Anfängerfragen zu Kennzahlen bei digitaler Musik

Du kannst es dir mit den beiden Werten etwa vorstellen, als würdest du dein Lied in ein Koordinatensystem eintragen. Dabei entspricht die X-Achse der Spielzeit. Da diese bei nahezu jedem Lied unterschiedlich ist, gibt man statt einer absoluten Anzahl an Datenpunkten einfach die Datenpunkte pro Sekunde an. Das entspricht deiner Samplingfrequenz (in Hertz). Die Y-Achse kennzeichnet den Pegel der Musik bzw. die entsprechende Amplitude. Dazu wird die Speichergenauigkeit in Bit angegeben. Bei 16 Bit sind das also 65536 unterschiedliche Auslenkungen.

Die Zahl bei MP3 ist eine Datenrate, also Die Datenmenge, die bei einem Lied pro Sekunde "fließt". Bei unkomprimierten Quellen lässt sich das wie folgt berechnen: Anzahl der Kanäle * Samplingfrequenz * Abtasttiefe. Das ergibt bei einer CD 1411 kBit/s. Das geht bei komprimierten Quellen so leider nicht mehr. Gerade bei Flac ist diese Zahl nichtsaussagend, weil es eh verlustfrei ist. Die Packrate ist auch von der Musik selbst abhängig, so wird z.B. leise Musik effektiver gepackt als laute, was dann auch die Datenrate senkt. Wenn man den Wert der CD mit dem von MP3 vergleicht, fällt auf, dass MP3 mit einer wesentlich geringeren Datenrate auskommen. Demnach wird dort einiges rausgerechnet. Mehr ist also besser.

Worauf du achten musst? Bei (normalen) CDs auf nichts, weil die eh auf einen Wert genormt sind. Die haben immer 44,1/16. Bei Flac musst du auch auf nichts weiter achten, weil du keinen Verlust hast, wenn du eine CD dahin umwandelt. Das bleibt dann 44,1/16, wird nur ähnlich wie zip verlustfrei komprimiert. Bei MP3 sollte die Datenrate einen bestimmten Wert nicht unterschreiten. Ab wann das hörbar wird, wird hier auch heftig diskutiert. Mit 240 oder 320 kBit/s bist du aber auf jeden Fall auf der sicheren Seite.

In den meisten Fällen hat alles an digitaler Musik, mit der wir üblicherweise zu tun haben 44,1kHz Abtastrate und 16 Bit "Pegelauflösung". Das ist historisch gewachsen, weil das "Audio-CD"-Format nunmal in den frühen 80ern damit standardisiert wurde. Dieses Format reicht in 99% der Fälle für den allumfassenden Musikgenuss aus!

Wenn wir jetzt die 44100 Messwerte in der Sekunde bei 16 Bit pro Wert mal 2 (für Stereo) einfach so niederschreiben, kommen wir auf die 1411kBit pro Sekunde. Die Daten sind dann völlig unkomprimiert - und genau das finden wir auf einer Audio-CD. Nennt man PCM-Daten. Diese PCM-Daten kann man am PC dann wie sie sind z.B. in eine WAV- oder AIFF-Datei schreiben.
Dann gibt es z.B. verlustfreie Formate wie FLAC, WMA Lossless, ALAC, .... Diese sind, wie von Nightwolf beschrieben, vergleichbar mit ZIP-Dateien. Beim Encodieren werden die PCM-Daten innerhalb der FLAC-Datei quasi "gezippt" und während dem Abspielen wieder "entpackt". Hinten kommt exakt das selbe wieder raus, was vorne reinkam. Je komplexer die Daten/Töne sind, desto schlechter lassen sie sich komprimieren.

MP3, WMA, AAC, OGG und Konsorten sind ganz andere Verfahren, die PCM-Daten zu komprimieren - und zwar mit (möglichst unhörbaren) Verlusten. Da werden wirklich Frequenzen rausgefiltert, die "man" nicht unbedingt hört, um die Daten zu vereinfachen und noch viel kleiner zu packen.
Auch hier kommen vorne PCM-Daten rein, und die kommen nach dem Dekodieren auch hier wieder raus! Nur fehlen halt ein paar "Details", die während dem verlustbehafteten Packen verloren gegangen sind.
Auch hier gibt es immernoch die Samplingrate (meist 44,1kHz) und die Bittiefe (meist 16 Bit), allerdings sind die hier nicht erwähnenswert, da die Werte von den zu verkleinernden PCM-Ausgangsdaten fest vorgegeben sind.
Bei den verlustbehafteten Formaten sind deshalb die Kilobit pro Sekunde entscheident, weil sie etwas darüber aussagen, wie viel beim Packen "weggeschmissen" wird...
(hängt natürlich noch von ein paar mehr Faktoren ab, aber das wird sonst zu kompliziert)

Noch ein kleiner Vergleich mit Bildformaten:
PCM-Rohdaten, WAV, CD = BMP, (TIFF)
FLAC, ALAC, WMA Lossless = PNG, GIF
MP3, AAC, WMA, OGG = JPEG

Als Richtwerte:
Um die Samplingrate/Bittiefe musst du dich eigentlich nicht kümmern. In fast allen Fällen wirst du es mit 44/16 zu tun haben - und das ist schon RICHTIG gut! Weniger wirst du kaum finden und mehr bringt auch nicht mehr unbedingt was...
Bei den Datenraten von Lossy-Formaten mal als Richtwerte, ab wo es brauchbar wird:
MP3: ab ~192kBit/s
AAC: ab ~128kBit/s
WMA: ab ca. 160kBit/s
...IMHO

Gruß
Alex

Besten Dank euch beiden.

Gruss
buayadarat