Abtastrate vs. Dateigröße bei mp3

Hallo,

ich dachte ich hätte, zumindest im Groben, verstanden, was es mit Abtastrate, Abtasttiefe und Kompressionsrate auf sich hat. Dachte ich. Beim Speichern einer Audio-Datei als mp3, einmal mit 44,1 kHz und 112 kbps und einmal mit 22,05 kHz und 112 kbps, sind jedoch beide Dateien gleich groß.

Wie kann das sein? Ich hätte jetzt angenommen, dass die halbe Abtastrate auch nur halb so viele Werte liefert und das mp3-File demnach auch nur ca. halb so groß sei…?

Wo liegt mein Denkfehler? Bin für jeden Tipp dankbar.

Grüße,
Christian

ich dachte ich hätte, zumindest im Groben, verstanden, was es mit Abtastrate, Abtasttiefe und Kompressionsrate auf sich hat. Dachte ich. Beim Speichern einer Audio-Datei als mp3, einmal mit 44,1 kHz und 112 kbps und einmal mit 22,05 kHz und 112 kbps, sind jedoch beide Dateien gleich groß.
Wie kann das sein? Ich hätte jetzt angenommen, dass die halbe Abtastrate auch nur halb so viele Werte liefert und das mp3-File demnach auch nur ca. halb so groß sei…?

Hallo Christian,

Abtastrate: 44,1 kHz bzw. 22,05 kHz - OK
Abtasttiefe: 2 Kanäle x 16 bit/Kanal = 32 bit - OK
Kompressionsrate? Meinst du Datenrate (manchmal auch fälschlicherweise Bitrate genannnt)? Die ist bei dir in beiden Fällen 112 kb/s. Deshalb sind die Dateien auch gleich groß.

Bei halber Abtastrate fallen auch nur halb so viel Daten an, deshalb kann man dann auch die Datenrate halbieren auf 56 kb/s in deinem Fall.

Bernhard

Bei halber Abtastrate fallen auch nur halb so viel Daten an,
deshalb kann man dann auch die Datenrate halbieren auf 56 kb/s
in deinem Fall.

Ja genau, die Datenrate meinte ich, also die „Qualität“ der mp3-Datei.
Dann stimmt aber meine Überlegung: Eine Abtastrate von 44,1 kHz erzeugt doppelt so viele Daten wie eine mit 22,05 kHz.

Auch wenn ich dann eigentlich die Datenrate von 112 auf 56 kbps reduzieren könnte (weil 112 dann kein Mehr an Qualität bringen?) versteh ich nicht, wieso bei identischer Datenrate die resultierenden Files gleich groß sind.

Weniger Input müsste doch bei identischer Packrate auch weniger Output liefern, oder nicht? Ich kann mir kaum vorstellen, dass die Entropie so unterschiedlich groß ist, dass es unterm Strich keine Auswirkungen auf die Dateigröße hat…

Oder mach ich noch immer einen Denkfehler?

Bei halber Abtastrate fallen auch nur halb so viel Daten an, deshalb kann man dann auch die Datenrate halbieren auf 56 kb/s in deinem Fall.

Ja genau, die Datenrate meinte ich, also die „Qualität“ der mp3-Datei.
Dann stimmt aber meine Überlegung: Eine Abtastrate von 44,1 kHz erzeugt doppelt so viele Daten wie eine mit 22,05 kHz.

Ja.

Auch wenn ich dann eigentlich die Datenrate von 112 auf 56 kbps reduzieren könnte (weil 112 dann kein Mehr an Qualität bringen?) versteh ich nicht, wieso bei identischer Datenrate die resultierenden Files gleich groß sind.

Wenn der MP3-Codierer jede Sekunde 112 kbit erzeugt und die Spielzeit gleich bleibt, dann werden auch die Dateien gleich groß. Das ist da deine Vorgabe.

Weniger Input müsste doch bei identischer Packrate auch weniger Output liefern, oder nicht?

Ja. Gleiche „Packrate“ (Kompressionsverhältnis) bedeutet, bei halber Eingangsdatenrate auch halbe Ausgangsdatenrate einzustellen.

Bernhard

Ja. Gleiche „Packrate“ (Kompressionsverhältnis) bedeutet, bei
halber Eingangsdatenrate auch halbe Ausgangsdatenrate
einzustellen.

Ach, verstehe…!
Dann machen in Abhängigkeit der Abtastrate auch nur bestimmte Pack/Datenraten wirklich Sinn. Gibt es eine Empfehlung bis zu welcher Datenrate man sinnvollerweise max. gehen sollte wenn man eine Abtastrate von 22,05 kHz hat? Oder ist dann einfach immer die Hälfte der empfohlenen Werte für 44,1 kHz?

Gleiche „Packrate“ (Kompressionsverhältnis) bedeutet, bei halber Eingangsdatenrate auch halbe Ausgangsdatenrate einzustellen.

Dann machen in Abhängigkeit der Abtastrate auch nur bestimmte Pack/Datenraten wirklich Sinn. Gibt es eine Empfehlung bis zu welcher Datenrate man sinnvollerweise max. gehen sollte wenn man eine Abtastrate von 22,05 kHz hat? Oder ist dann einfach immer die Hälfte der empfohlenen Werte für 44,1 kHz?

Das ist im Prinzip auch die Hälfte, hängt noch etwas von der spektralen Amplitudenverteilung ab.

Ich verwende LAME mit variabler Datenrate und gebe eine relative Qualität vor (Parameter z. B. -V5), dann wählt LAME die passenden Datenraten aus. Wenn ich die Datenrate selbst einstelle (z. B. 112 kb/s), muss ich mich auch selbst um eine passende Einstellung kümmern.

Bernhard

Danke für die ganzen Infos, Bernhard.

Abschließende Frage:
Kann man dann sagen, dass bei mp3 Files die Abtastrate im Grunde bedeutungslos ist, da sie nur bei der Aufnahme des ursprünglichen, unkomprimierten Datenstroms relevant war? Und beim Speichern als mp3 nur noch die Datenrate zählt?

Kann man dann sagen, dass bei mp3 Files die Abtastrate im Grunde bedeutungslos ist, da sie nur bei der Aufnahme des ursprünglichen, unkomprimierten Datenstroms relevant war? Und beim Speichern als mp3 nur noch die Datenrate zählt?

Nein, Christian,

die Abtastrate (Rate = Geschwindigkeit = Frequenz, Einheit: irgendwas pro Sekunde) legt die Signalbandbreite fest, im Audiobereich also die höchste Frequenz, die übertragen werden kann.

Das digitale Signal kann Töne bis zur halben Abtastrate (Abtastfrequenz) enthalten, bei 44,1 kHz ist der höchste Ton also 22,05 kHz. Da noch Filter mit endlicher Bandbreite dazwischen geschaltet werden müssen erreicht man in der Praxis etwa 80 % der theretisch möglichen Frequenz. Bei einer Abtastrate von 44,1 kHz kann man also Töne bis etwa 18 kHz übertragen, bei aufwändigen, steilen Filtern auch ein wenig mehr.

Bernhard