Listen 2 Music

Home > FAQ > Allgemeine Fragen > MP3-Encoder

Aufbau des MP3-Encoders

Filterbank: Das Eingangssignal wird in einer hybriden Polyphasen/MDCT-Filterbank in unterabgetastete Spektralkomponenten zerlegt. Die Filterbank und die entsprechende inverse Filterbank im Decoder bilden zusammen ein Analyse-/Synthese-System.

Wahrnehmungsmodell:
Mittels psychoakustischer Regeln wird eine Abschätzung der (zeit- und frequenzabhängigen) Maskierungsschwellen berechnet.

Quantisierung und Codierung:
Die Spektralkomponenten werden quantisiert und codiert, wobei das dabei entstehende Quantisierungsrauschen, soweit möglich, unter der Maskierungsschwelle gehalten wird.

Erzeugung des Bitstroms:
Ein Bitstrom-Formatierer setzt aus den quantisierten und codierten Spektralkoeffizienten und Seiteninformationen wie z.B. der Bit-Verteilung den MP3-Bitstrom zusammen.

Mono und Stereo:
MP3 funktioniert sowohl mit Mono- als auch mit Stereo-Audiosignalen. Eine Technik namens „Joint Stereo Codierung” kann für die effiziente kombinierte Codierung des rechten und linken Kanals genutzt werden. Alternativ wird Mitten-/Seiten-Codierung oder Intensitäts-Stereocodierung eingesetzt. Die letztere Methode ist besonders bei niedrigen Bitraten nützlich, verändert aber eventuell das Klangbild.

Mehrkanal-Audio („Surround Sound”):
Das herkömmliche MP3-Format ist in der Lage, Audiosignale mit einem oder zwei Kanälen zu codieren. 2004 hat das Fraunhofer IIS eine rückwärtskompatible Erweiterung für Mehrkanalton im 5.1-Kanal-Format eingeführt: MP3 Surround (siehe unten).

Abtastraten:
MP3 funktioniert mit verschiedenen Abtastraten. Bei MPEG-1 Layer III sind 32 kHz, 44,1 kHz und 48 kHz definiert. In MPEG-2 sind zusätzlich Abtastraten von 16 kHz, 22.05 kHz und 24 kHz zugelassen. „MPEG-2.5” ist der Name einer vom Fraunhofer IIS eingeführten Erweiterung für MP3, die schon bei sehr niedrigen Datenraten zufrieden stellend arbeitet und die zusätzlichen Abtastraten 8 kHz, 11,025 kHz und 12 kHz einführt.

Datenrate:
Bei MP3 bleibt die Wahl der Datenrate - in bestimmten Grenzen - dem Programmierer oder dem Nutzer des MP3-Encoders überlassen. Der Standard definiert ein Set von Datenraten zwischen 8 kBit/s und 320 kBit/s. Außerdem muss der MP3-Decoder die Umschaltung von Datenraten zwischen einzelnen Datenblöcken unterstützen. Durch Verwendung der so genannten Bitsparkasse ist so die Codierung mit variablen und konstanten Datenraten bei jedem Wert innerhalb der Grenzen des Standards möglich.

Datenrate und Audioqualität:
Im MP3-Encoder wird die verfügbare Datenrate so verteilt, dass das Quantisierungsrauschen möglichst nicht hörbar ist. Bei niedrigen Datenraten kann das Quantisierungsrauschen also hörbar werden. Die Audioqualität des codierten Materials ist deshalb direkt von der Datenrate abhängig. Obwohl MP3 im Bereich von 8 kBit/s bis 320 kBit/s genutzt werden kann, ist zu empfehlen, Datenraten ab 80 kBit/s für Mono oder 160 kBit/s für Stereosignale zu verwenden. Für Anwendungen mit sehr niedrigen Datenraten sind die MPEG-4 Audiocodecs besser geeignet als MP3.

>> zurück zu FAQ