Mp3Mp3 Geschichte Geschichte VerfahrenVerfahren Codecs (Vor- und Nachteile)Codecs (Vor- und Nachteile) Kodierverfahren (2 Arten)Kodierverfahren (2 Arten) Kodieren (Maskierungen)Kodieren (Maskierungen) Qualität/Verluste Qualität/Verluste MP3: Legal oder IllegalMP3: Legal oder Illegal

GeschichteGeschichte

entwickelt entwickelt 1985 von Gruppe von Studenten um 1985 von Gruppe von Studenten um Prof. Dr. Karlheinz Brandenburg am Fraunhofer-Prof. Dr. Karlheinz Brandenburg am Fraunhofer-Institut (großteils) sowie an der Friedrich-Institut (großteils) sowie an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg in Zusammenarbeit mit AT&T Bell Labs und Zusammenarbeit mit AT&T Bell Labs und Thomson. Thomson.

1992 wurde es als Teil des MPEG-1-Standards 1992 wurde es als Teil des MPEG-1-Standards festgeschriebenfestgeschrieben

Die Dateiendung .mp3 (als Abkürzung für ISO Die Dateiendung .mp3 (als Abkürzung für ISO MPEG 1 Layer 3) wurde 1995 festgelegt. MPEG 1 Layer 3) wurde 1995 festgelegt.

Prof. Dr. Brandenburg wurde für die Entwicklung Prof. Dr. Brandenburg wurde für die Entwicklung dieses Datenformates mehrfach ausgezeichnet.dieses Datenformates mehrfach ausgezeichnet.

VerfahrenVerfahren Wie alle anderen Kompressionsformate für Musik Wie alle anderen Kompressionsformate für Musik

nutzt MP3 sogenannte psychoakustisch Effekte der nutzt MP3 sogenannte psychoakustisch Effekte der Wahrnehmung aus (z.B. zwei Töne erst ab einem Wahrnehmung aus (z.B. zwei Töne erst ab einem gewissen Mindestunterschied der Tonhöhe gewissen Mindestunterschied der Tonhöhe (Frequenz) voneinander unterscheidbar oder dass (Frequenz) voneinander unterscheidbar oder dass man vor und nach sehr lauten Geräuschen für kurze man vor und nach sehr lauten Geräuschen für kurze Zeit leisere Geräusche schlechter oder gar nicht Zeit leisere Geräusche schlechter oder gar nicht wahrnimmt.wahrnimmt.

Ursprungssignal nicht exakt abspeichern, sondern Ursprungssignal nicht exakt abspeichern, sondern Signalanteile, die das menschliche Gehör Signalanteile, die das menschliche Gehör wahrnehmen kann. Die Aufgabe des Kodierers ist wahrnehmen kann. Die Aufgabe des Kodierers ist es, das Signal so aufzuarbeiten, dass es weniger es, das Signal so aufzuarbeiten, dass es weniger Speicherplatz benötigt, aber für das menschliche Speicherplatz benötigt, aber für das menschliche Gehör noch genauso klingt wie das Original.Gehör noch genauso klingt wie das Original.

Der Decoder erzeugt dann aus MP3 ein original Der Decoder erzeugt dann aus MP3 ein original klingendes Signal, das aber nicht mit dem klingendes Signal, das aber nicht mit dem Ursprungssignal identisch ist, da bei der Ursprungssignal identisch ist, da bei der Umwandlung in MP3 Informationen entfernt Umwandlung in MP3 Informationen entfernt wurden.wurden.

Codecs für Codecs für AudiokomprimierungAudiokomprimierung

Lossy CodecsLossy Codecs Lossless Lossless

CodecsCodecs

Lossy CodecsLossy Codecs(verlustbehaftet = Datenreduktion)(verlustbehaftet = Datenreduktion)

Ausnutzung, dass menschl. Gehörs:Ausnutzung, dass menschl. Gehörs: hohe und tiefe Frequenzen ab einer Grenze nicht hohe und tiefe Frequenzen ab einer Grenze nicht

mehr wahrnimmtmehr wahrnimmt Frequenzen werden durch höhrere übertönt und Frequenzen werden durch höhrere übertönt und

nicht wahrgenommennicht wahrgenommen Bei hohen Lautstärken werden leise nicht erkanntBei hohen Lautstärken werden leise nicht erkannt

