Audio-Formate

aacPlus & DAB

aacPlus, der von Coding Technologies entwickelte Audio-Codec, wurde von WorldDAB als neuer Audio-Codec für Digital Audio Broadcast (DAB) gemäß dem Eureka 147-Standard standardisiert.

aacPlus ist die Kombination von MPEG-4 AAC (Advanced Audio Coding) mit der Spectral Band Replication (SBR)- und Parametric Stereo (PS)-Technologie von Coding Technologies, mit deren Hilfe die Effizienz beliebiger Audo-Codecs verbessert werden kann. AacPlus ist ein Bestandteil des offenen MPEG-Standards und findet seine Verwendung für digitalen Rundfunk, mobile Musikdienste und Internet-Streaming. Dabei benötigt AacPlus nur einem Drittel der von MPEG-1/2 Layer 2 – der bisher für DAB verwendeten Technologie benötigten Bitrate und soll so nahezu CD-typische Audioqualität liefern können.

MPEG-4 aacPlus ist in allen digitalen mobilen TV-Technologien standardisiert, einschließlich DVB-H, MediaFlo, ISDB 1-seg und T-DMB, dem weltweiten Standard auf DAB-Basis. Darüber hinaus ist AacPlus ein Standard-Feature in einer Reihe von über 200 Medien- und Entertainment-Produkten von Unternehmen wie Nokia, Motorola, Sony Ericsson, Alcatel, Casio, Hitachi, Kyocera, LG, Siemens und Toshiba. Nach Ansicht von Coding Technologies werden bis zum Jahresende 2006 mehr als 100 Millionen mobile Geräte aacPlus unterstützen.

MP3 vs. AAC

Bei Musik in digitaler Form sprechen die meisten Leute von MP3. Es gibt aber inzwischen eine Vielzahl an Audioformaten, von denen einige dem MP3 Klassiker deutlich überlegen sind.

Das Advanced Audio Coding-Format (AAC) ist eine Weiterentwicklung des MP3-Standards. Die Verbesserung liegt unter anderem darin, dass die Qualität nicht mehr kontinuierlich mit der Datenrate sinkt. AAC erreicht bereits bei 128 Kilobit pro Sekunde (kbit/s) CD-Qualität. Sowohl bei MP3 als auch bei AAC werden für die Ohren nicht wahrnehmbare Töne aus der Musik herausgeschnitten. Deshalb werden diese Verfahren auch lossy = verlustbehaftet, genannt.

Extra für das Streaming bei niedrigen Bandbreiten im Internet, Rundfunk und Mobilfunk wurde neben AAC das Format AAC Plus, auch HE-AAC, entwickelt. Eine Datenrate von 48 Kilobit pro Sekunde (kbit/s) ist bei AAC Plus in etwa vergleichbar mit 128 kbit/s bei MP3. Eine MP3 Datei mit 48 kbit/s klingt dagegen Grottenschlecht und man sollte es seinen Ohren nicht zumuten.

Mit dem HE-AAC Codec kommt unter anderen der Player Winamp zurecht. Vom Klang und der Leistungsfähigkeit hat AAC auch die besseren Zukunftsaussichten. MP3 hat mit der Dynamik und gerade bei niedrigen Datenraten im Vergleich zu AAC große Probleme. MP3 wird aber nicht komplett verschwinden, die Abspielgeräte können künftig aber mehr neue Formate abspielen. Guter und schlechter Klang lassen sich nicht nur zu Hause an der Stereoanlage, sondern auch durchaus unterwegs unterscheiden. Mit guten Kopfhörern kann man den Unterschied zwischen einer Datenrate von 128 und 192 kbit/s MP3s hören.

Was ist AAC?

AAC ist die Weiterentwicklung des MP3 Audio Kompressionsverfahrens und ist durch neue Methoden etwa 30 Prozent effizienter als MP3.

In unabhängigen Tests hat sich die Effizienz des AAC-Systems gegenüber MP3 als höher erwiesen, und bei niedrigen Bitraten ist die Tonqualität höher. AAC unterstützt bis zu 48 Tonkanäle, Abtastfrequenzen bis 96 Kilohertz, und es erreicht ITU-R Rundfunkqualität bei einem 5.1-Kanal-Audioprogramm mit 320 Kilobit pro Sekunde. AAC wurde von vier führenden Industrieunternehmen (AT&T, Dolby Laboratories, Fraunhofer IIS und Sony Corporation) als ISO/IEC-Spezifikation standardisiert, und es wird von einer wachsenden Anzahl von Firmen und Organisationen unterstützt.

AAC findet unter anderem Verwendung in Online-Musikgeschäften wie dem iTunes Music Store oder dem Real Music Store, wird jedoch dort oft gepaart mit DRM-Systemen wie beispielsweise FairPlay. Auch der Winamp-Player unterstützt das Abspielen sowie das CD-Rippen von dem aac, aac-plus Format.

