MP3 - Know-How, Grundlagen und Infos zu MP3 - Teil 2: Alternative Komprimierungsverfahren zu MP3

"Windows Media Audio", kurz WMA, ist das Standard-Streaming-Media-Format von Mircosoft für Audiodateien unter Windows wird vom Windows MediaPlayer erzeugt, erkennbar an der Dateiendung ".wma". Microsoft propagiert das WMA Format mit dem Hinweis auf die Integration eines Kopierschutzes, der die Urheberrechte von Studios und Interpreten schützen soll. Kern dieses Systems ist das sogenannte Digital-Rights-Management-System (DRM). Wie RealAudio ist auch WMA ein Standard für Echtzeit-Übertragung von Audio und Video im Internet. Viele MP3-Player und übrigens auch die RealPlayer von RealNetworks können WMA-Dateien abspielen.

"Windows Media Audio" (WMA) unterstützt neuerdings auch eine variable Bitrate (VBR), die Variante "WMA Professional" steigert sich in wahre High-End-Regionen und lässt das Kodieren von Quellmaterial mit 24 Bit/96 kHz und digitalen Surround-Sound zu. Dabei schafft es WMA Professional sogar, 5.1 diskrete Kanäle auf 7.1 aufzubohren. Microsoft verwendet allerdings ein proprietäres Format für den so entstandenen Digital-Surround-Sound, was zur Folge hat, dass er nur mit dem Windows Media Player 9 und über eine Mehrkanal-Soundkarte abspielbar ist. Wenn also DVD-Player wie z.B. einige der neueren Pioneer DVD-Player laut Spezifikationen WMA-kompatibel sind, so sollt man sich bezüglich Mehrkanal-Sound keine allzugroßen Hoffnungen machen.

Geradezu audiophile Qualitäten fährt Microsoft mit "WMA Lossless" auf. Diese Variante von WMA bietet einen verlustfreien Codec, d.h. die komprimierten Dateien werden bitgenau rekonstruiert. Der Platzbedarf der Musik wird mit WMA Lossless allerdings lediglich um 50 Prozent reduziert.

Beim o.g. Hörtest der C't kam WMA bei beiden Bitraten ins vordere Mittelfeld, d.h. WMA lag deutlich besser als MP3. Microsoft verteilt zwar alle WMA-Komponenten kostenlos, doch handelt es sich dabei nicht um klassischen Open Source. Dagegen spricht schon das integrierte Digital Rights Management (DRM).

MP3Pro

Das von Coding Technologies (www.codingtechnoligies.de) entwickelte und von Thomson Multimedia (www.thomson.de) 2001 auf den Markt gebrachte MP3Pro stellt eine Weiterentwicklung des MP3-Codecs dar. Thomson hält einen wesentlichen Teil der MP3 betreffenden Patente, und Coding Technolgies ist eine schwedische Softwareschmiede, die sich unter Mitarbeit einiger Mitarbeiter des Fraunhofer Instituts auf Audiokompressionsverfahren spezialisiert hat. Im Kern soll MP3Pro nicht nur die Tonqualität erhöhen, sondern auch mit verbessserten Komprimierungsraten und mit niedrigeren Bitraten um die 64 kBit/s arbeiten. Bei 64 kBit/s erreicht die Klangqualität von MP3Pro etwa das Niveau, das MP3 bei 128 kBit/s auffährt. Bei den höheren Bitraten weist MP3 bekanntermaßen erhebliche Schwächen auf. Daher empfiehlt sich die Anwendung von MP3Pro insbesondere für Streaming und mobile Nutzung auf tragbaren MP3-Playern mit begrenzter Speicherkapazität.

