88 Audioformate (MP3 & Co.)

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1 88 Audioformate (MP3 & Co.) hen sollte, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Die Tatsache, dass ein ATX-Mainboard und -Netzteil per Software steuerbar ist, ermöglicht es auch, dass ein Betriebssystem den Rechner beim Herunterfahren mit ausschaltet (Soft-off). Vgl. weitere Informationen unter Power Management. Typische Schnittstellen an der Rückseite eines ATX-Rechners. Die Position der Schnittstellen sowie die Form des umgebenden Abblendblechs (ATX-Blende) müssen bei Gehäuse und Mainboard passend zueinander sein. Vgl. auch die Abb. bei Mainboard. Etwas problematisch kann gelegentlich die exakte Führung der am Board angebrachten Schnittstellen nach außen sein, da diese je nach Hersteller unterschiedlich liegen können. Die ATX-Gehäusehersteller lassen dafür am Gehäuse eine größere Lücke frei. Für deren Abdeckung ist der Boardhersteller zuständig, der ein zum Mainboard passendes Blech (ATX-Blende) mitliefern muss. Bei Komplett-PCs muss man sich um solche Abstimmungsprobleme der Bauteile natürlich keine Gedanken machen. Audioformate (MP3 & Co.) [audio standards] Audiodateien, die mit dem PC digitalisiert, komprimiert, archiviert, abgespielt und über Datenträger oder Netzwerke ausgetauscht werden, können unkomprimiert (siehe Wave-Dateien) oder in komprimierten Audioformaten wie MP3 vorkommen. Sie unterscheiden sich in vielen Faktoren, von denen die Klangqualität und Dateigröße die wichtigsten sind. Diese beiden sind eng miteinander verbunden, denn Größe und Klangqualität werden durch den Kompressionsgrad bedingt. In dieser Hinsicht finden sich große Ähnlichkeiten zu digitalen Videos (vgl. Videoformate (digitale)). Grundlagen der Kompression von Audiodateien finden Sie unter Audiokompression erläutert. Zur kommerziellen Nutzung komprimierter Audioformate legt die Musikindustrie Wert auf die Unterstützung von DRM-Verfahren und Streaming-Fähigkeit. Letzteres bietet die Möglichkeit zur Liveanhörung (z. B. beim Internetradio), ohne dass die Dateien in den Besitz des Betrachters gelangen sollen. Damit Audioformate Streaming-fähig sind, sollten sie hohe Kompressionsraten bei gutem Klang bieten, durch einen Streaming-Server unterstützt werden und über einen (Ab-)Speicher-

2 Audioformate (MP3 & Co.) 89 schutz verfügen, damit sie möglichst nur kontrolliert in den Besitz des Betrachters kommen. Die meisten Endanwender wünschen sich von modernen Audioformaten aber folgende Möglichkeiten, die sich oft nicht mit den Interessen der Musikindustrie decken: Analoge Tonträger (z. B. Schallplatten) möchte man mit hoher Klangqualität digitalisieren (vgl. Soundkarte, A/D-Wandler). Musiksammlungen sollen auf einem PC gespeichert, bearbeitet, verwaltet und abgehört werden können (der PC als Musikserver). Man möchte sich digital aus rechtmäßig erworbenem Musikmaterial eigene Best-of-CDs zusammenstellen können (vgl. Ripper). Man möchte seine Musiksammlung vom PC-Musikserver unlimitiert auf mobile Geräte überspielen können. Man möchte (auch digitale) Musik im Privatkreis austauschen. Die Urheberschutzgesetze der meisten Staaten erlauben eine solche Nutzung im begrenzten Rahmen z. B. in Deutschland maximal sieben unentgeltliche Kopien für Freunde oder Verwandte. In Deutschland (wie in anderen