Ziel: Erreichen von Transparenz, d.h. kein hörbarer Ziel: Erreichen von Transparenz, d.h. kein hörbarer Unterschied zwischen kompr. und originaler Unterschied zwischen kompr. und originaler Datei Datei

Bekannte Formate: Bekannte Formate: MP3, MPC, Ogg Vorbis und AAC MP3, MPC, Ogg Vorbis und AAC

Vor- und NachteileVor- und NachteileLossy CodecsLossy Codecs

VorteileVorteile breite Hard- und Software-Unterstützung breite Hard- und Software-Unterstützung gute Qualität mit dem LAME-Encoder bei gute Qualität mit dem LAME-Encoder bei

mittleren und hohen Bitratenmittleren und hohen Bitraten

NachteileNachteile mäßige Qualität bei niedrigen Bitraten mäßige Qualität bei niedrigen Bitraten das Encodieren mit LAME (derzeit effektivste) das Encodieren mit LAME (derzeit effektivste)

dauert sehr lange dauert sehr lange viele immer noch verwendete schlechte Encoder viele immer noch verwendete schlechte Encoder

(auch FhG-Encodern) (auch FhG-Encodern)

Lossless CodecsLossless Codecs(verlustfrei = Datenkomprimierung)(verlustfrei = Datenkomprimierung)

Hier wird nur die Datei (ähnlich wie WinZip) mit Hier wird nur die Datei (ähnlich wie WinZip) mit bekannten Algorithmen ( z.B. bekannten Algorithmen ( z.B. Huffman-KodierungHuffman-Kodierung) ) komprimiert und es kommt so zu keinem komprimiert und es kommt so zu keinem QualitätsverlustQualitätsverlust

Es kann die vollkommen idente Datei wie die Es kann die vollkommen idente Datei wie die Originaldatei wieder hergestellt werdenOriginaldatei wieder hergestellt werden

Bekanntestes Format: FLACBekanntestes Format: FLAC

Vor- und NachteileVor- und NachteileLossless CodecsLossless Codecs

VorteileVorteile keine Qualitätsverluste, weder hörbar noch keine Qualitätsverluste, weder hörbar noch

messbar messbar sehr hohe Encodier- und sehr hohe Encodier- und

DecodiergeschwindigkeitDecodiergeschwindigkeit freies und offenes Audioformat freies und offenes Audioformat plattformübergreifende Software-plattformübergreifende Software-

Unterstützung (Windows, Linux, Mac OS X) Unterstützung (Windows, Linux, Mac OS X)

NachteileNachteile Geringere Komprimierung ( auf ~60 %)Geringere Komprimierung ( auf ~60 %)

KodierverfahrenKodierverfahren

Kodierung mit konstanter Datenrate (CDR) Kodierung mit konstanter Datenrate (CDR) (und damit schwankender Qualität) (und damit schwankender Qualität)

Kodierung mit schwankender Datenrate (VDR) Kodierung mit schwankender Datenrate (VDR) (und damit konstanter Qualität) (MPEG Video)(und damit konstanter Qualität) (MPEG Video)

Vorteile:Vorteile:

Qualitätseinbrüche werden vermieden, Qualitätseinbrüche werden vermieden, d.h. bei komplexerer Signalstruktur gute d.h. bei komplexerer Signalstruktur gute Qualität aber bei stillen Passagen höhere Qualität aber bei stillen Passagen höhere Datenrate als normalerweise notwendigDatenrate als normalerweise notwendig

Die Qualitätsstufe ist vorgegeben!Die Qualitätsstufe ist vorgegeben!

KodierenKodieren mit der Fast Fourier Transformation (FFT) oder mit der Fast Fourier Transformation (FFT) oder

der Diskreten Kosinus Transformation (DCT) wird der Diskreten Kosinus Transformation (DCT) wird das Frequenzspektrum der Audiodaten bestimmtdas Frequenzspektrum der Audiodaten bestimmt

Dabei wird einer Funktion f(t) ihre Dabei wird einer Funktion f(t) ihre Fouriertransformierte zugeordnet,d.h. für das Fouriertransformierte zugeordnet,d.h. für das Zeit-Amplitudensignal das Frequenzspektrum Zeit-Amplitudensignal das Frequenzspektrum berechnet = Fourieranalyseberechnet = Fourieranalyse

