mittels der "Butterfly"-Berechnung (im MPEG-Standard enthalten) eliminiert. Die Daten für das psychoakustische Modell werden mittels einer Fast-Fourier-Transformation (FFT) erzeugt. Dies geschieht zeitgleich zu der Aufspaltung des Signals in Subbänder, da die Daten des psychoakustischen Modells (Maskierungskurven) helfen, den bei der MDCT auftretenden Pre-Echo-Effekt auszugleichen. Als Eingangsparameter dienen hier die von der MDCT erzeugten Frequenzbänder, die Maskierungskurven aus dem psychoakustischen Modell und die vom Anwender eingestellte Datenrate (Bitrate). Die Datenrate wird für jedes Frame separat gespeichert. Dies ermöglicht eine Kodierung mit variabler Datenrate. Ein fertig kodiertes mp3-Frame besteht nun aus einem 32 Bit großem Header, der zum Hin- und Herspringen in der MP3-Datei benötigt wird (also zum Vor- und Zurückspulen). Nach der Huffman-Dekodierung werden die Daten mittels inverser Quantisierung für die inverse modifizierte Cosinustransformation (IMCT) aufbereitet. Weiterentwicklung MP3 ist ein besonders im Internet viel verwendetes Format. Manche sehen daher AAC als Weiterentwicklung von MP2. Transparenz ist mit diesen Verfahren allerdings nur durch High Definition (HD-) AAC erreichbar (AAC LC + SLS). Zeichen für 5.1-KlangDie Erweiterung um Multikanalfähigkeiten bietet das MP3-Surround-Format des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS. MP3-Surround erlaubt die Wiedergabe von 5.1-Ton bei Bitraten, die mit denen von Stereoton vergleichbar sind, und ist zudem vollständig rückwärtskompatibel: So können herkömmliche MP3-Decoder das Signal in Stereo decodieren, MP3-Surround-Decoder aber vollen 5.1-Surround-Klang erzeugen. Dafür wird das Multikanal-Material zu einem Stereosignal gemischt und von einem regulären MP3-Encoder codiert. Gleichzeitig werden die Raumklanginformationen aus dem Original als Surround-Erweiterungsdaten in das "Ancillary Data"-Datenfeld des MP3-Bitstroms eingefügt. Die MP3-Daten können dann von jedem MP3-Decoder als Stereosignal wiedergegeben werden. Der MP3-Surround-Decoder nutzt die eingefügten Erweiterungsdaten und gibt das volle Multikanal-Audiosignal wieder. Weitere Entwicklungen betreffen Verfahren zum Urheberschutz (engl. Digital Rights Management, kurz DRM), das nach verschiedenen Quellen in zukünftigen Versionen implementiert werden soll. MP3-Player unterscheiden sich untereinander im wesentlichen in der Speichertechnik, so gibt es Abspielgeräte mit Festplatten (beispielsweise iriver und die meisten iPod-Modelle), mit Festspeicher (Flash-Speicherung), mit verschiedenen Speicherkarten und mit CD oder Mini-CD als Speichermedium. Auch bei multimedialer Software, vor allem bei PC-Spielen, werden die oft zahlreichen Audiodateien im MP3-Format hinterlegt. Zudem findet MP3 bei zahlreichen, meist kleineren Online-Musikläden Anwendung. Im Gegensatz zu moderneren Codecs boten MP3-Dateien ursprünglich keine Möglichkeit, abgesehen vom Dateinamen, Metadaten (z. B. Titel, Interpret, Album, Jahr, Genre) zu dem enthaltenen Musikstück zu speichern. Die erste Version (ID3v1) ist auf 30 Zeichen pro Eintrag und wenige Standard-Einträge beschränkt. Die wesentlich flexiblere Version 2 (ID3v2) wird allerdings nicht von allen MP3-Playern (insbesondere Hardware-Playern) unterstützt. Zudem gibt es auch innerhalb von ID3v2 noch beträchtliche Unterschiede, am weitesten verbreitet sind ID3v2.3 und ID3v2.4, wobei erst ID3v2.4 offiziell die Verwendung von UTF-8 zulässt (vorher waren nur ISO-8859-1 und UTF-16 zulässig). Neben MP3 existieren zahlreiche weitere Audioformate. Das Format Ogg-Vorbis (Dateiendung .ogg) ist quelloffen und wird von den Entwicklern als im Gegensatz zu MP3 patentfrei bezeichnet. Das freie, auf MP2-Algorithmen basierende Musepack (früher MPEGPlus) wurde entwickelt, um bei Bitraten über 160 kbit/s noch bessere Qualitat als das MP3-Format zu ermöglichen. Dateien im Musepack-Format erkennt man an der Erweiterung mpc oder mp3 Advanced Audio Coding (AAC) ist ein im Rahmen von MPEG-2 und MPEG-4 standardisiertes Verfahren, welches von mehreren großen Firmen entwickelt wurde. 9] AAC ist bei niedrigen Bitraten bis 160 kbit/s MP3 in der Klangqualität deutlich überlegen, erlaubt Mehrkanal-Ton, und wird von der Industrie (z.B. bei Mobiltelefonen und MP3-Playern) breit unterstützt.