europäischen Ländern) bewirkt eine Novelle des Urheberschutzgesetzes auf Drängen der Industrie aber seit Sommer 2003 eine wichtige Änderung: Rechteinhaber dürfen ihre Werke (bei deutlicher Kennzeichnung) kopierschützen, und Konsumenten dürfen diese nicht mehr umgehen. Dass weitere gesetzliche Verschärfungen in Zukunft kommen, ist wahrscheinlich. Das etablierteste Audioformat ist MP3 (Details weiter unten). Ein Problem für die Musikindustrie ist, dass MP3 keine integrierte DRM-Unterstützung bietet und beim Thema Streaming schwächelt. Die meisten alternativen Audioformate wurden entwickelt, um MP3 gerade unter diesen Gesichtspunkten zu ersetzen. Um die Unterschiede zwischen den weiter unten beschriebenen, wichtigsten Audioformaten zu verstehen, sollte man Klarheit über einige Begriffe und Grundlagen haben, die dabei eine Rolle spielen: Abtastrate (Abtastfrequenz = sampling rate) und Abtasttiefe bestimmen die Qualität von Audiodateien. Referenz ist die Audio-CD mit 44,1 khz und 16 Bit. Eine Umwandlung vom analogen zum digitalen Signal übernimmt ein A/D-Wandler, dessen Güte und Arbeitsweise über die Klangqualität entscheiden. Üblicherweise wird bei der Digitalisierung das PCM-Verfahren verwendet, lediglich die SACD als Nachfolger der Audio-CD setzt auf das andere Bitstream-Verfahren. PCM-Audiodaten sind primär unkomprimiert und werden unter Windows im Wave-Dateiformat gespeichert. Möchte man die Dateien bearbeiten (schneiden, Dynamik- und Klangänderungen vornehmen etc.), sollte man dies vor der Umwandlung in komprimierte Audioformate machen (die normalerweise nicht oder schwer bearbeitbar sind). Datenrate (auch Bitrate genannt): Aus Abtastrate und Abtasttiefe lässt sich errechnen, welche Datenrate bei der Übertragung von Audiodateien (z. B. über das Internet) notwendig ist, um diese in Echtzeit live anhören zu können. Die Datenrate wird in KBit/s angegeben und ist das gängige Maß, um Klangqualität von Audioformaten anzugeben. Für eine Streaming-Übertragung im Internet sind Da- A

3 90 Audioformate (MP3 & Co.) tenraten von 16 bis 64 KBit/s gefragt, um auch per Modem oder ISDN anhörbar zu sein. Bei DSL-Streaming und insbesondere für tragbare Musikplayer sind eher 128 KBit/s üblich. Zum Aufbau eines Musikarchivs auf einem PC mit hoher Klangqualität empfehlen sich Datenraten von 160 oder 192 KBit/s (auch abhängig von der Musikrichtung, Klassik braucht höhere Datenraten als Popmusik). Hier ist zudem die Fähigkeit zur VBR-Kompression gefragt, bei der die Audiocodecs ihr maximales Klangpotenzial ausspielen können. Siehe Erläuterungen von CBR und VBR bei Datenrate. Kompression: Zur Verkleinerung der Dateigröße/Datenrate werden spezielle Kompressionsverfahren eingesetzt, üblicherweise verlustbehaftet und klangbeeinflussend. Seltener sind verlustfreie Algorithmen, die nicht so effektiv sind, dafür aber keine Klangverluste bewirken. Mehr Details unter Audiokompression. Wasserzeichen werden als weiterer Schutzmechanismus verwendet. Durch sie lassen sich Audiodateien mit eingewobenen Kennzeichnungen (eine Art Stempel) versehen, die auch nach einer D/A-Wandlung im analogen Signal erhalten bleiben! Das kann man auf zweierlei Art nutzen: zur Kennzeichnung (z. B. über den Rechteinhaber) und als Kopierschutz: Aufnahmegeräte suchen nach einem Wasserzeichen und reagieren auf