Audioformaten

Door: Richard Veenstra | 13 augustus 2012 17:08

Apple

Inhoudsopgave

  1. Inleiding
  2. pagina 2
  3. pagina 3
  4. pagina 4

In dit artikel komen de verschillende audioformaten aan bod. We leggen u uit wat het verschil is tussen gecomprimeerde en ongecomprimeerde formaten en hoe dit de geluidskwaliteit beïnvloedt. Ook komt u te weten wat bitrates, bitdieptes en sample frequenties precies zijn en waar u op moet letten als u cd's wilt importeren in iTunes of als u digitale muziek wilt aanschaffen op het internet.

Audiobestanden kunnen worden onderverdeeld in drie groepen: ongecomprimeerde audio, gecomprimeerde 'lossless' audio en gecomprimeerde 'lossy' audio. De beste resultaten behaalt u uiteraard met ongecomprimeerde audioformaten, maar deze bestanden zijn redelijk groot. Hoe groot hangt af van de samplefrequentie, de bitdiepte en, of een bestand mono of stereo is. Om dit te begrijpen, geven we u even een korte audiocursus. Geluid is eigenlijk één lange golfvorm. Als u een opgenomen muziekstuk extreem zou vergroten, ziet u een enorm lange lijn die van boven naar beneden golft en weer terug naar boven. Hoe deze golfvorm zich in de tijd beweegt, bepaalt het geluid dat u hoort. De samplefrequentie zegt iets over de kwaliteit waarmee het geluid is opgenomen. Des te hoger de waarde, des te beter de kwaliteit is. Cd-kwaliteit is 44.100 Hertz; dit betekent dat er 44.100 keer per seconde een sample is genomen van de geluidsbron. Als u bijvoorbeeld uw stem met een microfoon zou opnemen met een digitaal opnameapparaat of computer en u het op 44.100 Hertz (oftewel 44,1 kHz) instelt, dan neemt het apparaat 44.100 keer per seconde een sample van uw stem op. Met deze samples reconstrueert het digitale apparaat dan een golfvorm die u als digitaal audiobestand kunt opslaan. Een tweede kwaliteitsindicatie is het aantal bits waarmee een opname is opgenomen. Deze waarde wordt meestal aangegeven met bitdiepte of 'bit depth' en moet niet verward worden met bitrate. Dit geeft aan hoeveel bits er worden gebruikt om één sample op te nemen; bitdiepte kunt u daarmee zien als een opnameresolutie. Cd-kwaliteit kent een bitdiepte van 16 bit, dvd's kunnen 24bit-audio aan. Des te hoger de bitdiepte, des te groter het bestand.

Een extreem uitvergrote golfvorm.

De derde factor die bepaalt hoe groot een ongecomprimeerd audiobestand wordt, is of er één of twee kanalen aan informatie worden op geslagen in een bestand. Een monobestand bestaat uit slechts één kanaal; dit betekent dat op beide luidsprekers exact hetzelfde wordt weergegeven. Een stereobestand bestaat uit twee samengevoegde kanalen, één voor links en één voor rechts. In een stereomuziekbestand kunt u bijvoorbeeld links een gitaar horen, terwijl een zangstem alleen op de rechterluidspreker is te horen. Deze drie factoren bepalen hoe groot het uiteindelijke bestand is. Een tweekanaals (dus stereo) bestand op 16 bit van één minuut dat op 44.100 Hertz is opgenomen, kost u 10,1 megabyte harde schijfruimte. Als dit bestand mono zou zijn, zou het slechts één kanaal bevatten en daarmee 5,05 megabyte kosten. Een halvering van de samplefrequentie zorgt voor erg veel kwaliteitsverlies, maar halveert het bestand nog eens qua grootte. Als u de drie factoren met elkaar vermenigvuldigt, weet u de bitrate van een ongecomprimeerd bestand. Het bestand (stereo, 16 bit, 44.100 Hertz) heeft een bitrate van 44.100 x 16 x 2 = 1.411.200 bits per seconde, oftewel 1411,2 kbit/s.

In deze tabel ziet u het verschil in bestandsgrootte van verschillende ongecomprimeerde audiobestanden.

Kbit/s bij mp3-bestanden

De kwaliteit van een mp3-bestand wordt grotendeels bepaald door de bitrate. Deze wordt aangegeven in kilobit per seconde (ook wel kbit/s of kbps). Omdat harde schijfruimte niet meer zo'n probleem is voor de meeste mensen, bieden de meeste webwinkels digitale muziek aan als 256- of 320 kbit/s-bestanden. Voor de meeste mensen is dit een acceptabele muziekkwaliteit. Websites als Grooveshark bieden soms bestanden met een lagere kwaliteit aan, maar bij bestanden van 128 kbit/s zijn toch redelijk wat 'artefacten' (onbedoelde bijgeluiden) te horen. Doordat de audio zo heftig gecomprimeerd wordt, moeten sommige frequenties in de muziek het ontgelden. Of dat voor u een probleem is, kunt u alleen zelf bepalen en het heeft ook zeker te maken met de luidsprekers waarop u de muziek luistert. Een bestand van 128 kbit/s kan op een laptop met kleine luidsprekertjes best aardig klinken, maar op een high-end hi-fi-systeem klinken de bassen zompig en mist u de lage subfrequenties. Omdat de bitrate een optelsom is van sample frequentie, bitdiepte en kanalen, klinkt een mono mp3-bestand op 128 kbit/s (CBR) net zo goed als een stereo mp3-bestand op 256 kbit/s (CBR). Dit komt doordat er slechts één kanaal wordt gecodeerd in plaats van twee kanalen. Het mono-bestand zal de helft van de ruimte van het stereo 256 kbit/s-bestand innemen.