Man zerlegt die Funktion in wellenartige Man zerlegt die Funktion in wellenartige Bestandteile (Kosinus, Sinus). Das Ergebnis der Bestandteile (Kosinus, Sinus). Das Ergebnis der Transformation sind die Koeffizienten der Transformation sind die Koeffizienten der Basisfunktionen, d. h. deren Anteil (Faktor) an der Basisfunktionen, d. h. deren Anteil (Faktor) an der ursprünglichen Funktion ursprünglichen Funktion

FouriertransformationFouriertransformation

Beispiel: f(t) = cos(2Beispiel: f(t) = cos(2..t)t)

dtttfF

dttttfF

dtetfF ti

)cos()(2

1)](Re[

))sin()(cos()(2

1)(

)(2

1)(

FouriertransformationFouriertransformation die Rücktransformation (Fouriersynthese) die Rücktransformation (Fouriersynthese)

lautetlautet

in der Praxis wird das Signal abgetastet und man in der Praxis wird das Signal abgetastet und man erhält ein zeitdiskretes Signal (nicht kont. wie im erhält ein zeitdiskretes Signal (nicht kont. wie im vorherigen Beispiel) und berechnet hier mit Hilfe vorherigen Beispiel) und berechnet hier mit Hilfe der diskreten Fourieranalyse das Spektrum für die der diskreten Fourieranalyse das Spektrum für die einzelnen Zeitintervalle (nicht mehr analytisch einzelnen Zeitintervalle (nicht mehr analytisch sondern numerisch sondern numerisch FFT)FFT)

deFtfFF ti

)(2

1)())((1

N

knix

Nx

N

nnk 2exp

1

1

MaskierungenMaskierungen

HörschwellenmaskierungHörschwellenmaskierung FrequenzmaskierungFrequenzmaskierung temporale Maskierungtemporale Maskierung

Abb 1.1 : Hörschwelle des MenschenAbb 1.1 : Hörschwelle des Menschen

Jedes Paket wird einer Hörschwellenmaskierung Jedes Paket wird einer Hörschwellenmaskierung unterzogen, d.h. gewisse Frequenzen eines unterzogen, d.h. gewisse Frequenzen eines Geräusches können nur schlecht oder gar nicht Geräusches können nur schlecht oder gar nicht wahrgenommen und deshalb gelöscht werdenwahrgenommen und deshalb gelöscht werden

z.B. Ton mit f=16 kHz und L= 40 dBz.B. Ton mit f=16 kHz und L= 40 dB

dieser Ton bzw. die Daten können gelöscht werdendieser Ton bzw. die Daten können gelöscht werden

HörschwellenmaskierungHörschwellenmaskierung

Nun wird das Audiosignal einer Nun wird das Audiosignal einer Frequenzmaskierung unterzogen, wobei hier Frequenzmaskierung unterzogen, wobei hier Töne beseitigt werden, die durch andere Töne beseitigt werden, die durch andere übertönt werden.übertönt werden.

FrequenzmaskierungFrequenzmaskierung

Ein lautes Basssignal übertönt z.B. leise Töne Ein lautes Basssignal übertönt z.B. leise Töne aus den mittleren Frequenzbereichen; man aus den mittleren Frequenzbereichen; man sagt :“der Bass maskiert die Mitten!“sagt :“der Bass maskiert die Mitten!“

Ein Ton der eine Frequenz von 1 kHz und eine Lautstärke von 80 Ein Ton der eine Frequenz von 1 kHz und eine Lautstärke von 80 dB hat, übertönt z.B. einen Ton von 2 kHz/40 dB. dB hat, übertönt z.B. einen Ton von 2 kHz/40 dB.

Abb 1.2 : Frequenzmaskierung Abb 1.2 : Frequenzmaskierung

FrequenzmaskierungFrequenzmaskierung

Grund für Grund für FrequenzmaskierungFrequenzmaskierung

Schwingungen durch Schalldruck bringen Schwingungen durch Schalldruck bringen Basilarmembran im Innenohr zur Schwingung und Basilarmembran im Innenohr zur Schwingung und führen je nach Frequenz an versch. Stellen der führen je nach Frequenz an versch. Stellen der Membran zu Resonanz.Membran zu Resonanz.

