Angefangen hat alles vor mehr als zehn Jahren, der mp3 Standard wurde eingeführt. Mit der damaligen Rechnerleistung war man darüber glücklich, seine CD in weniger als einem Tag als mp3 auf die Festplatte zu speichern! Auch die Qualität war damals alles andere als gut! Das Fraunhofer Institut, welches maßgeblich zur Entwicklung beigetragen hatte, belegte den Algorithmus mit strengen Patentrechten. Aber erst nachdem ein Software Encoder im Internet seine Runden machte und die Popularität von mp3 sehr stark zunahm!
Aus dem damaligen ISO Code, jeder Standard muss in seinen Grundprinzipien öffentlich verfügbar sein, entwickelten sich diverse Ableger des Fraunhofer Encoders. Die bekanntesten sind wohl Lame und Blade, die anderen sind entweder nicht weiterentwickelt worden oder von Fraunhofer aus dem Netz gedrängt worden. Lame1 und Blade2, beides Open Source Encoder, stellten damals noch keine ernste Konkurrenz zum Fraunhofer Encoder dar. Durch Druck der Patentinhaber durften die kompilierten Encoder (also *.exe oder *.dll Dateien) nicht mehr verbreitet werden. Deswegen wird Lame und Blade auf der jeweiligen offiziellen Seite nur als Source Code angeboten! Jedoch fanden sich schnell ausländische Serverstandorte wo die Fraunhofer / Thomson Patente nicht gültig waren. Beide Encoder verbreiteten sich also weiter.
Durch die open source Natur verbesserten sich die Encoder allmählich. Blade aber benützt heute noch ISO Code, der patentiert ist, und ist deswegen illegal. Noch dazu sind die meisten Implementationen in Blade qualitativ minderwertig!3 Dazu gehören:
Um das oben genannte, in einer Aussage zusammenzufassen, möchte ich sagen, dass Blade einfach kein guter MP3 Encoder ist und qualitativ minderwertige MP3s erstellt.
Lame ist wohl das genaue Gegenteil zu Blade, es wurde fast jeden Tag bis heute weiterentwickelt. Zusätzlich wurde sämtlicher ISO Code bereits seit einigen Versionen durch, vom Lame Entwickler Team selbst entwickelte Routinen, ersetzt. Lames Vorteile liegen in:
Mit dem Erscheinen der Version 3.91 gibt es die sogenannten alt-presets. Diese vereinen die guten Funktionen von Lame mit einer beachtlichen Sourcecodeänderung, was zu einer massiven Qualitätssteigerung führte. Aktiviert werden diese Presets per commandline, d.h man startet lame entweder mit einem Frontend9 und gibt die entsprechenden Parameter in einem dafür vorgesehenem Feld ein, oder startet lame direkt aus dem DOS wie folgt:
Lame.exe <commandline options> <infile.wav> <outfile.mp3>
Bei <commandline options> muss man jetzt nur noch :
eingeben , um die Besten VBR, bzw CBR? bei insane, Modi zu erhalten, die es derzeit gibt. Desweiteren gibt es noch ABR (Average Bitrate) Presets und CBR Presets. Diese werden so aktiviert:
ABR:
--alt-preset <bitrate>
CBR:
--alt-preset cbr <bitrate>
Fazit: Lame ist die erste Wahl, wenn es um Qualität geht!
Dabei sollte beachtet werden, dass die VBR Modi eine weitaus höhere Qualität bieten! Aus dem einem und sicherlich sehr verständlichen Grund: VBR ermöglicht es in eher "ruhigen" Stellen (z.B. wenig Instrumente oder stille Passagen) des Lieds weniger Bits zu verbrauchen und die "gesparten" für schwer zu enkodierende Stellen (z.B. viele Instrumente oder laute Passagen) zu verwenden. Das Ergebnis ist ein Mp3 File, der weniger Platz auf der Festplatte benötigt und höhere Qualität hat! Der einzige aber irgendwo lächerliche Grund warum man nicht VBR vewenden sollte liegt darin, dass, obwohl VBR Teil des MP3 Standard ist, manche Dekoder nicht in der Lage sind VBR MP3s richtig zu dekodieren oder die richtige Länge anzuzeigen. Dekoder die das können finden Sie am Ende des Dokuments5. Der Nachteil von CBR sollte eigentlich jedem sofort ersichtlich sein. Es "verschwendet" Bits an Stellen wo man diese eigentlich nicht gebraucht hätte und es fehlen Bits an Stellen wo sie gebraucht würden, um die Qualität sicherzustellen!