MP3-Encoder
Ein MP3-Encoder ist ein Programm, das Audiodateien (meistens nur einfache PCM-Datenströme) in MP3-Audiodateien umwandelt. Über Jahre hinweg (ca. 1998 bis 2004) gab es viele verschiedene MP3-Encoder, letztendlich setzte sich jedoch der LAME-Encoder wegen seiner überlegenen Qualität durch. Lame Lame wird heutzutage noch aktiv weiterentwickelt. Seine Vorteile sind: Hohe Qualität Offener Quellcode Viele verschiedene Einstellungsmöglichkeiten Mit Benutzung der sogenannten vordefinierten 'Presets' kann eine transparente Qualität mit einer Durchschnittsbitrate von ca. 192 kBit/s erreicht werden Nachteile: Teilweise geringe Geschwindigkeit in alten Versionen Die Geschwindigkeitsprobleme wurden mit dem neuen VBR-Algorithmus, welcher mit --vbr-new aktiviert werden kann, sehr verbessert. (23x Real-Time bedeutet, dass man in 1 Sekunde 23 Sekunden Musik enkodieren kann, somit kann ein 5-minütiger-Track in ca. 13 Sekunden in das MP3-Format umgewandelt werden). Xing Xing ist ein nicht mehr aktiv weiterentwickelter MP3-Encoder des Unternehmens Xing Technology. Xing ist zwar ein sehr schneller MP3-Encoder, aber die von Xing produzierten MP3-Dateien haben gegenüber dem Original (die als Enkodierquelle benutzte Audiodatei) auch eine sehr schlechte Qualität. Aktuelle Lame Versionen können heutzutage genauso schnell enkodieren wie Xing oder meistens sogar noch schneller. Im Jahr 1999 wurde Xing Technology von der Firma Real Networks aufgekauft. Blade Blade war ein wenig-benutzter, langsamer und schlechter MP3-Encoder. Der Blade-Code unterschied sich nur wenig von dem ISO-Code, der eigentlich eher als Beispiel und Hilfe für Entwickler dienen sollte, wie eine MP3-Datei aufgebaut ist, aber jedoch keineswegs als fertiger Enkodierer fungieren sollte. Audioactive Der Audioactive MP3-Encoder (häufig zu finden im Audioactive Production Studio) ist ein Enkodierer der in einer Partnerschaft zwischen der Fraunhofer-Gesellschaft (kurz FhG) und Telos Systems entstand. Die Qualität, der mit dem Audioactive Encoder erstellten Dateien, ist aber vor allem bei niedrigen Bitraten ( 112 / 128 / 160 kBits) sehr gut. GoGo-No-Coda Der GoGo-Enkoder ist eine modifizierte Version von Lame 3.8x. FhG Der MP3-Enkodierer der Fraunhofer-Gesellschaft war der erste seiner Art, da FhG auch den MP3-Standard entwickelte. Er wird nicht mehr aktiv weiterentwickelt, bietet eine mittlere bis gute Qualität, ist aber auch sehr langsam. Neuere Versionen dieses Encoders unterstützen auch variable Bitraten, qualitativ kann er jedoch mit Lame nicht mithalten. Die Qualität von mit Shine erstellten MP3-Dateien ist jedoch komplett unakzeptabel. Lame 4.0 Lame 4.0 wird die nächste Generation der MP3-Encoder sein, heutzutage sind (beispielsweise auf Rarewares) schon alpha-Versionen verfügbar. Die Qualität von mit Lame 4.0-alpha erstellten MP3-Dateien ist jedoch inakzeptabel, da er sich noch in früher Entwicklungsphase befindet. Die Alpha-Versionen sollen als Beispiel für die sehr hohe Geschwindigkeit, die wir in Lame 4.0 beta- und final- Versionen erwarten können, fungieren. Des Weiteren gibt es noch andere, nicht nennenswerte MP3-Enkodierer (Helix, iTunes, Real-Player, X-codec, etc..),

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