Du hast sicherlich schon einmal Begriffe wie ‘320 kbps’ oder ‘192 kbps’ im Zusammenhang mit verschiedenen Audio-Dateiformaten wie MP3 gesehen. Diese bezeichnen die “Bitrate” der Audio-Datei. Aber was genau bedeutet das? In diesem Artikel tauchen wir tief in das Thema ein und erklären dir alles, was du wissen musst. Welches Format ist das beste für den Export? Was sind die klanglichen Unterschiede? Wie maximierst du die Qualität und vieles mehr. Tauche ein und werde ein Meister der Bitrate!
Was ist die Bitrate und warum ist sie wichtig?
Die Bitrate ist ein Begriff, der sowohl in der Informatik als auch in der Telekommunikation verwendet wird. In der Telekommunikation gibt die Bitrate die Geschwindigkeit des Datentransfers an. In der Multimedia-Welt wird die Bitrate verwendet, um festzustellen, wie viele Daten in einer Sekunde eines digitalen Mediums wie Audio oder Video codiert sind.
Mehr Daten bedeuten mehr Details, daher sorgt eine höhere Bitrate für eine bessere Klang- oder Bildqualität.
Es gibt zwei Hauptarten von digitalen Audioformaten:
- Lossy (verlustbehaftet)
- Lossless (verlustfrei)
Der Hauptunterschied zwischen den beiden liegt in der Qualität und der Dateigröße.
Lossless-Formate wie WAV sind unkomprimiert, das bedeutet, dass sie während des Kodierungsprozesses keine Daten verlieren und daher eine außergewöhnliche Klangqualität bieten können, da sie alle tonalen Eigenschaften des aufgenommenen Klangs genau wiedergeben können.
Darüber hinaus gibt es verlustfreie Formate wie FLAC, die jedoch auf eine Weise komprimiert sind, die nicht zu Datenverlust führt.
Auf der anderen Seite sind verlustbehaftete Formate wie MP3 stark komprimiert und verlieren daher eine erhebliche Menge an Daten während des Kodierungsprozesses, was zu einer Verschlechterung der Klangqualität führt.
Ein großer Vorteil von verlustbehafteten Formaten besteht jedoch darin, dass sie wesentlich weniger Speicherplatz benötigen als verlustfreie Formate wie unkomprimierte WAV-Dateien. Das macht sie ideal für den Austausch von Dateien oder das Streaming. Aus diesem Grund spielte das MP3-Format eine bedeutende Rolle bei der Verbreitung von Musikpiraterie.
Wie du dir vielleicht schon gedacht hast, haben verlustfreie Audio-Dateien eine höhere Bitrate, während verlustbehaftete Dateien eine niedrigere Bitrate haben, da sie pro Sekunde weniger Daten speichern.
Die Maßeinheit, die wir für die Bitrate verwenden, ist Bit pro Sekunde (bit/s oder bps). Dies kann in verschiedene Formate umgewandelt werden, wie Mbit/s (Megabit pro Sekunde) oder Gbit/s (Gigabit pro Sekunde). Für Audio verwenden wir Kilobit pro Sekunde (kbit/s oder kbps). Es ist wichtig, kilobit pro Sekunde nicht mit Kilobyte pro Sekunde (KBps) zu verwechseln!
Kannst du den Unterschied zwischen 64, 128, 192, 256 und 320 kbps hören?
Je höher die Bitrate einer Audio-Datei ist, desto mehr Informationen enthält sie pro Sekunde. Das bedeutet, dass du mehr Details hörst, wenn die Klangtreue zunimmt. Die Instrumente klingen klarer, da es mehr Hochfrequenzen, einen größeren Dynamikumfang und weniger Verzerrungen und Artefakte gibt.
Eine niedrigere Bitrate bedeutet weniger Klangtreue. Wenn du dich den niedrigsten Bitraten näherst, normalerweise unter und über 64 kbps, wirst du die Eigenschaften erkennen, die oft mit einem Sound in Lo-Fi-Qualität wie mangelnde Höhen, übermäßigen Mitteltonbereich, Überkomprimierung und Verzerrung verbunden sind.
Es versteht sich von selbst, dass Personen mit fortgeschrittenen Gehörfähigkeiten, wie Toningenieurinnen und Audiophilen, die Unterschiede leichter bemerken werden.
Das allgemeine Publikum ist es jedoch nicht gewohnt, High-Resolution-Audio zu hören, da die meisten Menschen heutzutage Musik auf Streaming-Plattformen wie Spotify hören, die Musik mit einer niedrigeren Bitrate von 24 bis 320 kbit/s streamen.
Davon abgesehen bieten bestimmte Streaming-Plattformen wie Tidal Abonnementpläne an, mit denen du Musik mit höheren Bitraten wie 1411 kbit/s oder sogar 9217 kbit/s streamen kannst.
Es ist wichtig hinzuzufügen, dass die Frage, ob du den Unterschied zwischen den verschiedenen Bitraten hören kannst oder nicht, stark von der Hörsituation und dem Medium abhängen kann, das du zur Wiedergabe der Audio-Datei verwendest.
