|
MP3 ist in aller Munde, vor allem, wenn es um Musik aus dem Internet geht. Was das Besondere an diesem Dateiformat ist und wie Musikdateien in MP3 Files umgewandelt und abgespielt werden, erfahren Sie hier!
MP3, eigentlich MPEG-1 Audio Layer 3, ist ein Dateiformat zur verlustbehafteten Audiokompression, oder anders gesagt, eine Multimedia-Entwicklung zur effektiven Komprimierung von Musik. Die Idee: Audio-Dateien werden so komprimiert, dass sie möglichst wenig Speicherplatz benötigen, die klangliche Qualität aber so weit wie möglich nicht vermindert wird. Mittels innovativer Digitaltechnik komprimiert MP3 Audio-Daten auf ein Zehntel bis zu einem Zwölftel ihrer Größe, d.h. die Datenmenge wird um ca. 90 Prozent reduziert, und das in digitaler Qualität.
Das Format entwickelte das Fraunhofer-Institut 1984. Die Idee dahinter: eine möglichst verlustfreie Kompression von Audio-Dateien zu erreichen und die Dateigröße auf das Minimalste zu reduzieren. Mit vorherigen Verfahren war eine Datenreduktion nicht möglich, ohne den Klang zu entstellen. 1992 wurde das Kodierverfahren von der Audiogruppe Moving Picture Expert Group standardisiert, den Dateinamen .mp3 gibt es seit 1995.
Heute wissen wir, dass die Entwicklung von MP3 einen entscheidenden technologischen Fortschritt bedeutet. Bis heute hat kein anderes Format MP3 als digitalen Musikdatenträger ablösen können. Auch wenn bereits vor dem derzeitigen MP3-Boom technikbegeisterte Musiker die Welt des Internets erobert haben, waren neue gesetzliche Rahmenbedingungen, die das Urheberrecht den geänderten Anforderungen anpassten, die Voraussetzung für den Aufbau eines digitalen Musikvertriebs über das Internet, der mit großen Investitionen verbunden ist. Vor allem ebneten die EU-Copyright-Richtlinie und andere Neuerungen zum Urheberrecht den Weg zur Entwicklung des Online-Musikmarktes mit legalen Angeboten.
Kommen wir zu den technischen Details von MP3s. Zwei Dinge beeinflussen ihre Qualität: die Bit-Rate und die Sampling-Rate.
Die Bit-Rate von MP3-Files wird in kilobits/second (kbps)gemessen. Sie legt die maximale Kompression fest, die zum Kodieren benötigt wird. Je höher die Bit-Rate, desto besser die Tonqualität. Allerdings wird damit auch die zu speichernde Datenmenge größer. Die meisten MP3s sind mit einer Bit-Rate von 128 oder 160 kbps kodiert.
Die Sampling-Rate (engl. sampling=Abtastung) wird in Kilohertz (kHz) gemessen und sagt aus, wie oft der Klang abgetastet wird. Je höher die Sampling-Rate, desto besser das digitale Klangerlebnis. Sie reicht von 8 bis 48 kHz; bei Audio-CDs sind 44,1 kHz üblich.
Die hohe Kompression – und damit die geringe Dateigröße – ermöglicht:
- Große Mengen von Musikdateien zu archivieren (ca. 11 "normale" Alben passen auf eine CD-ROM).
- MP3-Dateien deutlich schneller über das Internet zu versenden und herunterzuladen.
Wie funktioniert MP3?
Der Trick bei der Umwandlung analoger Musik in digitale MP3-Files ist ein Kompressionsverfahren,das überflüssige Informationen herausfiltert. Töne, die das menschliche Gehör gar nicht oder kaum wahrnimmt, werden weggelassen.
Die Grundlage dafür bildet die Psychoakustik. Sie beschäftigt sich mit der Wahrnehmung des Schalls durch das menschliche Ohr und ist der Schlüssel zur MP3-Technologie. Kurz gesagt: Der Mensch hört nicht alles, was es zu hören gibt – jedenfalls nicht bewusst.
Zwei wichtige Begriffe der Psychoakustik sind „Trägheit des Ohrs“ und „Maskierung“.
Was hört der Mensch wirklich? Erst ab einem gewissen Mindestunterschied der Tonhöhe (Frequenz) kann der Mensch zwei Töne voneinander unterscheiden. Die Wahrnehmung von hohen Frequenzen ab ca. 17 kHz lässt schon bei Menschen mittleren Alters deutlich nach. Höhere Frequenzen sind nur von geringerer Bedeutung. Daher liegt das Augenmerk beim Komprimieren in einem Bereich, der auch der menschlichen Stimme entspricht (Frequenz von ca.1-5 kHz).
Der zweite Begriff, die Maskierung, bedeutet eine Überlagerung eines leisen Tons durch einen lauten. Ein Beispiel: Spielt der Schlagzeuger so kräftig wie möglich, wird man ein leises Instrument, wie z.B. die Triangel, nicht hören. Bei normalen Aufnahmen werden diese Daten trotzdem aufgezeichnet. Aber auch Klänge, die auf einen lauten Ton folgen, werden noch maskiert, da das Ohr eine kurze Zeit benötigt, um sich an die geringere Lautstärke anzupassen. Sogar Geräusche vor der lauten Passage werden verdeckt. Das Ohr „vergisst“ sozusagen, was es gerade gehört hat, sobald die Lautstärke abrupt ansteigt. Ausgehend von den Eigenschaften des Gehörs haben die MP3-Erfinder eine wahrnehmungsangepasste Audiokodierung entwickelt. Es ist nicht notwendig, das Ursprungssignal exakt abzuspeichern. Ein Teil der CD-üblichen, digitalen Toninformationen wird einfach weggelassen – und zwar jene Töne, die die meisten Menschen nicht (bewusst) wahrnehmen, und jene Anteile der Schallsignale, die für den Klangeindruck unbedeutend sind. Damit werden erhebliche Mengen an digitalen Daten eingespart.