Fazit: Zur Zeit gibt es nichts besseres als VBR, deswegen sollte man es auch verwenden. MP3 Player die VBR nicht unterstützen sollten zurückgegeben werden, da es sich dabei nicht um MP3 Player handelt!
Desweiteren gibt es noch andere Encoder. Der Xing Encoder, der von den meisten Usern so geliebt wird, weil er so schnell ist. Meiner Meinung nach machen sich aber nicht sehr viele Leute darüber Gedanken warum er so schnell ist! Da wäre an erster Stelle zu nennen, dass die Xing Engine den Kompromiss zwischen Kodiergeschwindigkeit und erreichbare Qualität sehr weit auf die Geschwindigkeitsseite legt, d.h. man hat wie bei Blade qualitativ minderwertige Mp3s! Desweiteren ist diese Engine an dem schlechten Ruf von Joint Stereo schuld. Denn dieses wurde im Xing Encoder miserabelst eingebunden und erfüllt seine Plichten mehr schlecht als recht!
Dann wäre da noch Gogo, dessen 2.xx Versionen auf lame 3.51 und die 3.xx Versionen auf lame 3.88 basieren. Jedoch legt Gogo den Kompromiss, wie der Xing Encoder, zu sehr auf die Geschwindigkeitsseite. Da ist es nicht sehr verwunderlich, dass man mit derzeitigen Prozessoren bis an die 100x Kodiergeschwindigkeit erreicht. Die Qualität leidet darunter aber , wie bei der Xing Engine, erheblich!
Fazit: Lieber auf Lame vertrauen und Xing / Gogo Encoder sofort in den Papierkorb schmeissen!!
Aus dieser Misere soll uns ja der neueste "Geniestreich" aus dem Hause Fraunhofer retten. Mp3pro. Angeblich CD Qualität bei 64 kbps! Doch was steckt wirklich dahinter ?
Mp3pro basiert auf der SBR Technologie, d.h. Frequenzen bis ca. 6! kHz werden mit den normalen Mp3 Routinen encodiert. Desweiteren werden Informationen über die hohen Frequenzen, aus den tiefen! gewonnen und daraus spezielle Daten in den Mp3 Bitstream für den Decoder geschrieben, der daraus dann die hohen Frequenzen synthetisiert! Die erreichte Qualität liegt meiner Meinung nach unter der von Mp3! Bei niedrigen Bitrates bis 64 kbps ist mp3pro definitiv besser als mp3, aber eine Alternative stellt es keinesfalls dar, da selbst bei hohen Bitrates ( hier 128 / 160 kbps) die SBR Technologie bei ca. 6 kHz einsetzt6, d.h wiederum, dass die hohen Frequenzen nicht originalgetreu kodiert werden!
Fazit: Desweiteren kostet mp3pro etwas und in Anbetracht der verfügbaren Alternativen bin ich nicht gewillt für etwas, dass schlechter ist als etwas kostenloses, Geld auszugeben!
Kommen wir nun zu den kostenlosen Alternativen. Derzeit gibt es zwei (noch) frei verfügbare Formate, die in Sachen Qualität mp3 weit überlegen sind. Zuerst wäre da mpc (musepack), der Standard, wenn man die beste Qualität seiner "CD-Kopien" auf der Festplatte haben will, bei Bitraten um die 200 kbps! Mpc wurde von Andree Buschmann entwickelt, der über die Qualität damaliger mp3 Encoder so enttäuscht war, dass er einfach einen neuen Audio Codec schrieb. Mpc basiert auf mp2 Technologie und wurde durch Andree extrem verbessert. Das Resultat sehen, besser wäre wohl hören, wir heute. Mpc ist DAS Format der Audioenthusiasten! Wenn man Leute, die ihre Musik komprimieren überhaupt so bezeichnen darf ;) Die neueren mpc Encoder7 werden von Buschmann, Klemm und Piecha entwickelt. Der einzige Nachteil von mpc ist, dass es wahrscheinlich nie ein Standard werden wird und somit von keinem Hardware Player je unterstützt werden wird!
An zweiter Stelle aber keinesfalls weniger attraktiv als mpc ist wohl Ogg Vorbis. Hierbei handelt es sich um ein Audio Kompressionsformat, das nicht patentiert und somit uneingeschränkt nutzbar ist. Hardware support ist bereits vorhanden! Nähere Informationen entnehmen Sie bitte meiner Seite über Ogg Vorbis8.