Nerven sind über ganze Länge der Membran Nerven sind über ganze Länge der Membran verteilt und so werden bei bestimmten Frequenzen verteilt und so werden bei bestimmten Frequenzen bestimmte Nerven angeregtbestimmte Nerven angeregt

Hohe Töne führen am Beginn der BM zu Resonanz Hohe Töne führen am Beginn der BM zu Resonanz und werden dann sofort abgedämpft.und werden dann sofort abgedämpft.

Tiefere Töne müssen erst die Membran Tiefere Töne müssen erst die Membran entlanglaufen und führen so auch am Anfang der entlanglaufen und führen so auch am Anfang der BM zu SchwingungenBM zu Schwingungen

Die mittleren und hohen Frequenzen müssen also Die mittleren und hohen Frequenzen müssen also so laut sein, dass sie die tiefen Frequenzen so laut sein, dass sie die tiefen Frequenzen „übertönen“„übertönen“

Temporale MaskierungTemporale Maskierung bei der temporalen Maskierung, spiegelt sich die Trägheit des bei der temporalen Maskierung, spiegelt sich die Trägheit des

menschlichen Ohrs wider. menschlichen Ohrs wider. das Gehör stellt sich auf laute und leise Tongeräusche ein und das Gehör stellt sich auf laute und leise Tongeräusche ein und

braucht so zwischen lautem und leisem Signal Erholungszeitbraucht so zwischen lautem und leisem Signal Erholungszeit d.h. nach lautem Knall können für kurze Zeit keine leiseren d.h. nach lautem Knall können für kurze Zeit keine leiseren

Töne wahrgenommen werdenTöne wahrgenommen werden

Wird das Signal stereo übertragen, muss man dieses Wird das Signal stereo übertragen, muss man dieses nicht 2 mal übertragen (z.B. Gesang), außer es sind z.B. nicht 2 mal übertragen (z.B. Gesang), außer es sind z.B. Instrumente die nicht auf beiden Kanälen gleich Instrumente die nicht auf beiden Kanälen gleich übertragen werden.übertragen werden.

Intensity Stereo (IS-Stereo)Intensity Stereo (IS-Stereo)

Es werden hier nur die Monodaten und Es werden hier nur die Monodaten und Richtungsinformationen der Stereodaten gespeichert. Richtungsinformationen der Stereodaten gespeichert. Phaseninformationen gehen verloren.Phaseninformationen gehen verloren.

Es wird hier ein Summensignal gebildet und für jeden Es wird hier ein Summensignal gebildet und für jeden Kanal ein Skalierungsfaktor bestimmt. Verwendet Kanal ein Skalierungsfaktor bestimmt. Verwendet man zur Datenreduktion also IS-Stereo, kann auch für man zur Datenreduktion also IS-Stereo, kann auch für Surround Sound kodiertes Material nicht mehr Surround Sound kodiertes Material nicht mehr dekodiert werden, da die Phaseninformation fehlt.dekodiert werden, da die Phaseninformation fehlt.

StereoredundanzStereoredundanz

Mid-Side Stereo (MS-Stereo)Mid-Side Stereo (MS-Stereo)

es wird hier ein Mittelwert- (Middlesignal) und es wird hier ein Mittelwert- (Middlesignal) und Differenzsignal gebildet und gespeichert (Diff. Differenzsignal gebildet und gespeichert (Diff. Signal hat weniger Speicher und wird als Side-Signal hat weniger Speicher und wird als Side-Signal bezeichnet). Signal bezeichnet).

Vorteil: es geht keine Phaseninformation Vorteil: es geht keine Phaseninformation verloren, also können auch Surround Sound verloren, also können auch Surround Sound Signale komprimiert werden.Signale komprimiert werden.

StereoredundanzStereoredundanz

Das durch die vorher durchgeführtenVerfahren Das durch die vorher durchgeführtenVerfahren erhaltene Frequenzspektrum wird nun noch erhaltene Frequenzspektrum wird nun noch quantisiert wobei sich hier ein Rauschen (Fehler) quantisiert wobei sich hier ein Rauschen (Fehler) von rund 6dB pro weggelassenem Bit ergibt. von rund 6dB pro weggelassenem Bit ergibt.

