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: Alles über MP3::

Die digitale Revolution hat unseren modernen Alltag komplett durchdrungen. Das Internet ist Informationsquelle und Marktplatz zugleich. Die Möglichkeit, komplette Musikalben und Discographien in Form von "handlichen" Dateien mit geringem Speicherbedarf im Internet anbieten und herunterladen zu können, hat auch unsere Gewohnheiten Musik zu hören, grundlegend verändert.

Der Siegeszug der Dateien hält noch immer unvermindert an. Die wachsenden Verkaufszahlen der Online-Musikanbieter wie zum Beispiel dem iTunes-Musicstore oder dem Portal Musicload belegen dies.

Alles über Mp 3 wissen zu müssen, ist dabei fast unnötig, denn was sich technisch hinter dieser Bezeichnung verbirgt ist für den täglichen Gebrauch mit Mp3-Playern und Handys unnötig, es funktioniert einfach und unkompliziert. Dennoch ist die Geschichte und die Technik, die Mp3-Dateien zu einem Welterfolg werden ließen sehr interessant.

Die Schöpfer des Mp3-Formates kommen aus Deutschland. Eine Forschergruppe um Karlheinz Brandenburg am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen in Erlangen sowie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg entwickelten ab 1982 das Mp3-Format. Seinen endgültigen Namen ".mp3" als Abkürzung für ISO MPEG Audio Layer 3 erhielt es allerdings erst am 14. Juli 1995 nach einer institutsinternen Umfrage. Seither ist dieses Format aus unserem musikalischen Alltag nicht mehr weg zu denken.

Doch wie funktioniert Mp3? Normale Audio-Cd´s auf den heimischen PC zu importieren macht wenig Sinn, da in diesen Fällen auch die größte Festplatt schnell an ihre Grenzen stößt. Das heißt, die Informationen einer CD müssen komprimiert werden, damit z.B. der Download aus dem Internet überhaupt in einer adäquaten Zeit funktionieren kann und die Speicherung nicht die knappen Speicherkapazitäten verschwendet.

Dies alles leistet das Mp3-Format. Es nutzt bei der Komprimierung so genannte psychoakustische Effekte in der menschlichen Wahrnehmung aus. Das menschliche Gehirn kann zwei Töne erst dann als getrennte Töne wahrnehmen wenn ein bestimmter Mindestunterschied der Tonhöhen, also der Frequenz, erreicht ist. Ein weiteres Phänomen, das sich Mp3-Kodierer bei er Umwandlung von Audiodateien zu Nutze machen, ist die Tatsache, dass das menschliche Gehör kaum oder gar nicht in der Lage ist nach extrem lauten Tonsignalen leisere Geräusche wahrzunehmen. Das ursprüngliche Audiosignal muss in seinem Detailreichtum also nicht eins zu eins abgespeichert werden. Die Aufgabe des Mp3-Kodierers ist es also, das Signal so aufzuarbeiten, dass es weniger Speicherplatz benötigt, aber für das menschliche Gehör noch genauso klingt wie das Original. Die Informationen, die das menschliche Ohr nicht in ihrer Detailtiefe wahrnimmt, so genannte Redundanzen, werden schlicht und ergreifend herausgerechnet oder zusammengefasst. Der Mp3-Decoder erzeugt aus diesem Mp3-File dann, ein für die überwiegende Anzahl von Hörern original klingendes Signal, das aber nicht mit dem Ursprungssignal identisch ist, da bei der Umwandlung von Audiodateien in MP3-Dateien Informationen entfernt wurden.

Während das Dekodieren, also das Abspielen von Musik im Mp3-Format nach einem festgelegten Algorithmus abläuft, bieten sich bei der Komprimierung verschiedene Optionen (z. B. Fraunhofer-Encoder, LAME-Encoder). Dementsprechend erhält man unterschiedliche akustische Ergebnisse. In welchem Umfang die Verluste bei der Komprimierung später hörbar sind, hängt zum einen von der Qualität des verwendeten Kodierers ab und zum anderen von der Komplexität des Tonsignals und der Datenrate, mit der eine Audidatei umgewandelt wird. Zuletzt entscheidet die heimische Anlage, der Verstärker, die Boxen und die verwendeten Kabel sowie das eigene Gehör über die Qualität.