Fazit: Alle die Wert auf Qualität legen und denen die Meinung der großen Konzerne nicht wichtig ist, sollten unbedingt auf Ogg Vorbis oder mpc umsteigen!
An dieser Stelle möchte ich mal meine Meinung zu diesem Thema äußern. Mir ist es total unverständlich, wie die sogenannte "Mp3 Szene" immer noch mit Blade oder altem Fraunhofer ISO Code arbeitet und behauptet, dass joint stereo den Klang total zerstört und sie deswegen pures Stereo bei Bitrates von 128 oder 160 kbps empfehlenswert finden! Desweiteren möchte ich mich mehr als kritisch zu Leuten äußern, die behaupten dass mp3pro bei 64 kbps einen "bomben" 128 kbps Sound hat. Das zeigt mir wieder einmal zu deutlich wie manche einfach nur den Scheiss, is so, nachlabern, den sie von den großen Firmen vorgesetzt bekommen. Von selber testen und herausfinden, dass Formate wie ogg oder mpc viel besser sind halten diese Leute nichts, da sie zu faul sind, sich mit dieser Materie auseinanderzusetzen und es doch so viel leichter ist, einfach die gängige Meinung, den sogenannten Mainstream, einfach mitzuschwimmen, als dass man wirklich schaut, was hinter den großen Worten eigentlich steckt!
Diese Ignoranz, die schon früher einmal bei den Videosystemen dazu geführt hat, dass wir nun VHS vorgesetzt bekommen, tritt nun wieder bei den neuen Audioformaten auf. Ogg und mpc können tausend mal so gut sein wie mp3 / mp3pro. Doch was interessiert das unsere träge Gesellschaft, hauptsache bequem und einfach, Qualität ist zweitrangig!
Leute, AUFWACHEN, tut was dagegen!
Ich möchte an dieser Stelle einige Dinge klarstellen, die ich jetzt schon öfters gehört habe:
Warum soll ich Lame nehmen, wenn Blade doch alle Frequenzen kodiert. Das müsste doch eigentlich besser sein?
Mp3 basiert, vereinfacht gesagt, auf einem "Weglassen von Dingen", die das menschliche Gehör sowieso nicht mehr hören kann (Siehe auch ATH in Punkt 9!). Die Aussage, dass ein Mp3 File, der alle Frequenzen enthält besser sei, als einer mit inkompletten Frequenzspektrum ist somit also falsch. Die Qualität eines MP3 Codecs lässt sich nicht durch irgendwelche Graphen festlegen, sondern muss durch sorgfältige blinde Hörtests getestet werden!
Warum soll ich Joint Stereo verwenden, wenn Stereo mir doch den vollen Stereo Effekt gibt?
Diese Aussage stammt noch, wie schon erwähnt, aus Xing Zeiten, der Codec von Xing hat eine dermaßen schlechte Joint Stereo Implementation, dass man nun von allen Codecs denkt, dass Joint Stereo von grundauf schlecht ist und den Stereo Effekt zerstört. Das stimmt bei Lame, und das ist auch der einzige Codec, nicht. Die Joint Stereo Implementierung in Lame ist qualitativ die hochwertigste die es zur Zeit gibt. Sie ermöglicht einen besseren Stereo Effekt als pures Stereo4. Joint Stereo hat gegenüber purem Stereo sogar noch andere Vorteile, es spart nämlich Platz ( siehe Punkt 9.!).
VBR ermöglicht es, in eher "ruhigen" Stellen (z.B. wenig Instrumente oder stille Passagen) des Lieds weniger Bits zu verbrauchen und die "gesparten" für schwer zu enkodierende Stellen (z.B. viele Instrumente oder laute Passagen) zu verwenden. Das Ergebnis ist ein Mp3 File, der weniger Platz auf der Festplatte benötigt und höhere Qualität hat!
Bei ihr wird durchgehend eine bestimmte Bitrate benützt, ohne dabei auf Unterschiede im Lied zu achten! Die Folge ist ein weitaus größerer File der möglicherweise schlechtere Qualität dem VBR Modus gegenüber bietet, da die höheren Bitraten nicht frei verfügbar werden.