KoeffizientenquantisierungKoeffizientenquantisierung

Hörbare VerlusteHörbare Verluste Die hörbaren Verluste hängen ab:Die hörbaren Verluste hängen ab:

von der Qualität des Kodierers/Codecsvon der Qualität des Kodierers/Codecs der Komplexität des Signalsder Komplexität des Signals von der Datenrate : 8 kBit/s bis zu 320 kBit/s von der Datenrate : 8 kBit/s bis zu 320 kBit/s

(üblicherweise zwischen 128 und 256 kbit/s)(üblicherweise zwischen 128 und 256 kbit/s)(Audio-CD: ca. 1411 kbit/s) (Audio-CD: ca. 1411 kbit/s)

von der verwendeten Audiotechnik von der verwendeten Audiotechnik (Verstärker, Verbindungskabel, Lautsprecher) (Verstärker, Verbindungskabel, Lautsprecher)

vom Gehör des Hörers : subjektiv und von vom Gehör des Hörers : subjektiv und von Mensch zu Mensch sowie von Gehör zu Gehör Mensch zu Mensch sowie von Gehör zu Gehör untersch.; die meisten Personen können untersch.; die meisten Personen können jedoch ab einer Bitrate von etwa 160 kBit/s jedoch ab einer Bitrate von etwa 160 kBit/s keinen Unterschied mehr wahrnehmen ("CD-keinen Unterschied mehr wahrnehmen ("CD-Qualität“ :Qualität“ :Datenrate 128 kbit/s (mp3))Datenrate 128 kbit/s (mp3))

Analog – DigitalAnalog – Digital

AnalogsignalAnalogsignal DigitalsignalDigitalsignal Analog Analog Digital Digital Nyquist TheoremNyquist Theorem Störungen Störungen

AnalogsignalAnalogsignal ist ein Signal, bei dem zw. 2 Extrema kontinuierlich ist ein Signal, bei dem zw. 2 Extrema kontinuierlich

jeder Wert angenommen werden kann. jeder Wert angenommen werden kann. Meistens elektr. Kontext aber auch mechan., hydr. Meistens elektr. Kontext aber auch mechan., hydr.

und pneumatischer bekannt.und pneumatischer bekannt. Das Signal nutzt Eigenschaften des Mediums aus Das Signal nutzt Eigenschaften des Mediums aus

(Spannung, Stromstärke, Frequenz, Ladung)(Spannung, Stromstärke, Frequenz, Ladung) Nachteil analoger Signale:Nachteil analoger Signale:

Fehleranfälligkeit auf Grund von zufälligen Fehleranfälligkeit auf Grund von zufälligen VariationenVariationen(kein System ist störungsfrei); tritt bei öfterem (kein System ist störungsfrei); tritt bei öfterem kopieren von Signalen und bei Verlängerung der kopieren von Signalen und bei Verlängerung der Übertragungsstrecke auf Übertragungsstrecke auf Rauschen = Rauschen = SignalverlustSignalverlust

DigitalsignalDigitalsignal digitus = lat. für Finger (Binärsystem, Wert, Wort)digitus = lat. für Finger (Binärsystem, Wert, Wort) ist ein Takt vorgegeben, der die Größe der Änderung ist ein Takt vorgegeben, der die Größe der Änderung

eines Wortes auf ein gewisses Zeitintervall eines Wortes auf ein gewisses Zeitintervall einschränkt, so wird dies als zeitdiskretes Signal einschränkt, so wird dies als zeitdiskretes Signal bezeichnetbezeichnet

man hat nun eine reelle Funktion, mit man hat nun eine reelle Funktion, mit Definitionsbereich (D) im RDefinitionsbereich (D) im Rnn (Zeit- aber auch (Zeit- aber auch Ortsabhängigkeit möglich) und Wertebereich (W) im Ortsabhängigkeit möglich) und Wertebereich (W) im RRmm

Handelt es sich beim D nun um diskrete Werte Handelt es sich beim D nun um diskrete Werte diskretes Signaldiskretes Signal

Sind W und D nun endliche Mengen Sind W und D nun endliche Mengen digitales Signal digitales Signal(Signal durch Bitfolgen mit {0,1}(Signal durch Bitfolgen mit {0,1}kk darstellbar) darstellbar)

Analog Analog Digital Digital hat man nun ein analoges Signal (z.B. hat man nun ein analoges Signal (z.B.