Das Mp3-Format erlaubt es, Musik mit verschiedenen Datenraten zwischen 8 KBit/s und 320 KBit/s zu komprimieren. Der erzielten Qualitätsunterschiede sind sehr subjektiver Natur, die meisten Menschen können aber bereits ab einer Bitrate von 160 KBit/s und dem Einsatz eines hoch entwickelten Encodierers auch bei konzentriertem Zuhören keine Unterschiede zwischen Original- und Mp3-Datei mehr feststellen. Mit einer Datenrate von 192 KBit/s erreicht man also eine mehr als ausreichende Qualität.

Außerdem kann bei der Kodierung zwischen einer konstanten Datenrate und einer schwankenden Datenrate gewählt werden. Kodiert man ein Musikstück mit konstanter Datenraten kann es an sehr schwierigen, komplexen Stellen zu Qualitätseinbrüchen kommen. Nutz man hingegen die schwankende Datenrate kann man solche Qualitätseinbrüche fast gänzlich vermeiden und spart bei ruhigen und ganz stillen Passagen der Audiodatei an Datenraten und somit an notwendigem Speicherplatz für die fertige Datei. Man gibt einfach die gewünschte Qualitätsstufe vor und erhält im Endergebnis die minimal notwendige Datei.

In der Zwischenzeit wurden viele weitere Komprimierungsverfahren (FLAC, OGG, AAC) entwickelt, die zum Teil zu einer besseren Qualität bei kleineren Dateien führen. Die wenigsten Kompatibilitätsprobleme im Zusammenspiel mit den verschiedensten Mp3-Playern und Programmen zum Abspielen von Musik bietet aber bisher das Mp3-Format.

Denn auch die Ingenieure des Frauenhofer-Institutets haben an einer Weiterentwicklung des ursprünglichen Mp3-Formates gearbeitet. Nun schickt sich Mp3-Surround an, erneut eine kleine Revolution in der Welt der Musikspeicherung und Wiedergabe auszulösen.

In den heimischen Wohnzimmern hat der voluminöse Mehrkanalton bereits seinen festen Platz gefunden. Die meisten Video-DVDs sind mit dem entsprechenden Standard Dolby-Digital-5.1 versehen. Aber Surround-Klang ist nicht immer gleich. In seiner Geschichte hat er bereits mehrere Evolutionsstufen durchschritten. Begonnen hat alles mit dem analogen Dolby Surround, es folgten Dolby Digital AC3 und DTS, die für eine deutliche Qualitätssteigerung sorgten. Für private Anwendungen ist eine solche Software aber unerschwinglich. Somit werden sich alle Video und Sound begeisterten Computernutzer über die Software des Fraunhofer Institutes (-MP3 Surround Decoder und Encoder) freuen. Denn mit MP3 Surround ist es den Entwicklern nun gelungen, entsprechenden Raumklang höchst wirkungsvoll zu komprimieren, dabei arbeitet das neue Format genauso wie das bereits bekannte MP3-Komprimierungsverfahren. Technisch ist hier allerdings ein etwas höherer Aufwand erforderlich.

Die verschiedenen Kanäle, die für den räumlichen Klang sorgen und in der Originaldatei noch vorliegen, müssen zunächst in ein verwertbares Stereoformat heruntergerechnet werden. Dieses wird dann von einem konventionellen MP3-Encoder in das Stereo-MP3-Format konvertiert. Parallel dazu werden die Informationen, die für den räumlichen Klang zuständig sind, wie Laufzeitunterschiede der Audiosignale, unterschiedliche Lautstärke und Variationen in den Klangbildern analysiert und in einem gesonderten Bereich, dem „Ancillary Data“-Datenfeld des MP3-Bitstroms, gespeichert. Beim Abspielen der Datei erkennt der MP3-Surround-Decoder dann automatisch die zusätzlichen Informationen und gibt das ganze Spektrum des Multikanaltons wieder.

Wichtig ist festzuhalten, dass man mit Mp3 Surround qualitativ hochwertigen Multikanalton für eine Vielzahl von Anwendungen erreicht. Der Anwendungsbereich reicht von Musikdownloads über Multimediaanwendungen und Spielen bis hin zum Heimkino oder der Wiedergabe auf anderen Geräten, wie MP3-Playern und Autoradios. Trotz der versprochenen hohen Qualität belegen die MP3-Surround-Dateien nur die Hälfte des Speicherplatzes, den Dateien anderer Surround-Formate in Anspruch nehmen und nur 10% mehr Speicherkapazität als herkömmliche Mp3-Dateien.