Je besser der MP3-Encoder die Grundlagen der Psychoakustik berücksichtigt, desto genauer kommt das digitale MP3-Musikstück ans Original heran. Die Aufgabe des Kodierers ist es also, das Audio-Signal so aufzuarbeiten, dass es weniger Speicherplatz benötigt, sich aber noch genauso anhört wie das Original. Allein mit der Psychoakustik ist es noch nicht getan. Auch Zweikanal-Stereo benötigt viel Speicherkapazität, da der doppelte Platz beansprucht wird. Das bei MP3 verwendete Joint Stereo Coding speichert auf der einen Seite die Summe, auf der anderen die Differenz der beiden Kanäle.
Die Kompression entsteht dadurch, dass der eine Kanal nur mehr die Differenz des linken und rechten Kanals enthält. Auch unnötige Stereoinformationen werden entfernt, z.B.im Bassbereich.
Die Datenersparnis ist für die gebotene Qualität wirklich beachtlich. Hinter dem unscheinbaren Kürzel MP3 steckt also einiges an Know-how! In diesem Zusammenhang sollte man drei Namen erwähnen: Dr.Karlheinz Brandenburg, Bernhard Grill und Harald Popp wurden im Jahr 2000 für ihre herausragende Forschungsleistung – die Erfindung von MP3 – für den „Deutschen Zukunftspreis“ nominiert. Heute hat MP3 zwar einige Konkurrenten bekommen, doch ist das Format ohne Zweifel der De-facto-Standard im Internet, wenn es um Musikübertragung geht.
Wie kommt man an MP3-Daten?
Eine Möglichkeit ist, von CDs, dem Radio, der Schallplatte oder über PC oder per CD-Recorder aufgenommene Musikdateien mittels eines Komprimierungsprogramms am PC in MP3-Dateien umzuwandeln. Gute Programme dieser Art beherrschen alternativ zu MP3 auch die Umwandlung in WMA -oder OGG -Dateien.
Eine andere Möglichkeit, an MP3-Dateien zu kommen, ist der Download aus dem Internet. In Österreich gibt es bereits sechs legale Musikanbieter. Als technische Voraussetzung für das Downloaden von Musik werden benötigt:
- ein Rechner
- ein Internet-Zugang (je schneller, desto besser,da sich die Downloadzeit verkürzt)
- ein Programm zum Dekodieren und Abspielen von MP3 (z.B. AAC,Windows Media File, WMF-Player oder Winamp)
Rippen von CDs
Wenn kein Kopierschutz „geknackt“ werden muss, ist das Umwandeln von eigenen Audio-CDs in MP3-Files zum privaten Gebrauch nach neuem Urheberrecht legal.
Voraussetzungen für eine erlaubte Privatkopie sind, dass die Kopie nur für private Zwecke verwendet wird (z.B. Eigengebrauch oder Gebrauch durch Familienmitglieder) und dass von einer legalen Quelle kopiert wird (z.B.gekaufte CDs). Für den Vorgang des Überspielens und Komprimierens von der Audio-CD hin zu MP3-Dateien hat sich der Begriff „Rippen“ eingebürgert. Zuerst muss das Lied von der CD auf die Festplatte. Dazu benötigt man ein spezielles Programm, den CD-Ripper. Er hilft, die Daten der Audio-CD auf der Festplatte – meistens im WAV-Format – abzuspeichern und danach in das MP3-Format zu komprimieren. Die meisten Programme sind Ripper und Encoder in einem. Der Encoder komprimiert Audio-Daten (z.B. WAV) in ein anderes Format (z.B. MP3).
Natürlich kann auch der umgekehrte Fall eintreten. Man möchte gerne ein MP3-File auf der Stereoanlage oder mit dem Auto-CD-Player anhören. Mit Hilfe eines Decoders werden MP3-Dateien in das WAV-Format konvertiert. Der CD-Brenner kann Daten in diesem Format automatisch als Audio-CD schreiben.
Wie spiele ich MP3-Dateien ab?
Über Computerprogramme, spezielle CD-Spieler oder MP3-Player. Letztere sind sehr kompakte tragbare Player, ähnlich dem aus der Kassettenzeit bekannten Walkman. Die Fähigkeit, MP3-Dateien wiederzugeben, gehört mittlerweile aber auch zu den Standard-Features moderner DVD-Player/DVD-Recorder oder CD-Player/CD-Recorder. Auch der PC kann MP3s abspielen. Dazu ist eine Software erforderlich, die quasi als „MP3-Abspielprogram“ dient. Auf Windows-Computern ist mit dem Windows Media Player bereits ein MP3-fähiges Musik-Abspielprogramm standardmäßig als Bestandteil des Betriebssystems installiert. Im Internet gibt es zusätzlich zahlreiche kostenlos downloadbare Programme, die zusätzliche Features und erweiterte Abspielqualitäten bringen.
|
Über das Projekt
MP3-Dateien