seine Anwesenheit oder Abwesenheit mit Abspielen oder Verweigerung. Integration von Metadaten: Neben den reinen Musikinformationen sollen Zusatzinformationen wie Texte integrierbar sein. Diese dienen nicht dem Kopierschutz, sondern der Musiksuche und Katalogisierung. Für ihre Anzeige sind entsprechende Wiedergabeprogramme oder kompatible Abspielgeräte wie der ipod notwendig. Bekanntes Beispiel sind die ID3-Tags von MP3-Dateien, die Informationen über den Interpreten, den Namen des Musikstücks und des Originalalbums und ähnliche Daten in die MP3-Datei integrieren können. Nachfolgend eine Vorstellung genau der Audioformate, die derzeit auf dem PC eine wichtige Rolle spielen und die eigentlich jeder PC-Nutzer kennen sollte. Natürlich gibt es darüber hinaus noch eine ganze Reihe weiterer Formate, deren komplette Dokumentation hier aber jetzt keinen Sinn machen würde und die auch tatsächlich keine große Rolle in Zukunft mehr spielen werden. Ergänzende Informationen zu anderen, hier nicht aufgeführten Formaten, wie z. B. MPC (Mousepack), mp3pro, Flac oder DSS finden Sie zahlreich im Internet (beispielsweise beim Diskussionsforum Also bleiben wir bei der Konzentration auf das Wesentliche: 1. MP1-/MP2-Audio (MPEG-1-Audio): MPEG ist ein Expertengremium, das Kompressionsverfahren für Audio- und Videodateien festgelegt hat. Die MPEG-Audiocodecs werden nicht allein für Musik verwendet, sondern sind auch Bestandteil von Videokompressionsverfahren (vgl. MPEG). Innerhalb des für die Video-CD verwendeten MPEG-1-Standards wurden drei MPEG-Audioformate definiert, nämlich Layer 1, Layer 2 und Layer 3. Bei Letzterem handelt es sich um das bekannte MP3. Während MPEG-1 Layer 1 (MP1) quasi keine Bedeutung hat(te), wurde der MP2-Codec auch Musicam genannt von älteren digitalen Radios (insbesondere dem Satellitenradio ADR) sowie für den Audioton bei MPEG-1- und MPEG-2-Videos eingesetzt. Die Layer unterscheiden sich in ihrer Klangqualität und der erreichten Kompression. MP3 als jüngstes Mit-

4 Audioformate (MP3 & Co.) 91 glied hat trotz höchster Kompressionsrate die beste Klangqualität. MP2 bietet nur eine Kompressionsrate von ca. 1:6, dafür ist der Algorithmus aber einfacher bzw. schneller und bringt dennoch recht gute Resultate. Gängige MPEG-Encoder für Video (hier TMPGenc, verwenden MP2-Audio für MPEG- 1- und MPEG-2-Videos. Hintergrund ist, dass das weiter unten erläuterte, für MPEG-2-Videos gedachte AAC-Audioformat für Konsumer-Produkte bisher kaum zur Verfügung stand. Für Monodateien im MP2-Format empfehlen sich 160 KBit, für Stereo 224 KBit. A 2. MP3-Audio: Der MPEG-1 Layer 3-Codec (wie er vollständig heißt) ist das bekannteste komprimierte Audioformat. Die Bezeichnung MPEG3 ist übrigens falsch. MP3 wurde hauptsächlich am deutschen Fraunhofer-Institut für integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen entwickelt. Aber auch die Firma Thomson Multimedia hält Patente dazu. MP3 hat den Umgang mit digitaler Musik revolutioniert, insbesondere im Zusammenhang mit dem Aufkommen von Filesharing-Systemen und tragbaren Musikplayern wie dem ipod. MP3 ist etwas in die Jahre gekommen, denn die Forschung dazu begann bereits wurden die ersten Patente angemeldet, und 1992 wurde MP3 von der ISO und dem MPEG-Forum als Audiokompressionsstandard anerkannt. Der MP3- Codec findet