Wenn du beispielsweise Musik mit billigen Kopfhörern oder über die Lautsprecher deines Telefons hörst, wirst du höchstwahrscheinlich keinen großen Unterschied bemerken, da diese Medien oft eine sehr schlechte Klangqualität aufweisen. Wenn du jedoch Musik über hochwertige Studio-Monitore oder Studio-Kopfhörer hörst, wird der Unterschied sehr deutlich sein.
Welche MP3-Bitrate ist am besten zum Hören?
Die Unterschiede wirst du in hochwertigen Systemen hören können. Wenn du nur mit Apple EarPods hörst, wirst du wahrscheinlich keinen großen Unterschied feststellen können.
Es hängt auch von deinem Datentarif oder dem Speicherplatz auf deinem Gerät ab. Du kannst viel mehr 128-kbps-MP3s auf deinem Gerät speichern, und auch beim Streaming sparst du viel mehr Daten. Hohe Qualität hat einen Preis, und wenn du dein Handy benutzt, wirst du wahrscheinlich keinen großen Unterschied feststellen können.
Kann ich MP3-Dateien in meinen Produktionen verwenden?
In der Musikproduktion versuchen wir, hochwertige Audioformate zu verwenden, um das bestmögliche Klangergebnis zu erzielen. Verlustfreie Formate stellen sicher, dass wir von Anfang an mit hochwertigen Klangaufnahmen arbeiten, die das Originalsignal genau darstellen.
MP3-Dateien haben bereits eine Komprimierung angewendet, was eine Reihe von Problemen verursacht: Sie haben einen geringeren Dynamikumfang, weniger Hochfrequenzen, weniger Details und sie verzerren oft. Mit anderen Worten, sie hören sich bereits verarbeitet an.
In der Musikproduktion möchten wir mit hochwertigen Rohaufnahmen arbeiten, um unsere eigene Verarbeitung später anwenden zu können. Wenn du eine bereits verarbeitete Spur weiterverarbeitest, erzielst du nicht die gleichen Ergebnisse.
Darüber hinaus werden professionelle Audio-Ingenieure, die deine Songs mischen oder mastern sollen, nicht einmal MP3-Dateien akzeptieren. Bis heute sind WAV und AIFF die branchenüblichen Dateiformate für die Musikproduktion.
Ein verlustfreies Format kann immer in ein verlustbehaftetes Format konvertiert werden. Andersherum ist dies jedoch nicht möglich.
Du kannst MP3s in der Musikproduktion verwenden, aber es ist ratsam, dies zu vermeiden. Mit zusätzlicher Komprimierung benötigst du möglicherweise mehr “Dithering”, um Quantisierungsverzerrungen zu vermeiden.
Wie berechnet man die Bitrate?
Um zu verstehen, wie die Bitrate berechnet wird, müssen wir zuerst wissen, was die Abtastrate (“Sample Rate”) und die Bit-Tiefe sind.
Sprechen wir zuerst über die Abtastrate!
Um den mit einem Computer aufgenommenen Ton wiedergeben zu können, muss das eingehende analoge Signal in digitale Daten umgewandelt werden.
Dies wird als Analog/Digital-Wandlung (ADC) bezeichnet. Anschließend müssen die digitalen Daten wieder in ein analoges Signal umgewandelt werden, das wir auf unseren Lautsprechern abspielen können. Dies wird als Digital/Analog-Wandlung (DAC) bezeichnet.
Die Audio-Schnittstelle ist dafür verantwortlich, sich um diese Prozesse zu kümmern, und die Verwendung einer digitalen Audio-Schnittstelle kann während des Aufnahmeprozesses oft zu Latenzproblemen führen.
Um das analoge Signal wiederherzustellen, muss der Wandler der Schnittstelle eine Vielzahl von Schnappschüssen des Signals messen und aufnehmen. Die Abtastrate bestimmt, wie viele dieser Schnappschüsse der Wandler in einer Sekunde aufnimmt und wird in der Einheit Hertz (Hz) gemessen.
Eine höhere Abtastrate nimmt mehr Schnappschüsse auf, was eine genauere Rekonstruktion des analogen Signals ermöglicht.
Die Abtastrate für CD-Qualität beträgt 44,1 kHz. Dies war viele Jahre lang der Standard in der Musikproduktion. Heutzutage sind jedoch Abtastraten von 48 kHz und sogar höher noch beliebter, hauptsächlich aufgrund des Aufstiegs von hochauflösendem Musik-Streaming und der abnehmenden Beliebtheit des CD-Formats.
In den meisten DAWs ist die Standardabtastrate 44,1 kHz, und du solltest niemals eine Abtastrate verwenden, die niedriger ist als diese.
Der Grund dafür liegt im menschlichen Hörbereich. Das menschliche Ohr kann nur Klänge zwischen 20 und 20.000 Hz (20 kHz) hören.
