Fallstudie mp3-Hörtest - Detektivarbeit

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Die Zischlaute und die überlagerten Verzerrungen schienen allzu typisch für mp3, so daß wir probehalber „Without You" aus dem Internet geladen haben, ebenfalls mit 128kBit/s. Die Unterschiede waren durchaus recht deutlich: Weniger Zischen, dafür jedoch deutlich dunkler und durch die Impulse am Anfang des Stücks schien die Raumabbildung instabil. Unter dem Strich empfanden diese Version einige Hörer als etwas angenehmer, jedoch könnte auch die Originalaufnahme bereits eine andere gewesen sein, denn bei unserer CD „Music Box" ist die Aufnahme auffallend hell. Der Blick auf das Frequenzspektrum machte alles dann auch schlagartig klar: Original und eigene mp3-Version stimmen weitgehend überein, während bei der Internet-Version die Höhen ab ca. 15kHz radikal beschnitten sind. Ein weiterer Querscheck wurde durch Erhöhung der Bitrate auf 256kBit/s vollzogen. Die Kompression beträgt dann nur noch 5,5-fach, wobei die die Klangqualität etwa in der Mitte zwischen CD-Original und der 128er-Version liegt, aber noch nicht ganz an die Analogüberspielung heranreicht. Dies gilt auch für die meisten anderen Enkoder, welche jetzt genau untersucht wurden. Dabei zeigte sich doch Verblüffendes: Einige waren CDex sehr ähnlich, manche rauschten etwas mehr und der LAME-Enkoder konnte sich gehörmäßig meist klar absetzen, wobei dieser - wie schon bei den Testsignalen - stets schon sehr nah an der CD war, z.T. mit leichten Höhenabfall. Die Unterschiede zwischen den Enkodern sind oft größer als die beim Wechsel auf 256kBit/s. Bei allen Enkodern wurde, soweit möglich die bestmögliche Qualität eingestellt, schließlich sollte man bei jeder Aufnahme Sorgfalt walten lassen. Ansonsten wurden keine Zusatzoptionen aktiviert. Ansonsten wurden keine Optionen aktiviert, meist sind diese intern ohnehin bereits für 128kBit/s optimiert. Vor allem bei Bitraten unter 64kBit/s (kein Hifi!) kann man durch Zusatzoptionen noch einige Klangverbesserungen erzielen. Der Dekoder ist meist unkritischer und auch weniger rechenleistungsintensiv. Allerdings bewirkte der Dema-Player tieferfrequente Verzerrungen bei 256kBit/s, bei 128kBit/s waren die untersuchten Dekoder praktisch gleichauf. Die Überprüfung der Mahler-Aufnahme mit 128kBit/s und 256kBit/s brachte ähnliches, allerdings waren die mp3-Störungen hier weniger auffällig und bei der höheren Bitrate ohnehin nur noch minimal. Ursache ist wohl, daß zwar die Dynamik der Aufnahme sehr groß ist, aber der Orchestermusik fast generell die berechtigte Hoffnung besteht, daß durch Verdeckungseffekte die Komprimierung tatsächlich kaum hörbar ist. Bei keiner Aufnahme ergab sich allerdings die Einschätzung, daß die mp3-Version angenehmer oder gar besser ist als die CD. Durchaus möglich sind auch Unterschiede zwischen dem Abspielmodus (Echtzeitbetrieb) und dem Konvertierungsmodus, da bei letzterem intern problemlos aufwendigere Algorithmen eingesetzt werden können. Daß auch sehr gute Enkoder keine Wunderdinge bewirken können, zeigte der LAME-Enkoder bei der Liszt-Aufnahme. Bei 64kBit/s wurde das Klangniveau auf Anfang der 70er Jahre gedrückt: dumpft, vor allem bei lauten Impulsen, aber immerhin ohne extreme Artefakte, ähnlich wie bei einer Analogkassette. MusicMatch mit dem FhG-Enkoder dagegen bewirkte bei dieser Bitrate ein erhebliches Klirren bei lauten Anschlägen. Bei der Aufnahme von Maria Carey war das Klangniveau bei 64kBit/s noch deutlich schlechter, bestenfalls den 50er entsprechend.

