Joint Stereo (Seite 1) - Grundlagen und Hintergrundwissen - AudioHQ

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1 bearbeitet von Frank Bicking (Original: 2003-11-30 19:44)

Thema: Joint Stereo

Einleitung

Joint Stereo gehört zu den am häufigsten kontrovers diskutierten Themen im Bereich der Audiokompression. Viele Anwender befürchten durch den Einsatz dieser Technik eine Verminderung des Stereo-Effekts, weshalb Joint Stereo keinen guten Ruf genießt. Gründe dafür sind hauptsächlich die schlechten Implementation von JS in den Encodern vergangener Jahre sowie, daraus resultierend, falsche Annahmen über die Wirkung von Joint Stereo heute. Auch stellen sich viele die Frage, warum sie etwas anderes als "Stereo" nehmen sollten, wenn das Quellsignal doch auch in "Stereo" vorliegt. Man scheint eher erhebliche Qualitätseinbußen an anderer Stelle in Kauf zu nehmen als die strikte Kanaltrennung auch nur in Frage zu stellen.


Einfaches Stereo

Von einfachem Stereo spricht man, wenn beide Kanäle absolut getrennt vorliegen. Von dieser oft von diversen MP3-Releasegroups werbewirksam mit "True Stereo" bezeichneten Methode ist allerdings abzuraten, da sie die Qualität entgegen weit verbreiteter Annahmen beeeinträchtigen kann.

Dies liegt darin begründet, dass das MP3-Format nur eine Bitrate von maximal 320 kbit/s zulässt; bei separater Behandlung beider Stereokanäle blieben also maximal 160 kbit/s pro Kanal. Für das Encoding anspruchsvoller Samples, die vom Encoder eine hohe Bitrate erfordern, ist dies oftmals nicht ausreichend, um Transparenz zu gewährleisten.

Um diese Einschränkungen des MP3-Formats zu umgehen, lassen sich Ähnlichkeiten des linken und rechten Kanals ausnutzen, wofür zwei Verfahren existieren, die unter dem Sammelbegriff "Joint Stereo" zusammengefasst werden.


Intensity Stereo

Intensity Stereo stellt die Schublade dar, in die von vielen sofort alles geschoben wird, wenn es um Joint Stereo geht. Bei diesem Verfahren werden die Signale der linken und rechten Seite durch ein einziges Signal ersetzt und zusätzlich Richtungsinformationen gespeichert. Dadurch gehen Phaseninformationen verloren, die allerdings bei bestimmten Frequenzen (über 2kHz) nicht vom Menschen wahrgenommen werden können.

Dieses Verfahren ist dennoch verlustbehaftet und wird nicht über den ganzen Track hinweg, sondern nur vereinzelt bei niedrigen Bitraten, d.h. unter 128 kbps eingesetzt. Dort ist das Opfern eines Teils des Stereoeffekts akzeptabel, um die Qualität an anderer Stelle so hoch wie möglich zu halten. Moderne Encoder verzichten bei höheren Bitraten bzw. Qualitätsstufen komplett auf Intensity Stereo und wenden ein anderes Verfahren an:


Mid/Side Stereo

Das Mid/Side-Stereo-Verfahren ist so konzipiert, dass beide Kanäle vollständig erhalten bleiben und die Informationen lediglich anders angeordnet werden. Auf der linken Seite werden die Gemeinsamkeiten, sozusagen die Summe von Links und Rechts gespeichert, auf der rechten Seite dagegen die Differenz (Links minus Rechts).

Je mehr Signale sich auf die Mitte konzentrieren, also je mehr Gemeinsamkeiten zwischen dem linken und rechten Kanal bestehen, desto höher ist die Menge an Informationen, die im Mittenkanal nur einmal gespeichert werden müssen. Dadurch wird es einerseits ermöglicht, Platz zu sparen, auf der anderen Seite kann man aber auch den nun zusätzlich zur Verfügung stehenden Platz nutzen, um die Audiodateien bei gleichbleibendem Platzbedarf in höherer Qualität zu encodieren. Mid/Side Stereo ermöglicht also beides.

Beim Decodieren werden die Stereoinformationen wieder richtig angeordnet und damit beide Kanäle vollständig wiederhergestellt. Mid/Side Stereo beeinträchtigt demzufolge das Stereo-Image nicht, es ist eine verlustfreie Technik, auf die selbst lossless Codecs zurückgreifen.

Sowohl die aktuellen Versionen der MPC-Encoder als auch LAME in Verbindung mit den Presets standard, extreme und insane verwenden grundsätzlich nur Mid/Side Stereo bzw. wechseln bei Stellen mit extremer Kanaltrennung auf einfaches Stereo. Diese Kombination beider Techniken wird als "Joint Stereo" bezeichnet, bestätigt wird dies einer Erklärung zu Joint Stereo von LAME-Entwickler Dibrom.

Ogg Vorbis verwendet bis Qualitätsstufe 5 eine verlustbehaftete Variante von Mid-Side Stereo, die Lossy Channel Coupling genannt wird. Dieser Umstand sollte Sie aber nicht von der Verwendung abschrecken, das Verfahren ist äußerst gut. Ab Qualitätsstufe 6 wird, Sie können es sich denken, Lossless Channel Coupling verwendet.


Dual Channel

... ist für das Speichern zweier separater Mono-Aufnahmen in einer MP3-Datei gedacht, z.B. für Aufnahmen in verschiedenen Sprachen.


Fazit

Die Verwendung von Joint Stereo in aktuellen Encodern muss im Hinblick auf Qualität und Platzersparnis uneingeschränkt empfohlen werden. Von der Verwendung von einfachem Stereo ist dagegen abzuraten.

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