MP3Pro bedient sich zur Klangverbesserung der so genannten SBR-Technik (Spectral Band Replication). Dabei werden ausgefeilte Algorithmen eingesetzt, so versucht SBR u.a., die bei niedrigen Datenraten verstärkt auftretenden Qualitätsverluste im Hochtonbereich zu kompensieren, indem es Daten "hinzurechnet". Diese Technik wird auch schlicht "Frequenzbanderweiterung" genannt. Dazu werden bereits beim Kodieren die für die spätere Hochrechnung benötigten Parameter im MP3-Bitstrom notiert. Die eigentliche Arbeit des Hochrechnens oder der Rekonstruktion der Höhendaten übernimmt dann die Decoder-Player-Software. Dabei verarbeitet der konventionelle MP3-Dekoder bei 64 kBit/s nach wie vor die für die geringe Bandbreite kodierte Musik (bei 14,5 kHz ist nach oben hin Schluss). Erkennt der MP3Pro-fähige Player hingegen im Bitstrom die Meta-Informationen des MP3Pro-Encoders, so führt er ein Postprozessing durch und rekonstruiert die hochfrequenten Musikdaten-Anteile bis zu 22,05 kHz. Dies funktioniert jedoch nur bis etwa 96 kBit/s einigermaßen vernünftig. Darüber klingen die nachträglich hinzugefügten Frequenzanteile unnatürlich und schrill - so berichtet zumindest die C't in Heft 19 vom 09.09.2002. Das Fazit der C't: "Wer wenig Platz auf der Festplatte hat oder einen MP3Pro-Player hat oder kaufen will, ist mit MP3Pro gut bedient. Zur Archvierung taugt das Format indes nicht, weil es bei keiner Bitrate tatsächliche Transparenz erzeugt."

MP3Pro-Dateien sind trotz SBR abwärtskompatibel zu MP3-Inhalten und MP3-kompatiblen Playern. D.h. alle bestehenden MP3-Dateien können von jedem MP3Pro-fähigen Player dekodiert werden. Auch umgekehrt sind Inhalte im MP3Pro-Format ebenfalls auf jedem traditionellen MP3-Player lauffähig. Um die Qualitäts-Verbesserungen des MP3Pro-Formates zu nutzen, sind allerdings MP3Pro-kompatible Player erforderlich.

Wave

Wave-Dateien - erkennbar an der Datei-Endung ".wav" - gehören strenggenommen nicht in die Reihe der MP3-Konkurrenten. Denn anders als MP3 und die anderen o.g. Codecs verwendet Wave von Haus aus keine Datenkompression. D.h. im Wave-Format werden die Audiodaten als Rohdaten gespeichert und meist nicht komprimiert. Es gibt allerdings auch die Möglichkeit, komprimierte Daten im Wave-Format zu speichern. Wave nutzt meist die von der Audio-CD bekannte Pulse Code Modulation.

Das WAV-Format definiert sich über das von Microsoft für das Betriebssystem Windows standardisierte "Resource Interchange Format" (RIFF), wesehalb man mitunter auch auf die Bezeichnung "RIFF WAVE" stößt. WAV-Dateien können von dem im Windows integrierten Windows-Media-Player abgespielt werden. Meist genügt dazu ein Doppelklick auf den Dateinamen im Windows-Explorer. Wer's direkt mal ausprobieren möchte, findet unter www.musichit.de/Wav.htm jede Menge WAV-Files. Wer tiefer in das hochinteressante Thema Wave einsteigen will, dem sei die u.E. beste Seite zu Wave empfohlen: www.lightlink.com/tjweber/StripWav/WAVE.html (leider wieder nur in Englisch). Hier finden Sie auch den Einstieg zur Datenkompression unter Wave. Ein gutes Toll ist u.E. auch der Wave-Editor von Peter Weigel.

Beim großen Hörtest der C't kam Wave übrigens durchweg auf den ersten Platz, was beweist, dass Datenkompression wohl doch nicht ohne hörbare Spuren möglich ist..

Hörtest der C't in Heft 19 vom 09.09.2002

Die C't führte im Herbst der Bundestagswahl 2002 einen großen Hörtetst im Internet durch. 3.500 User nahmen Teil und bewerteten das Klangerlebnis von Testdateien der o.g. Audiocodierungs-Formate. Das Ergebnis war eine relativ komplexe Bewertungstabelle, die wir hier in der folgenden Tabelle stark vereinfacht zitieren:

Die Test-Kandidaten hatten die Testdateien in eine Reihenfolge je nach empfundener Klangqualität zu stellen, ohne jedoch zu wissen, mit welchen Codecs die Dateien komprimiert worden waren. Dabei war von vorneherein klar, dass das unkomprimierte Wave-Format auf Platz eins landen würde - und so war es dann auch. Die o.g. Tabelle stellt eine Zusammenfassung der durchschnittlichen Ergebnisse dar.
 

Text: Detlev Schnick; letztes Update: 10. Dezember 2003

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