Schallwelle), so wird diese mit Hilfe eines Schallwelle), so wird diese mit Hilfe eines Mikrofons in eine Spannungsschwankung Mikrofons in eine Spannungsschwankung umgewandelt und mit Hilfe eines AD-Konverters umgewandelt und mit Hilfe eines AD-Konverters in ein digitales Signal umgewandelt, um dieses in ein digitales Signal umgewandelt, um dieses nun am Computer zu bearbeitennun am Computer zu bearbeiten

dies geschieht, indem man die Spannungen zu dies geschieht, indem man die Spannungen zu bestimmten Zeiten misst (Sampling) und bestimmten Zeiten misst (Sampling) und Messwerte speichert (1 Wert = 1 Sample)Messwerte speichert (1 Wert = 1 Sample)

Qualität ist von der Samplingrate [Hz] und der Qualität ist von der Samplingrate [Hz] und der Speicherqualität [Bit] (Quantisierung) abhängigSpeicherqualität [Bit] (Quantisierung) abhängig

Quantisierung: Darstellung von Messwerten, in Quantisierung: Darstellung von Messwerten, in einem System wo nur diskrete Werte möglich sindeinem System wo nur diskrete Werte möglich sind

Man erhält also ein umso besseres Signal umso feiner das Man erhält also ein umso besseres Signal umso feiner das Raster in Abb 2.1 wird (PCM = Pulse Code Modulation)Raster in Abb 2.1 wird (PCM = Pulse Code Modulation)

dies erhält man durch eine höhere Samplingrate (Zeitachse) dies erhält man durch eine höhere Samplingrate (Zeitachse) oder durch eine höhere Quantisierung (oder durch eine höhere Quantisierung (vertikale Achse)vertikale Achse)

GeschichteGeschichtezum Nyquist Theoremzum Nyquist Theorem

Harry Nyquist (1889 – 1976): geboren in Harry Nyquist (1889 – 1976): geboren in Schweden, dann nach Amerika ausgewandertSchweden, dann nach Amerika ausgewandert

Stellte fest, dass das analoge Signal mit der Stellte fest, dass das analoge Signal mit der doppelten Signalfrequenz abgetastet werden doppelten Signalfrequenz abgetastet werden muss, um aus dem entstandenen zeitdiskreten muss, um aus dem entstandenen zeitdiskreten Signal das ursprüngliche, kontinuierliche Signal Signal das ursprüngliche, kontinuierliche Signal wieder herstellen zu könnenwieder herstellen zu können(= Nyquist-Shannon Abtasttheorem)(= Nyquist-Shannon Abtasttheorem)

Shannon hatte das Theorem 1948 formuliert und Shannon hatte das Theorem 1948 formuliert und bildete damit Grundlage zur Informationstheoriebildete damit Grundlage zur Informationstheorie

Nyquist TheoremNyquist Theorem hat man also bandbegrenztes Signal muss mit hat man also bandbegrenztes Signal muss mit

bestimmter Frequenz abgetastet werdenbestimmter Frequenz abgetastet werden bei Basisbandsignal, d.h. 0 < f < fbei Basisbandsignal, d.h. 0 < f < fmaxmax

ffabtast abtast > 2 > 2 . . ffmaxmax

bei Nicht-Basisbandsignal, d. h. fbei Nicht-Basisbandsignal, d. h. fminmin < f < f < f < fmaxmax

ffabtast abtast > 2 > 2 . (. (ffmax max – f– fminmin)) man muss also vor dem Abtasten die Grenzfrequenz man muss also vor dem Abtasten die Grenzfrequenz

bestimmen (z.B. Fourieranalyse), um schließlich bestimmen (z.B. Fourieranalyse), um schließlich das Signal gut approximieren zu könnendas Signal gut approximieren zu können

die Frequenz fdie Frequenz fN N = f= fabtast abtast / / 2 wird als Nyquistfrequenz bezeichnet

da das Gehör bis zu 22 kHz Töne wahrnimmt da das Gehör bis zu 22 kHz Töne wahrnimmt muss mit 44 kHz abgetastet werden um muss mit 44 kHz abgetastet werden um Artefakte zu vermeiden (Standard: 44.1 kHz mit Artefakte zu vermeiden (Standard: 44.1 kHz mit 16 bit)16 bit)

d.h. es werden 44100 d.h. es werden 44100 . . 16 = 705600 bit ~ 86 16 = 705600 bit ~ 86 kbyte Daten erzeugt (pro Sekunde)kbyte Daten erzeugt (pro Sekunde)

bei Stereo doppelt soviel, egal ob ein Sinuston bei Stereo doppelt soviel, egal ob ein Sinuston oder ein ganzes Orchesteroder ein ganzes Orchester

