Arbeitsweise der Musikdatenreduzierung bei mp3

Letzte Bearbeitung  17.4.2023

Das mp3 ist ein Tonaufzeichnungs Verfahren, das zur Reduzierung des benötigten Datenspeicherbedarfs überflüssige Informationen, die auf Grund von Besonderheiten des menschlichen Hörverhaltens (Psychoakustik! ) ohnehin nicht "hörbar" sind, herausfiltert bei (abhängig vom Kompressionsgrad annähernd) gleicher Qualität.

Erleben Sie in Selbstversuchen verschiedene Eigenarten des Ohrs beim Hören.

(Die Güte des verwendeten Lautsprechers ist fürs  Hörerlebnis mitbestimmend )

Zunächst noch kurz die Funktionsweise des mp3-Encoders im Überblick:

Schema des mp3 -Encoders
Schema des mp3 -Encoders

Das Tonsignal durchläuft beim mp3-Verfahren zum Einen eine Bank von Filtern für die vom Ohr  empfundenenTon-Frequenz-Teilbereiche (Subbänder)  . Gleichzeitig wird das Tonsignal  digital abgetastet. Diese Abtastwerte durchlaufen dann mehrere Prozesse, bei denen sowohl die psychoakustischen Eigenarten des Hörens als auch mathematische Prozeduren angewandt werden.

Bei den Abtastwerten werden  in jedem Moment die vom psychoakustischen Modell bekannten Maskierungsschwellen und -formen  abgeschätzt  und auf die Abtastwerte reduzierend angewandt. 

 

Beispiel aus Psychoakustik: Geräuschverdeckung

 Klänge, Töne, Geräusche können je nach Pegelunterschied  von einem lauteren Ton verdeckt werden, dh wegen der Eigenschaften von Ohr und Gehirn werden sie u.U. nicht wahr genommen: Sie dürfen also bei der Aufzeichnung weglassen werden.

Hörbeispiel Orchester: Geigen teilweise verdeckt, nicht mehr hörbar

Auf den folgenden Seiten können Sie verschiedene Sinnestäuschungen selbst beobachten, die das mp3 - Verfahren kennt und zur Reduzierung von Daten nutzt.  Die sog. Psychoakustik, also der Lehre vom Hören, bzw. darüber, wie im Kopf Klangeindrücke wahrgenommen werden, liefert die Basis.

Bei diesem Ausschnitt wird deutlich, dass man hinter dem Paukengedröhn die Feinheiten der Geigen nicht mehr hören kann und daher auch nicht wiedergeben muss. (Mehr siehe bei Tonbeispielen, Quellen)........

Hörbeispiel Bahnhof mit verschieden lauten Lautsprecheransagen

Zum Eingewöhnen zwei Beispiele von Verdeckungen: Zwei Ansagen am Bahnhof: die erste Ansage zu Beginn der Hörpröbe, vom Nachbarbahnsteig, wird vom allgemeinen Bahnhofsgeräusch fast verdeckt: "man könnte sie auch weglassen". Die später folgende Ansage ist klar verständlich, sie liegt ca. +6dB über dem Umgebungsgeräusch, das nun während des Sprechens fast nicht mehr bemerkt wird. Beobachten Sie für die späteren Experimente, wie sich das Grund"rauschen "vom Bahnhof" in der anderen Umgebung des Museums mit Kopfhörern anhört.. Hauptbahnhof 1. Ansage- -----später 2.Ansage +6dB über Geräusch

Zusammenfassung:
Das mp3 ist ein Verfahren, das überflüssige Informationen, die nicht "gehört werden können", herausfiltert um die Datenmengen fürs Speichern zu reduzieren.

Auf den nächsten Seiten also weitere psychoakustische Effekte, die der mp3 -Algorhytmus zur Datenreduzierung benutzt

 

Beobachten Sie in weiteren Versuchen nacheinander verschiedene Sinnestäuschungen, die bei der MP3 - Kodierung ausgenutzt werden, um Datenmengen zu reduzieren.

Nächste Seite