1. Lossless compressie

Net als bij foto- en videoformaten kunnen audiobestanden gecomprimeerd worden om ruimte te besparen. Een bekend formaat is bijvoorbeeld mp3. Er bestaan twee varianten van compressie. De eerste variant is lossless compressie. Deze vorm van compressie bekijkt of er bijvoorbeeld ruimte bespaard kan worden door patronen in de golfvorm te herkennen en onnodige data te verwijderen, denk bijvoorbeeld aan stiltes. Een ongecomprimeerde opname van een minuut stilte kost net zoveel ruimte als een opname van een orkest. Door het bestand lossless te comprimeren, zal de opgenomen minuut stilte geen ruimte meer in beslag nemen. Het voordeel van lossless compressie is dat er niet aan kwaliteit wordt ingeboet, de gecomprimeerde versie van het bestand zal exact zo klinken als het originele, ongecomprimeerde bestand. Het nadeel is dat er soms niet heel veel winst te behalen valt qua grootte. Afhankelijk van wat er aan data verwijderd kan worden, levert lossless compressie een winst op van zo'n 40 à 50 procent. Bekende lossless-formaten zijn bijvoorbeeld flac en Apple Lossless.

Met lossless compressie blijft de golfvorm intact. Boven de originele stereogolfvorm, onder de lossless stereogolfvorm.

Cd's digitaliseren met iTunes

Als u uw hele cd-collectie wilt digitaliseren, kunt u hiervoor bijvoorbeeld iTunes gebruiken. iTunes slaat bestanden standaard op in het lossy aac-formaat, maar hierdoor verliest u wel een hoop kwaliteit. Om geen kwaliteit te verliezen, maar toch ruimte te besparen, kiest u dan beter voor het Apple Lossless-formaat. In iTunes gaat u naar Bewerken / Voorkeuren en vervolgens klikt u op Importinstellingen. Achter Importeren met selecteert u Apple Lossless-codering en achter Instelling hoeft u niks in te stellen. Als u een bekraste cd importeert, kunt u het vinkje voor Foutcorrectie gebruiken bij lezen audio-cd's nog selecteren. Dit kost wel wat meer tijd. Klik op OK om de instellingen op te slaan.

Kies voor de Apple Lossless-codering voor ruimtebesparing, zonder dat u kwaliteit verliest.

2. Lossy compressie

Lossy compressie benadert compressie vanuit een andere hoek. Deze vorm van compressie snoept daadwerkelijk informatie uit de golfvorm om het bestand compacter te maken. Gevolg is dat de golfvorm wordt veranderd en dus anders gaat klinken. Het grote voordeel is dat hiermee wel enorme ruimte bespaard kan worden, een lossy gecomprimeerd bestand kan wel 80 tot 95 procent ruimte besparen.

Omdat u zelf kunt kiezen hoeveel weggesnoept mag worden van de golfvorm, varieert de ruimtebesparing. Bij de meeste lossy-formaten bepaalt u de uiteindelijke kwaliteit aan de hand van de bitrate. Een hogere bitrate betekent een betere kwaliteit.

Een veelvoorkomende bitrate van mp3-bestanden op internet is 128 kbit/s. In vergelijking met de bitrate van een ongecomprimeerd bestand op cd-kwaliteit (1411,2 kbit/s) is dit dus beduidend lager. Het bestand is daardoor wel elf keer kleiner. De meeste lossy-formaten gaan tot een compressie van 320 kbit/s. Dit is een goede kwaliteit voor de meeste mensen, al hoort u wel degelijk een verschil met een ongecomprimeerd bestand als u thuis een heel goede stereo-installatie hebt staan. Omdat lossy-compressie data gewoon weggooit, heeft het geen zin om een slecht mp3-bestand op te slaan als ongecomprimeerd bestand. De kwaliteit blijft net zo slecht, alleen de benodigde ruimte wordt groter.

Met lossy compressie wordt de golfvorm daadwerkelijk aangetast. Bovenaan het originele stereobestand, onderaan het stereobestand met heftige mp3-compressie. De onderste twee lijnen hebben duidelijk andere rondingen dan de bovenste twee, dit geeft aan dat de golfvormen enorm zijn aangetast.

CBR en VBR

Een mp3- of ander lossy-bestand kan een constante of variabele bitrate hebben. Met een constante bitrate (CBR) wordt het gehele bestand op dezelfde bitrate gecomprimeerd. Het voordeel hiervan is dat u precies weet hoe groot het bestand wordt en er een constante kwaliteit wordt gegenereerd. Een nadeel is dat sommige passages van een muziekstuk misschien wel een lagere bitrate kunnen krijgen om nog goed te klinken. Deze worden met een constante bitrate dan toch op een hoge bitrate gecomprimeerd. Met een variabele bitrate (VBR) zoekt de codeersoftware naar de beste kwaliteit. Als gevolg kan het coderen iets langer duren en de grootte van het bestand kleiner of groter uitvallen.

Een variabele bitrate kan voor een groter of kleiner bestand zorgen. Ook de bitrate, hier audiobitsnelheid genoemd, kan anders uitvallen. Links het CBR-bestand van 3,2 MB en 192 kbit/s, rechts het VBR-bestand van 4 MB en 235 kbit/s.