DatenDaten

StörungenStörungen Hat man Signal mit fHat man Signal mit f > f> fabtast abtast / / 2 so kommt es zu Artefakten

(=Alias Signale;= Störsignale). Aliasing wird der Effekt bei zu niedriger Samplingrate

bezeichnet (Bsp. Kutsche)

Die Linien geben die gesampelten Werte wieder und so wird aus Die Linien geben die gesampelten Werte wieder und so wird aus dem Ursprungssignal (kont. Linie) ein niederfrequenteres Signal dem Ursprungssignal (kont. Linie) ein niederfrequenteres Signal (gestrichelt)(gestrichelt)

Hat man Signal mit fHat man Signal mit f > f> fabtast abtast / / 2 so kommt es zu Artefakten (=Alias Signale;= Störsignale). Aliasing wird der Effekt bei zu niedriger Samplingrate

bezeichnet (Bsp. Kutsche)

Die Linien geben die gesampelten Werte wieder und so wird aus Die Linien geben die gesampelten Werte wieder und so wird aus dem Ursprungssignal (kont. Linie) ein niederfrequenteres Signal dem Ursprungssignal (kont. Linie) ein niederfrequenteres Signal (gestrichelt)(gestrichelt)

Hat man Signal mit fHat man Signal mit f > f> fabtast abtast / / 2 so kommt es zu Artefakten (=Alias Signale;= Störsignale). Aliasing wird der Effekt bei zu niedriger Samplingrate

bezeichnet (Bsp. Kutsche)

Die Linien geben die gesampelten Werte wieder und so wird aus Die Linien geben die gesampelten Werte wieder und so wird aus dem Ursprungssignal (kont. Linie) ein niederfrequenteres Signal dem Ursprungssignal (kont. Linie) ein niederfrequenteres Signal (gestrichelt)(gestrichelt)

Beispiel für AliasingBeispiel für Aliasing es handelt sich hier um einen Ton, der linear von 100 es handelt sich hier um einen Ton, der linear von 100

Hz auf 8 kHz ansteigtHz auf 8 kHz ansteigt ffabtast abtast = 16 kHz und damit das doppelte der maximalen = 16 kHz und damit das doppelte der maximalen

FrequenzFrequenz

ffabtast abtast = 8 kHz und damit gleich der maximalen = 8 kHz und damit gleich der maximalen FrequenzFrequenz

beim ersten Ton hört man wie erwartet das ansteigende beim ersten Ton hört man wie erwartet das ansteigende Signal. Beim zweiten Ton ist ab der Mitte des Signals Signal. Beim zweiten Ton ist ab der Mitte des Signals die Abtastfrequenz zu gering und deshalb erhalten wir die Abtastfrequenz zu gering und deshalb erhalten wir ein Signal, das tiefer statt höher wird (siehe Abb 2.2)ein Signal, das tiefer statt höher wird (siehe Abb 2.2)

Man kann mit der richtigen Frequenz, aber auch Man kann mit der richtigen Frequenz, aber auch mit einem Tiefpass-Filter Störungen vermeiden; mit einem Tiefpass-Filter Störungen vermeiden; d.h. ist eine bestimmte fd.h. ist eine bestimmte fabtast abtast nicht nicht gewollt/realisierbar, so kann man mit Hilfe des gewollt/realisierbar, so kann man mit Hilfe des Filters gewisse Frequenzen wegschneiden und so Filters gewisse Frequenzen wegschneiden und so Aliasing vermeiden.Aliasing vermeiden.