Sampling-Frequenzen von 8 bis 96 kHz und Unterstützung für bis zu 48 Kanäle ergeben deutlich verbesserte Stereo-Kodierung und Filter-Bank. Es wurde speziell für sehr niedrige Bitraten wie zum Beispiel 32 Kb/s Stereo (45:1 Kompression!) entwickelt. AAC erreicht eine Qualität, die sehr nahe an der Audio CD liegt, ohne die Höhen zu verlieren oder die Stereokanaltrennung aufzugeben. Laut einigen unabhängigen Test von führenden Sendeanstalten, übertraf AAC im Vergleich alle anderen Komprimierungsmethoden bei 48 und 64 Kb/s!.

Im Vergleich zum alternden MP3 ist AAC die Audio-Komprimierungsmethode für das 21. Jahrhundert

Wie weit das Hören mit 48 kbps Stereo an die originale Klangtreue herankommt, veranschaulicht die nachfolgende Tabelle (in Prozent).

HE-AAC

Das Fraunhofer IIS bietet qualitativ hochwertige und produktfertige Implementierungen von HE-AAC. Optimierte Encoder und Decoder Echtzeitimplementierungen für Mikro-prozessoren und DSPs sind ebenso verfügbar wie Software-Implementierungen auf PC-Plattformen.

Das DASH Industry Forum hat HE-AACv2 als obligatorischen Stereocodec für die DASH264 Interoperability Guidelines festgelegt. Darüber hinaus wurde HE-AAC 7.1 als obligato-rischer Multikanalcodec ausgewählt.

Bitraten
HE-AAC: 48 bis 64 kbit/s Stereo, 160 kbit/s für 5.1 Surround (HE-AAC: AAC-LC + SBR)
HE-AAC v2: 24 bis 32 kbit/s Stereo (HE-AACv2: AAC-LC + SBR +PS)

Abtastraten
24 bis 96 kHz
Kanäle Mono, Stereo, Multikanal (z.B. 5.1, 7.1,…)

Verwendung
DVB, ISDB , SBTVD, DAB+, DRM+, DRM, ATSC-M/H, ISDB-Tmm, DVB-H, DMB, 3GPP, XM Radio, Mobiltelefone, Audio- und Video-Streaming-Dienste

MP3Pro

MP3Pro verbindet alte mit neuen Technologien. Bei der Umwandlung von Musik-Files wird der „normale“ Ton wie bei MP3 kodiert, allerdings mit in etwa halbierter Bitrate. Eine 64KBit MP3Pro-Datei sollte nach Angaben der Entwickler die Qualität einer 128KBit MP3-Datei erreichen. Daraus resultiert eine Verringerung der Dateigröße auf etwa die Hälfte des Ursprungsfiles. Durch die Verwendung der Spectral Band Replication-Technologie (SBR), die von Coding Technologies entwickelt wurde, bleibt dem Musik-File gegenüber MP3 die volle Bandbreite erhalten. SBR greift insbesondere bei hohen Frequenzen, während für die tieferen nach wie vor der MP3-Codec verantwortlich zeichnet.

Vor- und Nachteile Vorteil dieser Methode ist die vollkommene Kompatibilität zu MP3. Ein MP3Pro-File lässt sich also mit jedem MP3-Player abspielen. Unterstützt der Player MP3Pro nicht, so wird die „SBR-Variante“ schlichtweg ignoriert.

MP3Pro ist durch seine volle Kompatibilität zu MP3 vor allem im mobilen Bereich eine Technik mit Zukunftschancen. Erste tragbare Player mit MP3Pro-Support sind bereits angekündigt. Aktuelle Player stören sich nicht am Nachfolge-Format, wenngleich die Soundqualität etwas leidet. Die Klangqualität ist bei 64KBit und entsprechendem Player-PlugIn durchaus mit einem 128KBit MP3-File vergleichbar.

Die offizielle Seite gibt es nicht mehr, weil sich das MP3Pro nicht durchsetzen konnte, wegen hoher Lizenzgebühren und und weil durch AAC und aacplus noch bessere Ergebnisse bei der Komprimierung erreicht werden. Bei Chip gibt es aber noch das „MP3HD Toolkit“ von 2002 zum kostenlosen Download, .

MP3HD Toolkit

Das Ende von MP3

Die Komprimierung wird in erster Linie durch das Weglassen redundanter und überflüssiger Daten erzielt. Dies bringt allerdings Qualitätsverluste mit sich. Erst bei Bitraten ab 128 KBit/s wird eine akzeptable Klangqualität bei MP3s erreicht, mit höherer Bitrate wird der Klang besser. Allerdings werden auch die MP3-Dateien größer.

MP3 liegt sowieso in den letzten Atemzügen. Die Konkurrenten bieten bessere Qualität bei geringerer Bitrate. Doch leider zögert die Hardwareindustrie noch etwas.

