Audio-Kompression: Fakten, Mythen und ein Blindtest

David Lee

9.1.2018

Bei der Komprimierung, etwa durch MP3, entsteht Verlust. Aber hört man das? Wo endet das feine Gehör und wo beginnt die Esoterik? Wir haben die Theorie mit einem Blindtest überprüft, den du auch selbst durchführen kannst.

Audio-Kompression begleitet uns im Alltag ständig: Fast immer, wenn du Musik hörst, ist sie komprimiert. Audio-Signalverarbeitung ist aber für Leute, die nicht auf diesem Gebiet arbeiten und eine entsprechende Grundausbildung haben, schwer zu verstehen. Dementsprechend – so mein Eindruck – kümmern sich die meisten Leute entweder gar nicht darum, oder sie verteufeln MP3 und alles, was irgendwie mit Kompression zu tun hat.

Die Frage lautet: Bringen wir uns um einen schönen Genuss, wenn wir Musik nur noch auf Spotify oder YouTube hören? Oder merkt man gar keinen Unterschied zur bestmöglichen Qualität?

Zahlen und was sie aussagen

Verschiedene Messgrössen sagen etwas über die Soundqualität aus – aber was genau? Hier die Faktoren möglichst kurz und verständlich im Überblick.

1. Bitrate

Die Bitrate sagt aus, wie viele Bits pro Sekunde verarbeitet werden. Sie wird auch Datenübertragungsrate oder Bandbreite genannt.

Es leuchtet intuitiv ein: Je mehr Daten durchfliessen, desto höher die Soundqualität. Die Bitrate ist im Alltag die wichtigste Messgrösse. Allerdings sagt die Bitrate allein noch nicht viel über die Soundqualität aus.

Es gibt variable und konstante Bitraten. Heute werden meist variable Bitraten (abgekürzt VBR) eingesetzt. In Passagen, wo «wenig passiert», kann ohne hörbaren Verlust stärker komprimiert werden, während bei komplexen Passagen relativ viele Daten gespeichert werden. Das Resultat ist eine höhere Soundqualität bei gleicher Dateigrösse. Bei variablen Bitraten wird als Wert der Durchschnitt angegeben, manchmal auch das zulässige Maximum.

2. Kompressionsverfahren

AAC komprimiert effizienter als MP3, so dass es bei gleicher Bitrate eine bessere Qualität liefert als MP3. Das gleiche gilt für Ogg Vorbis, der bei Spotify eingesetzt wird.

Auch die Komprimierungs-Software, der Encoder, hat einen Einfluss auf die Qualität. In der Anfangszeit von MP3 klangen Musikstücke mit 128 kbit/s oft fürchterlich. Mittlerweile klingen sie viel besser, weil keine schlechten Encoder mehr verwendet werden.

3. Bittiefe

Die Bittiefe sagt, wie viele Bits ein Sample/ein Abtastwert hat. Sie wird darum auch Samplingtiefe genannt. Je mehr Bits pro Sample, desto mehr unterschiedliche Lautstärkeabstufungen können gespeichert werden.

Das erinnert dich vielleicht an Foto und Video: Da gibts auch Bittiefen, und sie bedeuten auch etwas Ähnliches.

Neil Young ist schuld, dass normale Konsumenten überhaupt über Bittiefe reden. Young verkauft einen Audio-Player namens Pono, der 24 bit beherrscht. Diese Seite spielt ein Stück von Neil Young in 16 bit und 8 bit (nicht 24!) Probier es aus: Schon dieser Unterschied ist schwierig zu hören. Von 16 vs. 24 bit wollen wir gar nicht erst reden.

4. Sample Rate

5. Andere Faktoren

Eine Rolle spielt auch, wie gut deine Kopfhörer oder Boxen sind. Mit schlechten Mini-Böxchen wirst du kaum einen Unterschied zwischen MP3 in 128 kbit/s und unkomprimierter Musik hören. Mit guten Boxen schon eher.