Gemäß dem Nyquist-Theorem müssen die einzelnen Zyklen einer analogen Wellenform an mindestens zwei verschiedenen Positionen abgetastet werden, um das analoge Signal in digitaler Form genau wiederzugeben. Wenn dies nicht geschieht, kann der Wandler die Wellenform nicht genau rekonstruieren und könnte die Frequenz fälschlicherweise für eine völlig andere halten. Dies wird als Aliasing bezeichnet. Wenn wir also eine Frequenz von 20 kHz abtasten möchten, muss die Abtastrate mindestens 40 kHz betragen. Wenn du eine Abtastrate von 44,1 kHz anstelle von 40 kHz verwendest, kannst du Aliasing verhindern. Durch Erhöhen der Abtastrate minimierst du das Risiko von Aliasing noch weiter.
Sehr hohe Abtastraten, z. B. 192 kHz, werden hauptsächlich in der Klanggestaltung eingesetzt, insbesondere bei der Verwendung von Effekten wie Zeitdehnung oder Tonhöhenverschiebung, die durch das Abspielen der Samples mit langsamerer Geschwindigkeit erreicht werden. Diese Effekte erzeugen viele unangenehme Artefakte, daher wird eine höhere Abtastrate verwendet, um ein natürlicher klingendes Ergebnis zu erzielen.
Lassen Sie uns nun über die Bit-Tiefe sprechen! Die Bit-Tiefe bestimmt, wie viele Bits ein einzelnes Sample enthält.
Dies wird zur Messung des Dynamikbereichs des Signals verwendet. In diesem Zusammenhang beschreibt der Dynamikbereich den Unterschied zwischen dem Rauschpegel und dem lautesten möglichen Pegel, den wir aufnehmen können, bevor es zu digitalen Übersteuerungen kommt.
- 1 Bit entspricht einem Dynamikbereich von 6 dB.
- 16 Bit entspricht 96 dB (16 x 6) Dynamikbereich.
- Heutzutage wird eine Bit-Tiefe von 24 Bit pro Sample verwendet, was 144 dB Dynamikbereich ermöglicht. Dies ist die am häufigsten verwendete Bit-Tiefe.
Nun, da wir wissen, was die Abtastrate und die Bit-Tiefe sind, können wir die Bitrate berechnen. Nehmen wir die Bitrate einer CD als Beispiel.
CD-Qualitätsaudio wird immer mit 44,1 kHz abgetastet, und die Bit-Tiefe beträgt immer 16 Bit.
Wenn entweder die Abtastrate höher als 44,1 kHz oder die Bit-Tiefe über 16 Bit liegt, wird das Audio als High-Resolution-Audio betrachtet.
Wie berechnet man mit der Bitrate die Größe einer Audio-Datei?
Wie bereits erwähnt, benötigen Audio-Dateien mit niedrigeren Bitraten wesentlich weniger Speicherplatz als solche mit höheren Bitraten. Wenn wir die Bitrate einer Audio-Datei kennen, können wir auch die Größe der Datei berechnen.
Nehmen wir die Größen von zwei Audio-Dateien mit niedrigen und hohen Bitraten als Beispiel.
Beispiel 1: Eine 3-minütige MP3-Datei mit einer Bitrate von 320 kbps
- 1 Kilobit = 1000 Bit
- 1 Byte = 8 Bit
- 1 Kilobyte = 1000 Byte = 8000 Bit = 8 Kilobit
- 320 Kilobits pro Sekunde = 40 Kilobytes pro Sekunde
- 40 Kilobytes x 3 Minuten (180 Sekunden) = 7200 Kilobytes = 7,2 Megabytes
Beispiel 2: 3 Minuten High-Resolution-Audio (96 kHz, 24 Bit) mit einer Bitrate von 4608 kbps
- 4608 Kilobits pro Sekunde = 576 Kilobytes pro Sekunde
- 576 Kilobytes x 180 Sekunden = 103680 Kilobytes = 103,68 Megabytes
Obwohl dies auf den ersten Blick nicht nach viel aussieht, da wir nur von Megabytes sprechen, kann der Größenunterschied drastisch sein, wenn du zahlreiche High-Resolution-Audio-Dateien exportieren möchtest. Darüber hinaus kann dies sich auch erheblich auf die Geschwindigkeit des Streamings, Exports und des Dateiaustauschs auswirken. Deshalb nutzen viele Musik-Streaming-Dienste niedrigere Bitraten.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Bitrate in der digitalen Audio-Welt verwendet wird, um die Menge der in jeder Sekunde einer Audio-Datei codierten Daten zu beschreiben. Audio-Dateien mit höheren Bitraten haben eine bessere Klangqualität, benötigen jedoch mehr Speicherplatz. Verlustfreie Audioformate wie WAV sind unkomprimiert und haben höhere Bitraten, während verlustbehaftete Formate wie MP3 stark komprimiert sind und eine niedrigere Bitrate haben und daher eine geringere Klangqualität aufweisen. Es ist in Ordnung, verlustbehaftete Formate für das Hören und den Dateiaustausch zu verwenden, jedoch solltest du in deinen Produktionen nur mit verlustfreien Formaten wie WAV arbeiten.
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