Ganz vorn liegt aacPlus

aacPlus ist kein eigenständiges Format, sondern basiert auf AAC und bietet zusätzlich die SBR-Technologie, um bei geringen Bitraten noch guten Klang zu produzieren. Und tatsächlich bringt aacPlus bei 80 und 64 KBit/s ein klares Klangbild hervor. Hersteller Coding Technologies verspricht jedoch schon bei einer Bitrate von 48 KBit/s CD-Qualität. Oberflächlich betrachtet stimmt das sogar, denn aacPlus schneidet bei 48 KBit/s erst bei einer Frequenzhöhe von 16 kHz das Audiosignal ab. Damit liegt aacPlus bei 48 KBit/s besser als etwa der beste MP3-Codec LAME bei 128 KBit/s.

In Sachen Klangqualität überzeugt auch OGG auf der ganzen Linie. Der Encoder verdichtet die Audiodaten etwas stärker als der MP3-Codec vom Fraunhofer Institut oder Lame, trotzdem ist die Klangqualität bei gleicher Komprimierung eindeutig besser.

LAME ist ein MP3-Encoder – das bedeutet, dass er in niedrigen Bitraten wie 64 KBit/s die hohen Frequenzen gnadenlos abschneidet, wodurch der Klang in diesem Bereich einfach unsauber ist. Dafür macht er Punkte in Sachen Originaltreue in Bitraten ab 128 KBit/s.

Erst bei 64 KBit/s erhält die Spitze des Feldes mit aacPlus und OggVorbis das Siegel „CD-Qualität“. Für die restlichen Encoder gilt: Wer keine Einbußen gegenüber dem Original hinnehmen will, sollte zu höheren Bitraten, also mindestens 192 KBit/s, greifen.

Wer hat nun also die besten Chancen MP3 abzulösen beziehungsweise dessen Pendant bei geringen Bitraten zu werden? Microsoft tut zwar alles, um sein Windows-Media Format unters Volk zu streuen, aber von der Qualität her ist es nur Durchschnitt. OggVorbis hätte trotz Open Source gute Chancen, doch die Hardware-Hersteller ziehen (noch) nicht mit. Beste Karten hat aacPlus: Auch wenn die Hardware im Augenblick noch fehlt, als Teil des MPEG4-Standards und aufgrund seiner hohen Effektivität bei geringen Bandbreiten ist es für die Computer-Industrie ein interessantes Audio-Format und auch dem Anwender wird es freuen.

Winamp

Winamp

Der Winamp-Player unterstützt das Abspielen sowie das CD-Rippen von dem aac, aac-plus Format. Winamp enthält in den aktuellen Versionen (5.7, 5.5.6) den Original „Fraunhofer AAC Encoder“.

Nero Burning Rom

Der Anwender findet nicht nur einen AAC-Encoder implementiert, sondern auch aacPlus sowie mp3Pro. Zum Abspielen all dieser Formate hat Ahead auch ein Tool mitgeliefert, nämlich den Nero Media Player.

Das Aufnehmen von z.B. Radio, TV oder Konvertieren von MP3, WAV, etc. zu MP4 erledigt der Nero Wave Editor.

MPEG Surround

Das Mehrkanal-Komprimierungs-Verfahren MPEG-Surround ist nun als offizieller Standard für Surround-Technologie anerkannt.

Auf der 79. MPEG-Konferenz hat die MPEG (Moving Pictures Expert Group) den nötigen Standardisierungsprozess abgeschlossen. MPEG Surround wurde von Agere Systems, Coding Technologies, dem Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen IIS und Philips Applied Technologies entwickelt.

Die Kompressionstechnik bietet eine Reihe von Funktionen für Mehrkanal-Audiosignale. Das System setzt auf Audio-Codecs wie etwa AAC, HE-AAC und MPEG-1 Layer II auf. MPEG Surround ist vollständig rückwärtskompatibel zu handelsüblichen Stereogeräten. Daneben weisen die Entwickler auf die breite Skalierbarkeit der Bitrate zur „Beschreibung des Surround-Klangbildes“ hin. In Verbindung mit HE-AAC sei es beispielsweise möglich, 5- oder 7-Kanal-Surround-Wiedergaben bei einer Gesamt-Bitrate von 64 Kbit/s oder weniger zu übertragen. Dies mache die Technik unter anderem für Übertragungen im digitalen Rundfunk attraktiv, so Coding Technologies.

Für die Anwendung von MPEG Suuround im Portablen Bereich bietet die Technologie einen so genannten Binaural-Modus, bei dem Mehrkanal-Audio über herkömmliche Stereo-Ohrhörer wiedergegeben werden kann.

Damit sollen Radio, Fernsehen und andere Geräte endlich in den Genuss eines Raumklangs kommen. Auch soll ein so genannter Binaural-Modus für Surround-Klang bei Stereo-Geräten sorgen.


Siehe auch:

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