So funktioniert der Blindtest

Ich habe für diesen Beitrag Blindtests mit zehn digitec-Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen durchgeführt. Darunter hat es solche, die sich nie mit Audio-Qualität befassen und keine besonderen Ansprüche haben, und solchen, die sehr viel Wert darauf legen.

Es gab drei Ausschnitte aus Musikstücken zu hören, aus unterschiedlichen Stilrichtungen (Klassik, Jazz, Pop/Rock). Die Clips dauern zwischen 30 und 45 Sekunden. Dazu habe ich jeweils die .wav-Datei in CD-Qualität (1411 kbit/s, PCM 16 bit) und mit LAME bzw. dem AAC-Encoder von Apple in verschiedene Kompressionsstufen heruntergerechnet:

Danach habe ich die Files in WAV/PCM zurückkonvertiert, damit die Dateien äusserlich nicht auf den ersten Blick unterscheidbar sind. Alle Files sind gleich gross.

Teste selbst: Du kannst diese Tests auch selbst durchführen, indem du die Files herunterlädst. Damit dies aber wirklich ein Blindtest ist, musst du den ZIP-Ordner extrahieren, bevor du ihn öffnest. Denn nur ungezippt sind die Dateigrössen identisch.

Ergebnisse und Interpretation

Ich hatte ursprünglich vor, jede Person kurz vorzustellen, und dann die individuellen Ergebnisse dazuzuschreiben. Im Lauf des Experiments hat sich aber herausgestellt, dass das recht langweilig geworden wäre. Denn egal ob Gelegenheitshörerin oder Audio-Freak, das Ergebnis war immer etwa das gleiche.

Alle Testmeerschweinchen konnten recht schnell und sicher die schlechteste Qualität (MP3 mit VBR 65 kbit/s) identifizieren. Einzig bei der Klassik schafften das zwei Personen nicht. Die übrigen vier Qualitätsstufen wurden aber wild verwechselt und die Probanden gaben auch alle an, dass sie da unsicher seien oder sogar komplett raten mussten. Die Trefferquote lag da jeweils so im Bereich von 20%.

Die Testpersonen haben keinerlei Hinweise erhalten, worauf sie in welchen Passagen hören müssen. Sonst wäre das Ergebnis womöglich etwas besser ausgefallen. Aber mir ging es darum, die Alltagssituation zu simulieren. Wir hören in unserer Freizeit Musik, weil wir Musik lieben. Und nicht, weil wir es geil finden, Kompressionsmängel zu identifizieren.

Spezialfall YouTube

Ich habe versucht, das zu testen, indem ich ein Video mit WAV-Sound und mittelmässigem MP3 gemacht habe. Beim Exportieren habe ich darauf geachtet, dass keine Audiokompression abläuft. Es sind die gleichen Dateien wie im Blindtest, den du herunterladen kannst. Ich stelle keinen deutlichen Unterschied fest – aber hör selbst.

Schlussfolgerungen

Die Kompressionsverfahren werden immer besser. Variable Bitraten, bessere Codecs und optimierte Encoder liefern heute eine Qualität, bei der es verdammt schwer bis unmöglich ist, normal komprimierte Files von CD-Qualität zu unterscheiden.

Wer bei Amazon oder Apple Files kauft, ist auf der sicheren Seite. Da hörst du keinen Unterschied und hast sogar noch Reserven. Ebenso, wenn du Spotify in der bestmöglichen Qualität streamst. Details dazu. Wie erwähnt ist der verwendete Codec Ogg Vorbis besser als MP3, daher sind selbst 96 kbit/s noch akzeptabel.

David Lee

Senior Editor

David.Lee@digitecgalaxus.ch

Durch Interesse an IT und Schreiben bin ich schon früh (2000) im Tech-Journalismus gelandet. Mich interessiert, wie man Technik benutzen kann, ohne selbst benutzt zu werden. Meine Freizeit ver(sch)wende ich am liebsten fürs Musikmachen, wo ich mässiges Talent mit übermässiger Begeisterung kompensiere. mehr

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