Bearbeitung mit Filter führt zu Veränderung des Signals und soll verwendet werden, wenn Änderung nicht merkbar ist oder keine höhere Abtastrate gewählt werden kann

StörungenStörungen

Mp3: legal oder illegalMp3: legal oder illegal Musikurheber haben persönlichkeitsbezogene Musikurheber haben persönlichkeitsbezogene

und wirtschaftliche Rechte an ihren Stücken und wirtschaftliche Rechte an ihren Stücken eigene Rechte können an Firmen aus dem eigene Rechte können an Firmen aus dem

Bereich der Musikindustrie übertragen werden Bereich der Musikindustrie übertragen werden (Verwertung und Vervielfältigung)(Verwertung und Vervielfältigung)

Erfasst werden auch digitale Kopien Erfasst werden auch digitale Kopien Bestimmte Verwertungsvorgänge im privaten Bestimmte Verwertungsvorgänge im privaten

Bereich von der urheberrechtlichen Bereich von der urheberrechtlichen Zustimmungs- und Vergütungspflicht Zustimmungs- und Vergütungspflicht ausgenommen ausgenommen

Nutzung im privaten Bereich kann nicht Nutzung im privaten Bereich kann nicht kontrolliert werden (kontrolliert werden (Grundsatz der Grundsatz der Unverletzlichkeit der Wohnung) Unverletzlichkeit der Wohnung)

LösungenLösungen GeräteabgabeGeräteabgabe

heute müssen Produzenten von Tonträgern heute müssen Produzenten von Tonträgern (TT) und Abspielgeräten für jedes Gerät und (TT) und Abspielgeräten für jedes Gerät und leeren TT Abgaben an die Musikurheber bzw –leeren TT Abgaben an die Musikurheber bzw –industrie leistenindustrie leisten

Seit 1971 ist System der privaten Seit 1971 ist System der privaten Vervielfältigung und Geräteabgabe akzeptiertVervielfältigung und Geräteabgabe akzeptiert

Digitale KopienDigitale Kopien

Kopien können heute billiger und schneller erzeugt Kopien können heute billiger und schneller erzeugt werdenwerden

bei Software existiert rechtl. Schutz: nur berechtigte bei Software existiert rechtl. Schutz: nur berechtigte dürfen Sicherheitskopie erstellen; digitale Kopien dürfen Sicherheitskopie erstellen; digitale Kopien haben selben Gesetze wie 1971 beschlossenhaben selben Gesetze wie 1971 beschlossen

ist der Besitz von MP3-Dateien illegal oder das ist der Besitz von MP3-Dateien illegal oder das private Kopieren?private Kopieren? Download von Musikdateien aus dem Netz zur rein Download von Musikdateien aus dem Netz zur rein

privaten Nutzung ist legal privaten Nutzung ist legal private Nutzer braucht keine Lizenz da § 53 UrhG private Nutzer braucht keine Lizenz da § 53 UrhG

eine eine gesetzlichegesetzliche Lizenz zur privaten Nutzung Lizenz zur privaten Nutzung fremder Musikwerke beinhaltetfremder Musikwerke beinhaltet

Muss die Vorlage für Kopie ein rechtmäßig Muss die Vorlage für Kopie ein rechtmäßig erstelltes Original sein, also urheberrechtlich erstelltes Original sein, also urheberrechtlich korrekt lizenziert sein? korrekt lizenziert sein? Diebstahl geistigen Eigentums begeht Diebstahl geistigen Eigentums begeht

derjenige, der unerlaubt ins Netz stellt, derjenige, der unerlaubt ins Netz stellt, unerlaubt produziert und verbreitet unerlaubt produziert und verbreitet

d.h. Mp3 und Raubkopien darf man besitzend.h. Mp3 und Raubkopien darf man besitzen nur bei Software muss legales Original sein, 1 nur bei Software muss legales Original sein, 1

Kopie vom KäuferKopie vom Käufer für den privaten Gebrauch einzelne Kopien für den privaten Gebrauch einzelne Kopien

herzustellen ist erlaubt (3 bis 7 Stück), wobei herzustellen ist erlaubt (3 bis 7 Stück), wobei diese Zahl von einem Gesetz für Papierkopien diese Zahl von einem Gesetz für Papierkopien stammtstammt

das weiterverschenken an Personen zu denen das weiterverschenken an Personen zu denen eine persönliche Beziehung besteht ist erlaubteine persönliche Beziehung besteht ist erlaubt bei 50 Freunden darf jeder dem anderen eine bei 50 Freunden darf jeder dem anderen eine

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