LOG IN: 18 (1998) Heft 6: Aktuelles Lexikon

MP3

MP3 ist die Abkürzung für das Audio-Format MPEG-1 Audio Layer 3, einem von der sog. "Moving Pictures Expert Group" (MPEG) definierten ISO-Standard (ISO=International Organization for Standardization).

Dieser Standard wurde für das Komprimieren von Filmdaten entworfen. Durch MP3 ist es möglich, Audio-Dateien in CD-Qualität mit hoher Datendichte (je Minute MP3-Musik etwa 1 Megabyte) auf einem Computer abzuspeichern.

Es wurden drei MPEG-Standards definiert:

MPEG-1: Kodierung für Video-Daten und den zugehörigen Ton bis zu einer Transferrate von 1.5 Mbit/s.

MPEG-2: Sog. generische Kodierung für Audio- und Video-Daten. In dieses Format ist auch das ursprünglich für HDTV (High Definition Television) geplante MPEG-3 integriert worden.

MPEG-4: Kodierung für Audio-Visuelle Objekte.

Das Kompressionsverfahren

Das MP3-Kompressionsverfahren entfernt – vereinfacht gesagt – "unhörbare" Audio-Informationen.

Etliche Töne werden bei Musikstücken durch andere überlagert; es gibt Töne, die vom menschlichen Ohr nicht wahrgenommen werden, weil sie viel z.B. zu hoch liegen. Es handelt sich deshalb eigentlich um ein Daten-Reduktionsverfahren.

Ohne Datenreduktion besteht ein digitales Audio-Signal in CD-Qualität aus 16 Bit großen Einheiten. Die sog. Samplingfrequenz (Sampling = Abtastverfahren beim Digitalisieren des analogen Sounds) ist dabei doppelt so groß, wie die Bandbreite des Signals (44.1 kHz bei einer Audio-CD). Für Musikdaten in CD-Qualität werden also 1400 Kbit für eine Sekunde benötigt, eine Minute Musik schlägt schon mit 10,3 Mbyte zu Buche.

Für MPEG 1 wurden drei Stufen festgelegt (engl. "Layer"), die sog. Layer 1 bis 3.

Von Layer-1 nach -3 steigt der Kompressionsgrad der Audio-Daten:

1:4 für Layer 1 (entspricht 384 Kbit/s für Stereo-Signale),

1:6…1:8 für Layer 2 (entspricht 256…192 Kbit/s für Stereo-Signale),

1:10…1:12 für Layer 3 (entspricht 128…112 Kbit/s für Stereo-Signale).

Noch höhere Kompressionsraten werden erreicht, wenn der Stereo-Effekt weggelassen oder der Frequenzumfang des Signals verringert wird. Die Tabelle (Bild 1) stellt Soundqualitäten den entsprechenden Layer-3-Kompressionsfaktoren gegenüber.

Mit diesem Verfahren läßt sich also Musik in CD-Qualität hervorragend archivieren (ca. 12 Alben auf einer CD), auch die Übertragung von riesigen Musikdateien im üblichen WAV-Format (oftmals 50 Mbyte und mehr) über das oftmals "verstopfte" Internet läuft MP3-komprimiert wesentlich schneller.

Der Qualitätsverlust ist selbst bei der hohen Kompression von Audio-Daten sehr gering. Der Frequenzumfang und der Rauschabstand bleiben erhalten, Verluste sind auch auf guten HiFi-Anlagen nicht hörbar.

Schattenseiten gibt es allerdings auch: Es ist eine Menge CPU-Leistung nötig, um herauszufinden, welche Töne "unhörbar" sind. Dazu muß eine Frequenzanalyse durchgeführt werden, und diese wird bei einem Standard-PC nicht von der Hardware unterstützt. Auch die Dekompression (das Abspielen) von MP3-Dateien benötigt einiges an Prozessor-Leistung.

Abspielen und Aufzeichnen von MP3-Dateien

Zum Abspielen von MP3-Dateien wird eine spezielle Software (MP3-Player) benötigt. Eine Auswahl von MP3-Playern findet man in den diversen Software-Bereichen des Internet. Der Computer muß allerdings mindestens über einen 75-MHz-Pentium-Prozessor verfügen, um eine optimale Qualität zu erreichen.

Um von MP3-Dateien zu einer Audio-CD zu gelangen, müssen in einem ersten Schritt mit einem MP3-Decoder die MP3-Dateien in das sog. WAV-Format umgewandelt werden. Dieses Format wird von zahlreichen Programmen bei CD-Brennern zum Speichern der Dateien auf Audio-CDs unterstützt. Um qualitativ hochwertige MP3-Dateien zu erzeugen, müssen die Titel von der CD ausgelesen und als WAV-Datei auf der Festplatte gespeichert werden. Diese Umwandlung der WAV-Datei in das MP3-Format wird von speziellen MP3-Encodern erledigt. Der Komprimierungsvorgang dauert eine Weile. Die meisten der im Internet vorhandenen MP3-Dateien sind mit 128 Kbit/s komprimiert; eine bessere Qualität wird aber bei 192 Kbit/s erreicht, die Dateien werden dann natürlich etwas größer.

Die Zukunft

Um das MPEG-Layer-3-Format ist einiges in Bewegung. So will Microsoft das Kodierungsverfahren in die nächste Generation der Betriebssysteme und der Internet-Produkte aufnehmen; auch andere Hersteller von Multimedia-Software stehen diesem Format aufgeschlossen gegenüber. Weitere Informationen über dieses Format finden sich auf der deutschen MP3-WWW-Seite: http://www.mp3.de

Die genaue MPEG-Spezifikation kann nachgelesen werden unter der WWW-Adresse: http://www.iso.ch

Zuletzt bearbeitet: 05-Jun-00 von Agon Buchholz <asb@zedat.fu-berlin.de> Projekt: LOG IN: Archiv: 1998: Heft 6: Aktuelles Lexikon. URL: http://log-in.fachdid.fu-berlin.de/Archiv/1998/6/Computer&Anwendungen/mp3.html.