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Lastquellen für Audio-Verkehr
5.2.2 Lastquellen für Audio-Verkehr
Für die Speicherung und Verarbeitung von Audiodaten, genauer Musikdaten, hat sich unter
anderem der CD-Standard, der mit einer Abtastrate von 44,1 kHz und einer Quantisierung von
16 Bit arbeitet, durchgesetzt. Die aus diesen Werten resultierende Datenrate ergibt sich zu 705,6
kBit/s. Der zweite defacto-Standard ist Digital Audio Tape (DAT), der wahlweise mit 32 kHz
oder 48 kHz abtastet. Auch hier wird mit 16 Bit quantisiert, so daß sich ein Datenstrom von 512
kBit/s bzw. von 768 kBit/s ergibt. Diese Werte gelten je Musikkanal, was bei Stereosignalen zu
einer Verdoppelung der benötigten Bandbreiten führt.
Als Standard zur Audiokodierung bzw. Audiokompression sind MPEG1 [23], [69] bzw. MPEG2
von der International Standardization Organization in Zusammenarbeit mit International Electrotechnical
Commission (ISO/IEC) verabschiedet worden.
Die Grundidee besteht darin, die benötigten Datenmengen zu reduzieren, ohne die subjektiv hörbare
Qualität zu verschlechtern. MPEG nutzt dazu Eigenschaften des menschlichen Gehörs.
Durch sogenannte psychoakustische Modelle wird die Kodierung des Musiksignals gesteuert,
siehe Abbildung 5-25.
Die Kompression erfolgt durch Transformation des Audiosignals vom Zeitbereich in den Frequenzbereich
durch eine Fast Fourier Transformation (FFT). Zusätzlich wird das transformierte
Signal in 32 disjunkte Frequenzbänder zerlegt. Diese Quantisierung wird durch psychoakustische
Modelle gesteuert.
unkomprimierter
Audio-Strom
Zerlegung
in 32
Frequenz
bänder
Abbildung 5-25 MPEG-Audio-Kodierung
psychoakustisches
Modell
Dabei werden Maskierungseffekte genutzt. Unter einem Maskierungseffekt versteht man, daß
leise Töne durch vorherige laute Töne in einem ähnlichen Frequenzspektrum überdeckt werden
und somit vom menschlichen Gehör nicht wahrgenommen werden. Zusätzlich werden in jedem
Frequenzband die Rauschpegel bestimmt. In Bändern mit hohem Rauschanteil kann mit geringerer
Auflösung quantifiziert werden. Durch diese Maßnahmen können die benötigten Bandbreiten
im Verhältnis 1:6 bis 1:7 reduziert werden, ohne daß subjektive Qualitätseinbußen auftreten.
Im MPEG-Standard sind drei verschiedene Qualitätsstufen definiert worden, die dort als Layer
bezeichnet werden. Mit jeder Stufe steigt der Kodieraufwand und damit die zeitliche Verzögerung,
die das Signal im Kodierer erfährt. Gleichzeitig sinkt die benötigte Bandbreite, um Signale
mit derselben Qualität zu übertragen, bzw. bei gleicher Bandbreite steigt die Signalqualität.
Quantisierung
steuert
komprimierter
Audio-Strom
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