Um erklären zu können was Blockswitching ist, muss ich erstmal näher auf die Beschaffenheiten von mp3 eingehen. Es gibt sogenannte Long-Blocks und Short-Blocks. Die genaue Samplelänge it unwichtig, wichtig ist nur, dass Long-Blocks länger sind als Short Blocks. Short-Blocks werden an Stellen eingesetzt, an denen sich das Lied plötzlich ändert, z.B. der Anschlag einer Gitarre, kurz und dynamisch. Der Vorteil der Short-Blocks an dieser Stelle ist, dass sie sich vollkommen auf dieses eine kurze Geräusch einstellen können, wobei Long-Blocks z.B. die Stelle auch noch einen Moment nach dem Anschlag betrachten müssten, woraus sich eine schlechtere Präzision ergibt. Als Blockswitching bezeichnet man schlichtweg den Wechsel zwischen Short- und Long-Blocks.
Joint Stereo lässt sich in mid/side stereo und intensity stereo unterteilen.
Mid/side Stereo kodiert, statt den normalen Links / Rechts Kanälen, Mitte (Rechts + Links) und Seitenkanäle (Rechts - Links)! Dabei werden mehr Bits für den "Mittenkanal" zur Verfügung gestellt. An Stellen des Liedes, wo sich die Seitenkanäle sehr ähneln, befinden sich wenig Informationen in den Seitenkanälen, das wiederum bedeutet, dass mehr Bits für den Mittenkanal zur Verfügung stehen. Die Folge daraus ist, dass man nun eine höhere Qualität hat, als wenn man die unwichtigen Informationen mit viel mehr Bits kodiert hätte. Dieser Trick funktioniert nicht, bei Liedern mit enormer Kanaltrennung, d.h. wenn sich Links und Rechts fast nicht ähneln! Logischerweise geht mid/side stereo bei Mono auch nicht.
Bei intensity stereo (IS) wird der linke Kanal gespeichert und im Rechten der Intensitätsunterschied vom Linken zum Rechten Kanal. IS wird immer zusammen mit MS oder normalem Stereo verwendet, da es eine Methode ist, die einen Kanal in Abhängigkeit eines anderen beschreibt.
Ein Lowpass Filter schneidet alle Frequenzen über einer eingestellten Frequenz ab. Das hat den Nachteil, dass Informationen über diese Frequenzen verloren gehen, da die meisten mp3 Encoder aber Probleme mit hohen Frequenzen haben und wir diese Frequenzen meist sowieso nicht hören, erweist sich ein Lowpass Filter eigentlich als Vorteil!
Aufgrund Fehler in der Beschreibung temporär entfernt!
Das menschliche Gehör ist unterschiedlich empfindlich für verschiedene Frequenzen.
Um einen 3 kHz Ton wahrnehmen zu können, muss dieser nicht sehr laut sein. In diesem Bild11 lässt sich die Empfindlichkeit sehr gut zeigen. Für tiefe und hohe Töne muss man die Lautstärke erhöhen um sie zu hören. Das macht sich nun die Audiokompression zu Nutze. Vereinfacht: Wenn auf ein Signal in einem Lied z.B. ein 1kHz Signal mit sagen wir 5dB folgt, wird es nicht kodiert, da wir es nicht wahrnehmen können. ATH heisst Absolute Threshold of Hearing.
Der Encoder kann freie, nicht benötigte Bits in ein Bitreservoir "spenden". Werden später mehr als die durchschnittliche Anzahl an Bits für eine Stelle benötigt, kann sich der Encoder diese aus dem Reservoir borgen. Allerdings können nur Bits von bereits vergangenen Frames geborgt werden10.
(1) http://www.sulaco.org/mp3
- LAME Homepage
(2) http://bladeenc.mp3.no
- Blade Homepage
(3) http://66.96.216.160/cgi-bin/YaBB.pl?board=faq&action=display&num=1005518212
- Blade's Schwachstellen (r3mix offline)
(4) http://www.hydrogenaudio.org/index.php?act=ST&f=15&t=995
- Warum Joint Stereo nicht schlecht ist!
(5) http://mp3decoders.mp3-tech.org/decoders.html
- MP3 Dekoder auf dem Prüfstand
(6) http://66.96.216.160/cgi-bin/YaBB.pl?board=c&action=display&num=1011360065
- MP3pro Infos (r3mix offline)
(7) http://www.uni-jena.de/~pfk/mpp/
- MPC Encoder
(8) http://vorbis.audiohq.de
- Ogg Vorbis
(9) http://home.arcor.de/benjamin_lebsanft/lame.html
- EAC + Lame
(10) http://www.neumahr.de/mp3/page13.html
- Bitreservoir
(11) http://www.leidinger.net/publications/Audiokompression/
- Alexander Leidinger über Audiokompression
von Benjamin Lebsanft
Original vom 11.05.2002 - Letztes Update: 11.04.2004
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