Zu guter Letzt wurde auch noch durch Absenken um den Faktor 8 bzw. 32 und anschließendes Multiplizieren auf Originalniveau die Aufnahme so manipuliert, daß sie nur noch einer Auflösung von linearen 13 bzw. 11 Bit entsprach, statt der ursprünglichen 16 Bit. Auch diese 13Bit-Qualität war noch klar besser als mp3, wenn auch die 11-Bit-„LowFi"-Version ein analog-ähnliches, sehr deutliches Rauschen aufweist. Das heißt nun allerdings nicht, daß man bei der CD 13 Bit auch ausgereicht hätten, schließlich ist der Rest der Signalkette weiterhin auf 16-Bit-Niveau. Die Speicherplatzersparniss durch einfache Auflösungsreduzierung ist allerdings nur sehr gering, verglichen mit der von mp3, und verlustfreie Kompressionsverfahren bringen in der Audiotechnik recht wenig (ca. 30%, je nach Musikstück), wesentlich weniger als beispielsweise bei Graphiken. Auffällig auch, daß einige CDs, darunter z.B. die Mahleraufnahme, selbst an den lautesten Stellen noch weit unter dem Maximum bleiben und so leider Auflösung verschenken.

Insgesamt war interessant, daß mit mp3 durchaus neuartige Klangverfälschungen auftreten, wie man sie von Analoggeräten oder der CD nicht kennt. Diese stören vor allem immer dann, wenn die von mp3 ausgenutzen Verdeckungseffekte der menschlichen Wahrnehmung nicht ausgenutzt werden können.

Gespannt waren wir nun auf die Ergebnisse beim Abhören über Lautsprecherboxen. Schlieslich fallen hier Rauschen und kleine Störgeräusche weniger auf. Genau dies bestätigte die Praxis: Man hörte zwar noch leichte Verfälschungen durch mp3, aber es war - bei einem Vorabtest mit billigen Boxen - mehr die Erkenntnis, daß es diese gibt, als daß man sie man wie beim Kopfhörer genau beschreiben konnte. Dies gilt z.B. auch für die leichten Übersteuerungen beim Original der Beethovenaufnahme. Über durchschnittliche Lautsprecher waren die Unterschiede vor allen bei der Sprachaufnahme und bei Tom Jones minimal. Dabei spielt allerdings auch die Abhörlautstärke eine wichtige Rolle: Je lauter, desto eher kann man Störungen erkennen und beschreiben. Mitunter sind die mp3-Verfälschungen auch schwer von Klängen im Original zu trennen, wie z.B. bei der 4. Sinfonie. Hier klingen die Blechbläser auch nicht immer rein, ähnliches gilt insgesamt auch für die Tom Jones Aufnahme.

Dem Lautsprecher-Blindtest wurde nun entgegen gefiebert. Nach soviel Vorarbeit blieben Überraschungen jedoch aus: Wieder konnten mp3-Aufnahmen am Klirren bei Impulsen leicht identifiziert werden und auch schwierige Fälle waren wieder dieselben: Tom Jones, Mahler und Tschaikowskys Vierte. Das die guten Prozentzahlen vom Kopfhörerdurchgang voll erhalten blieben, war dagegen ein bisschen Glück und mittlererweile Trainingserfahrung. Speziell die doppelt kodierten mp3-Aufnahmen waren meist leicht zu erkennen.

