MPEG 2.5 Audio Layer III, abgekürzt als MP3 bekannt, ist der Standard zur Komprimierung von Audiodateien. Soviel weiß inzwischen jeder. Was der Standard genau leistet, bleibt vielen Anwendern ein Rätsel. Bestenfalls ist bekannt, daß die Kompression verlustbehaftet arbeitet. Gerade diese Eigenschaft läßt viel Raum für Spekulationen.

Was die einen “CD-Qualität" nennen, vergleichen andere mit Tiefkühlkost:  “Man erkennt immerhin, was es früher einmal war." Die Pauschal-Aussagen werden dem Standard nicht gerecht. Klang-Verluste auf “Tiefkühlniveau" dürften auf das Konto schlechter Soundeigenschaften (Soundkarte, Aktivboxen) am PC gehen gehen. Für HiFi- Puristen,  die selbst die verschiedenen Pressverfahren von CDs unterscheiden wollen, scheidet der Begriff “CD-Qualität" selbstredend von vornherein aus.

Was kann MP3 wirklich leisten? Für eine nüchterne Beurteilung muß man etwas weiter ausholen. Egal ob Musik auf eine Audio-CD gepresst oder mit MP3 komprimiert werden soll, zunächst muß sie digitalisiert werden. CD-Qualität wird erreicht, wenn mit 44,1 kHz und 16 Bit gesampelt wird. Um die Auswirkung einer anschließenden MP3-Komprimierung zu verstehen, lohnt es sich, die beiden Parameter näher zu beleuchten. Nach der Nyquist-Theorie muß die Sample-Frequenz doppelt so hoch sein wie die Bandbreite des Signals. Geht man von einem hörbaren Frequenz-Bereich zwischen etwa 20 Hz und 22 kHz aus, landet man schnell bei einer optimalen Frequenz von 44,1 kHz. Das zu digitalisierende Musikstück wird also 44.100 mal pro Sekunde abgetastet.

Die Sample-Frequenz allein sagt aber noch nichts über die Qualität aus. Die Auflösung, mit der die Musik abgetastet wird, ist der zweite wichtige Paramater. Beim Digitalisieren  entsteht  ein   sogenanntes Quantisierungsrauschen, das mit jedem Bit, das hinzugefügt wird, um 6 dB abnimmt. In die Praxis bedeutet das: Mit je-dem Bit verdoppelt sich die wahrgenommene Lautstärke des Signals gegenüberdem Quantisierungsrauschen. Ein 16-Bit-Sample bietet einen Signalrauschabstandvon 90 dB und gilt als rauschfrei.

Die so gewonnen Audiodaten belegen pro Minute Musik etwa 10 MByte. Um die Datenmenge zu reduzieren, bleibt nur eine Reduzierung der Sample-Größe, die jedoch zu hörbarem Rauschen führen würde. Der Trick der MP3-Kodierung besteht nun, vereinfacht gesagt darin, die unhörbarenTöne, die von anderen, lauteren Geräuschenüberdeckt sind, mit einer geringeren Bit-Tiefe zu sampeln. Dazu wird das Frequenzspektrum in 32 sogenannte Sub-Bands eingeteilt, für die die Sample-Tiefe jeweils getrennt festgelegt werden kann. Angenommen auf allen Frequenzbändern läge ein gleich lautes Signal an, nur Frequenzband 20 enthielte einen siginifikant lauteren Ton, so werden die leiserenTöne von dem menschlichen Gehör weniger deutlich wahrgenommen, sie werden maskiert. In diesen Frequenzbändern kann die Sample-Größe daher deutlich unter den optimalen 16 Bit liegen, da auch das Hintergrund-Rauschen von dem lauten Ton in Frequenzband 20 maskiert (überdeckt) wird.

Was sich einfach anhört, wird spätestens dann kompliziert, wenn man bedenkt, daß die in den anderen Frequenzbändern anliegenden Töne ebenfalls Maskierungseffekte erzeugen. Für jedes Frequenzband muß der MP3-Codec die Effekte erechnen, die sich auf die umliegenden Sub-Bänder auswirken.Entsprechend der Überlagerung kann die Sample-Tiefe in den Bändern bis zum Erreichen des hörbaren Schwellwertes reduziert werden. Darüber hinaus hält der Maskierungseffekt bis zu 100 Millisekunden länger an, als das lautere Signal eigentlich anliegt. Und selbst zwei bis fünf Millisekunden bevor das laute Signal überhaupt zu hören ist, kann das Sample bereits reduziert werden. Die weitere Datenreduktion des MP3-Verfahrens funktioniert verlustfrei und soll daher nur kurz angerissen werden: Anstatt das Stereo-Signal auf zwei Kanälen zuübertragen, umfaßt bei MP3 ein Kanal das linke und rechte Signal, der zweite überträgt das linke abzüglich des rechten Signals (“Joint-Stereo"). Beim Abspielen ist es eine Frage der Addition und Subtraktion, die ursprünglichen Signale wieder herzustellen. Zuletzt wird die erzeugte Datei “Huffmann-codiert”, weshalb es eigentlich unsinnig ist, einen MP3-Song beispielsweise in Win-zip zu packen.

Die Verwendungsmöglichkeiten für MP3-Files sind vielseitig. Songs von der CD “rippen “ und auf Festplatte als MP3-Dateien speichern erspart viel Platz und die Systemresourcen werden nicht so stark belastet wenn die Musik im Hintergrund abgespielt wird. Mit MP3-Playern wie Winamp  können Play-Listen  zusammen gestellt werden. Man kann die  MP3-Files auch auf portable MP3-Player übertragen, die ja jetzt immer günstiger und besser werden. MP3-Files aus dem Internet, legale natürlich, können in Wave-Dateien umgewandelt werden und auf CD gebrannt werden. Gute Anleitungen hierzu und viele Programme gibt es z.B. bei mp3.com und auf den Winamp-Seiten. Dort gibt es auch weiterführende Links.

MP3-Tipp: Eine Kompressionsrate von 128 KBit/s bei 44,1 kHz Samplingfrequenz ergibt eine Verkleinerung der Datei um einen Faktor 10 bis 12 bei annähernd gleichbleibender Klangqualität!