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Gefälschte Bitraten enttarnen

Wie man qualitativ schlechte Audiodateien unabhängig von der angegebenen Bitrate aufspürt
Für ganz eilige: http://fakinthefunk.net



Einleitung und Motivation

Wenn man ein Lied mit 320 kbit/s von der CD in das MP3-Format rippt, dann wird die MP3-Datei nicht nur deutlich größer als wenn man nur mit 128 kbit/s codiert – sondern sie klingt auch wesentlich besser.

Also sind 320 kbit/s ein Grant für maximalen Audiogenuss? Prinzipiell schon, wenn die Quelle denn tatsächlich eine CD oder ein ähnlich hochwertiges Medium war.

Leider verbietet es einem niemand, eine 128 kbit/s MP3-Datei noch einmal mit höherer Bitrate zu codieren. Das ist natürlich gemein, denn die Datei-Eigenschaften zeigen dann zwar 320 kbit/s an – die Qualität ist jedoch mitnichten besser geworden. Im Gegenteil: Die Qualität leidet eher unter einer erneuten Codierung, da eine Kompression in das MP3-Format nicht verlustfrei ist. Die bei der Komprimierung auf 128 kbit/s verloren gegangenen Informationen lassen sich nicht wieder rekonstruieren! Es ist sogar noch schlimmer, denn beim erneuten Komprimieren gehen nochmals Daten verloren…

Es soll Leute geben, die z.B. über ***tube ein Lied herunterladen (nach dem Motto: "Kling doch gar nicht so schlecht!"), dann feststellen, dass es ja nur 32 kbit/s sind und sich erhoffen, durch neues Komprimieren auf 320 kbit/s ein besseres Klangbild zu erhalten.

Aber nicht nur das Recodieren stellt eine Falle dar. Selbst bei gekauften Audiodateien, die mit 320 kbit/s ausgeliefert werden, kann man sich seiner Sache nicht sicher sein. Ich selbst habe schon von namhaften Anbietern Musikdateien gekauft, auf denen zwar 320 kbit/s drauf stand – drin waren aber nur 192 kbit/s…

Lösungsansatz

Wie kommt man solchen "Blendern" nun auf die Schliche?

Im einfachsten Fall hört man sich die Datei mit gutem Equipment an. Der Unterschied zwischen 128 kbit/s und 320 kbit/s ist selbst mit meinen wahrlich nicht guten Ohren deutlich zu hören. Aber bei mehreren hundert Liedern kostet das eine Unmenge an Zeit und Nerven.

Alternativ kann man sich auch das Frequenzspektrum anschauen. Denn je geringer die Bitrate, desto weniger werden die hohen Frequenzen abgebildet. Die Bandbreite einer 128 kbit/s MP3-Datei wird üblicherweise auf etwa 15  kHz begrenzt. Die 320 kbit/s Version hingegen geht deutlich über 20 kHz hinaus [1,2].

Zur Veranschaulichung die Spektralanalyse ein und derselben Audiodatei in drei Versionen: Einmal mit 320 kbit/s, dann mit 128 kbit/s und schlussendlich die 128 kbit/s Variante, die nachträglich nochmals mit 320 kbit/s codiert wurde.

320 kbit/s 128 kbit/s gefälschte 320 kbit/s


Implementierung

Jetzt braucht man also nur noch ein Tool, das für alle Titel eine solche Spektralanalyse durchführt und die tatsächliche Bitrate ermittelt?

Ganz  so einfach ist es leider nicht, denn man kann aus dem Frequenzspektrum alleine die tatsächliche Bitrate nicht exakt ermitteln [2] – wohl aber die Maximalfrequenz (Begrenzung der Bandbreite). Über diesen Wert kann man dann zumindest grob abschätzen, was denn vermutlich die tatsächliche Bitrate gewesen sein könnte.

Genau hier setzt AudioExpert [3] an. Über einen Suchlauf (Menü "Suchen > Korrigierte Bitrate berechnen") analysiert AudioExpert 45 Sekunden ab dem vorderen Viertel der Lieder und ermittelt (fehlertolerant) die maximale Frequenz. Danach die (großzügig) geschätzte Bitrate. Ist diese kleiner als der angegebene Wert, so sollte man sich diese Datei einmal genauer anschauen.
Wer nur schnell die Dateien analysieren mag und die vielen anderen Funktionen von AudioExpert nicht braucht, sollte sich das Tochterprojekt "Fakin' The Funk?" anschauen! [4]

Über den Filter "Ansicht > Zeige nur Titel mit potenziell falscher Bitrate" können diese Kandidaten explizit angezeigt werden. Per "Datei > Frequenzspektrum anzeigen" (auch per rechte-Maus-Taste möglich) ist eine eingehende Analyse möglich. Es ist auch möglich, zwei Dateien zu markieren. Die Spektren werden dann untereinander dargestellt.

Hat sich AudioExpert geirrt, kann man den Fund über "Bearbeiten > Korrigierte Bitrate zurücksetzen" aus der Trefferliste entfernen.

Beim Importieren von Musikdateien kann AudioExpert dieses Verfahren ebenfalls anwenden und so das Überschreiben einer vorhandenen Datei mit einer vermeintlich besseren Version verhindern. Hierbei werden die Maximalfrequenzen verglichen, nicht die Bitraten. Da beide Dateien mit demselben Algorithmus bewertet werden, ist der absolute Wert irrelevant.  Die Wahrscheinlichkeit eines Qualitätsverlusts sinkt hierdurch enorm.

Im Dialog "Extras > Dubletten des letzten Imports überprüfen" kann man auf Knopfdruck die Frequenzspektren beider Dateien anzeigen lassen und die Entscheidung von AudioExpert bei Bedarf korrigieren.

Weblinks

[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Mp3
[2] http://www.briandalessandro.com/about/publications/2009_ACM_MMSEC.pdf
[3] http://www.udse.de
[4] http://fakinthefunk.net

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