Eines hat sich damit gezeigt: Man benötigt um die Fehler durch mp3 zu hören keine High-End-Anlage, sondern eine der gehobenen Mittelklasse genügt. Der CD-Player ist dabei noch relativ unkritisch, denn die mp3-Artefakte konnten auch direkt am PC per Soundkarte und Kopfhörer problemlos erkannt werden. Abschließend sollte nach soviel DDD und HiFi auch mal untersucht werden, wie schlecht eine Aufnahme sein darf, damit sie durch mp3 sicher nicht verschlechtert wird. Dazu wurde die erste Minute aus „I Only Wanna Be With You" von Dusty Springfield aus dem Jahre 1963 untersucht. Aber siehe da: Ein leichter Höhenabfall und Klopfgeräusche störten diesmal die Aufnahme bei nicht-optimaler Software. Mehr oder weniger stark waren diesmal je nach Enkoder das Zischeln, beim NexEncoder störte dagegen das Hintergrundrauschen. Wirklich der CD gleichwertig ist mp3 also auch hier nicht a priori wenn auch der Nicht-HiFi-Hörer zufrieden sein kann und gute Dekoder/Enkoder schon fast perfekt arbeiten. Weitere Beispiele aus dem Internet (z.B. „Mädchen" von Lucilectric, auch keine klangtechnisch gute Aufnahme, „Block Buster" von Sweet u.v.a.) zeigten ähnliches: Im günstigen Fällen waren nur die Impulse etwas verschmiert und die Dynamik etwas reduziert, es gab aber auch Songs mit etlichen Kodierfehlern, bei denen der Enkoder offensichtlich überfordert war (z.B. „Eine Insel mit zwei Bergen" von Dolls United). Zwar garantieren auch andere Standards wie CD oder Kompaktkassette kein wirkliches Minimalniveau oder gar ein einheitliches Klangniveau, daß dies auch für die Softwarelösung mp3 gilt zeigte sich auch hier.

Rückkopplung

Nach den aufwendigen Hörtests mit insgesamt 3 CDs ist der Vergleich zu den beiden durchgeführten objektiven Messungen interessant. Im Falle von mp3 war, trotz der im Vergleich zu Musik eigentlich primitiven Testsignale, die Korrelation eindeutig: Hervorragend war z.B. die Korrelation der 2-Ton-Messung mit den Höreindrücken z.B. bei der Klaviermusik: Pro mp3-Geschwindigkeitsstufe in CDex verbesserte sich der Signal-Rausch-Abstand um ca. 5dB, und auch beim Hörtest ging das Klirren bei mp3 Schritt für Schritt zurück. Der objektiv beste Enkoder LAME konnte sich auch gehörmäßig problemlos durchsetzen. Als weitere Referenz wurde bei den Testsignalen auch der Fraunhofer-Enkoder MP3ENC eingesetzt. Beim 2-Tonsignal war der Rauschabstand etwas schlechter als bei LAME, bei den Pulsen war er noch etwas sauberer. Leider ist die Demoversion auf 30s beschränkt und arbeitet recht langsam. Der Encoder aus MusicMatch arbeitet zwar laut Aboutbox und Hotline ebenfalls mit dem FhG-Enkoder, jedoch scheint hier im günstigsten Fall die Geschwindigkeit auf Kosten der Qualität optimiert worden sein. Die Dokumentation der vielfältigen Optionen zum LAME-Enkoder zeigt, daß man hier viele Möglichkeiten hat die Software zu trimmen, vielleicht zu viele?

Bei anderen Komponenten ist das Verhältnis nicht immer so eindeutig: Bei Lautsprechern gibt es nicht einmal eine eindeutige reproduzierbare Referenz und bei Verstärkern kann auch die Last einen starken Einfluß ausüben. Trotzdem ist ein Hörtest unbedingt sinnvoll und aussagekräftig, denn wie sich das Ausmaß der Verzerrungen tatsächlich auswirkt kann „leider" nicht anders erfaßt werden, so weit ist die Psychoakustik noch nicht. Auch können die mp3-Auswirkungen stark vom Musikstück abhängen. Eine komplette Rangfolge der Enkoder festzulegen war hier weniger das Ziel, wenn alle kostenlos oder preiswert sind, nimmt man eben den besten. Zum Teil wird die Qualifizierung auch erschwert: Das 128kBit/s-Ergebnis des LAME-Enkoders wurde mit verschiedenen Dekodern untersucht und es zeigten sich keine hörbaren Unterschiede. Beim Musicmatch-Enkoder dagegen bewirkte der Dema-Player Verzerrungen. Solche Unverträglichkeiten gibt es zwar auch bei Analoggeräten, beispielsweise bei Lautsprecherboxen mit extremen Impedanzen, aber bei Softwareprodukten sind die Wechselwirkungen u.U. noch komplexer.

Fazit

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