keinen Einsatz bei der MPEG-Videokompression, sondern wurde als reiner Audiocodec entwickelt. Jedoch können andere Videoformate (digitale) insbesondere bei Nutzung von AVI-Videodateien oder Matroska als Containerformat MP3 als Kompression für ihre Tonspur einsetzen. Trotz seiner grauen Haare ist der Codec nach wie vor aktuell bzw. kann noch mithalten. Aufgrund der riesigen Zahl an vorhandenen MP3-Musikdateien, vieler hochwertiger MP3-unterstützender Programme und Hardware-Musikplayer ist MP3 immer noch das Audioformat der Wahl für die meisten Anwender. Die Musikindustrie ärgert sich vermutlich darüber, dass die Technik anfangs Entwicklern frei zur Verfügung gestellt wurde. Wer auf Basis der MP3-Spezifikationen einen eigenen MP3-Encoder erstellen wollte, brauchte lange keine Lizenzgebühren zu zahlen. Das hat sich geändert, mittlerweile werden hohe Lizenzgebühren verlangt. Das gilt auch für die kommerzielle Verwendung von MP3-Tondateien in jeder Art. Wer die Tonspur in Videos z. B. mit MP3 komprimiert und kommerziell verkauft, müsste dafür eigentlich hohe Lizenzgebühren bezahlen! Die freie Verfügbar-

5 92 Audioformate (MP3 & Co.) keit der Spezifikationen hat zum Erfolg von MP3 beigetragen. So richtig los ging es aber erst ab 1997, seitdem die Leistungsfähigkeit üblicher PCs ausreicht, um die rechenintensive Erstellung von MP3s bewältigen zu können. Das Abspielen (Dekodieren) ist aber so einfach, dass auch ganz alte PCs oder einfache, preiswerte Abspielgeräte damit klarkommen. Freeware-Tipps MP3-Tools und -Encoder: Aufgrund seiner großen Verbreitung gibt es zu keinem Audioformat so viele ausgereifte Tools, Encoder und interessante Zusatzprogramme wie zu MP3. Eine Empfehlung der wichtigsten können Sie der unteren Tabelle entnehmen. Im Internet findet man natürlich noch Hunderte weitere. Bei den Encodern gilt es zu beachten, dass ursprünglich der Original-Fraunhofer-Codec lange als der beste galt. Mittlerweile hat sich das aber geändert (weil an ihm auch nicht mehr gearbeitet wird). Ein stark beschnittener Frauenhofer-MP3-Codec (Enkodierungen bis zu inakzeptablen 56 KBit/s) war schon in früheren Windows-Versionen enthalten. Mit dem Windows Media Player in Version 10 oder 11 erhält man eine unbeschnittene Version des Frauenhofer-Codecs, mit der man Audio-CDs rippen/grabben kann. Anderen Programmen steht er aber ohne komplexere Eingriffe ins System erst einmal nicht zur Verfügung. Das ist aber nicht nötig, denn der mittlerweile anerkanntermaßen beste MP3-Encoder ist das Produkt des Open-Source-Projekts LAME (vgl. Tabelle). Primär handelt es sich nicht direkt um einen fertig nutzbaren Encoder ( LAME Ain t an MP3-Encoder ), da auf der offiziellen Projektseite aus Lizenzgründen keine Binärdateien zum Download angeboten werden. Aber diese findet man leicht an anderer Stelle (siehe Tabelle). Anschließend lässt sich die fertige LAME-DLL- oder -EXE-Datei in Programme wie einen Ripper/Grabber (EAC) einbinden (vgl. Abb. unten). Einstellungen zum Einbinden des LAME-MP3-Encoders (siehe oberen Freeware-Tipp) im Audio-CD-Ripper EAC (unter Vista x64). Entscheidend sind die Angaben unter Zusätzliche Kommandozeilen Optionen. Die optimalen Parameter kann man der Webseite wiki.hydrogenaudio.org/index.php?title=lame entnehmen und über die Zwischenablage in die Eingabezeile kopieren.