MP3: Digitale Audiodaten komprimieren - Was hinter dem MPEG-1 Audio oder MPEG-2 Audio Layer III Verfahren steckt

Die Dateinamenerweiterung lautet *.mp3, genauso sind aber auch die Tonspuren vieler Videodateien mittels MP3 encodiert. Die Kompression mit MP3 ist allerdings verlustbehaftet.

Verlustbehaftete und verlustfreie Kompression

Die Grundidee jeder Datenkompression besteht darin, Datenmengen zu verkleinern. Diese Verkleinerung kann verlustfrei oder verlustbehaftet durchgeführt werden.

Verlustfreie Datenkompression erhält alle Informationen, die im ursprünglichen Datenmaterial enthalten sind. So lässt sich z.B. die Rechnung 2x2x2x2x2 auch darstellen als 25, wobei nur zwei statt der ursprünglich neun Zeichen gebraucht werden.

Bei verlustbehafteter Kompression werden Daten verworfen, je nach Stärke der Kompression geschieht dies unterschiedlich umfangreich. Einmal entfallene Daten sind nach der Kompression nicht mehr rekonstruierbar.

Psychoakustik

Im Falle des MP3-Formates wird verlustbehaftet komprimiert, indem nur solche Anteile von Audiodaten erhalten bleiben, die für den menschlichen Höreindruck relevant sind.

Diejenigen Klanginformationen, die in den zu komprimierenden Daten zwar vorliegen, aber vom Hörer ohnehin nicht wahrgenommen werden, werden nicht in die Zieldatei übertragen.

Beispielsweise sind Menschen nicht in der Lage, leisere Töne direkt nach einem sehr lauten Ton wahrzunehmen. Folgt in einem Audiostück auf einen lauten Part ein leiser, können die Daten über den leisen Abschnitt also teilweise entfallen.

Genaue Erkenntnisse darüber, welche Töne zu welchem Zeitpunkt den Höreindruck bestimmen, liefern die Untersuchungen der Psychoakustik.