Ein kleiner Überblick Über die traditionellen Audiodatenformate

Präsentation zum Thema: "Ein kleiner Überblick Über die traditionellen Audiodatenformate"—  Präsentation transkript:

1 Ein kleiner Überblick Über die traditionellen Audiodatenformate

2 Gliederung Überblick/Entwicklungsskizze Ausgewählte Formate im Detail
Unkomprimierte Das SND-Format Das WAV(PCM) bzw. AU Format Das AIFF Format Komprinierte AIFF-C MOD-Format (MIDI-Format) Vergleich ADAT

3 Überblick/Entwicklung
EAIFF 85 RIFF WAV ADAT SND AESEBU VOC AU MOD AIFF AIFF-C MOD IFF SPDIF

4 Aufbau des SNDSoundStruct
Das SND-Format SND Wird bei NeXT und Sun verwendet Besteht aus Kopf (SNDSoundStruct) und Daten Bei NeXT z.B. in eine Standartbibliothek (Sound Kit) einge- bunden, wodurch Bearbeitung des Klanges ohne Kenntnis vom inneren Aufbau einer SND Datei möglich ist Aufbau des SNDSoundStruct Aufbau in C Syntax typedef struct { int magic; /*magic number SND_Magic*/ int dataLocation; /*offset or pointer to the data*/ int dataSize; /*number of bytes of data*/ int dataFormat; /*the data format code*/ int samplingRate; /*the sampling rate*/ int channelCount; /*the number of channels*/ char info[4]; /*optional text information*/ }SNDSoundStruct;

5 WAV(PCM) AIFF Die Entwicklung EA IFF 85-Format Microsoft Apple /Mac
RIFF-Format AIFF Windows WAV-Format

6 Der Aufbau der Wav-Formates
Chunk Name Beschreibung *FORM Wave- Chunk Enthält alle weiteren Chunks * FMT Format-Chunk Die Parameter der Audio-Daten (Samplerate etc.) * DATA Data-Chunk Die Audio-Daten, falls das (unkomprimierte) PCM-Aufzeichnungsformat benutzt wird. FACT Fact-Chunk Angaben zum Aufzeichnungsformat, falls nicht PCM benutzt wird. ??? CuePoint-Chunk Eine Liste von Markierungen PlayList-Chunk Eine Reihenfolge, wie die Karkierungen abzuspielen sind. AssocDataList-Chunk Eine Liste Anwendungsspezifischer Daten

7 Der FMT-Chunk Name Beschreibung Format-Typ Mono oder Stereo Kanalzahl
Sample-Rate In Samples pro Sekunde (Hertz) Byte-Rate In Bytes pro Sekunde (hilft bei der Bemessung des Audiopuffers beim Abspielen) Bytes pro Sample Die Größe eines Samples (die Summe aller Kanäle) Bits pro Sample Diese Angabe ist PCM-Spezifisch .Werte des nächsten Abtastzeitpunktes (1-8 N+; er-Komplement)

8 Der Code des Wave Chunks in C
Form Chunk Typedef struct{ ID ckID; /*=Form*/ long ckSize; /*=Länge in byte*/ ID formType; /*= Wave */ char chunks[ ]; /*Korrektur-byte falls ckSize ungerade ist*/ }WaveChunk; Format Chunk Typedef struct { ID ckID; /*= Format */ long ckSize; unsigned short wFormatTag; (= WAVE_FORMAT_PCM) unsigned short nChannels; unsigned long nSamplesPerSec; unsigned long nAvgBytesPerSec; unsigned short nBlockAlign; unsigned short nBitsPerSample; }FormatChunk Der Data Chunk enthält nur die Audiodaten

9 Der Aufbau des AIFF-Formates
Chunk Name Beschreibung *FORM Format-Chunk Enthält alle weiteren Chunks in beliebiger Reihenfolge *COMM Common-Chunk Die Parameter der Audiodaten *SSND Sound Data-Chunk Die Musikdaten MARK Marker-Chunk Ermöglicht mehrere Zeitpunkte innerhalb der Abtastwerte zu kennzeichnen INST Instrument-Chunk Kann zur Erzeugung digitalisierter Instrumentenklänge verwendet werden. Enthält Marker Darüber hinaus gibt es noch eine Reihe weiterer Chunks!

10 Der Code des AIFF Chunks in C
Die Syntax des Form Chunks gleicht der des Wave Chunks Der Common Chunk typedef struct { ID ckID; /* =COMM */ long ckSize; /* =18*/ short numChannels; unsigned long numSampleFrames; short sampleSize; extended sampleRate; } CommonChunk Der Sound Data Chunk typedef struct { ID ckID; /* = SSND*/ long ckSize; unsigned long offset; unsigned long blockSize; unsigned char soundData [ ]; } SoundDataChunk

11 Komprimierung von Musikdaten
Digitalisierung von Musik Große Datenmengen  möglicher Ausweg Komprimierung Probleme bei der Komprimierung Komplexität des Verfahrens Datenverlust Qualitätsverlust

12 Von AIFF zu AIFF-C AIFF-C ist eine Erweiterung von AIFF zur Verwendung von komprimierten Klangdaten. Der grundsätzliche Dateiaufbau bleibt unverändert. Der Form Chunk hat den gleichen Aufbau wie bei AIFF. Der einzige Unterschied besteht im Inhalt des Formtyps, der jetzt `AIFC‘ heißt. Außerdem muß er genau einen Format Version Chunk enthalten. Der Common Chunk wurde im Vergleich zu AIFF um zwei Angaben erweitert: ID compressionType; Pstring compressionName; Im Sound Data Chunk folgen die komprimierten Daten der einzelnen Kanäle immer hintereinander, gefolgt von den Daten des nächsten Zeitintervalls.

13 Das MOD Audioformat völlig andere Herangehensweise an das Komprimieren der Daten kein pures Sampling mehrere kurze Samplings (Instrumente) und eine Partitur mit Noten Hoher Produktionsaufwand Bearbeitungsprobleme Kein Rechenaufwand bei der Komprimierung

14 Aufbau des Mod Formates
Pos Länge Typ Beschreibung 1 20 Char Titel des Liedes (falls <20 mit Nullen aufgefüllt) 21 22 Name des 1.Samples (Instrumentes) 43 2 BigEnd Länge des Samples in 2-byte words 45 SNibble Tonhöhe (variierbar in 1/8 Haltonschritten) 46 Byte Lautstärke ( 0 [-36.1dB]-64 [0.0dB] ) 47 Anzahl der zu spielenden Töne 49 Länge der zu spielenden Töne 51 30 Information zum 2. Sample 921 Information zum 31. Sample 951 130 Songinformationen , Partitur 1081 4 File Format Tag

15 Das Midi Format Noch „kleiner“ als das MOD-Format
Nur noch abspeichern von Nummern Informationen zu den Nummern in Software oder Hardware Da genaue Instrumentendefinitionen häufig nicht vorhanden sind,ist eine getreue Wiedergabe fast nicht möglich

16 Vergleich der Datenmengen der einzelnen Formate
Objekt Benötigte Datenmenge Komplettes dickes Buch (300 Seiten) 700 KB 1 min. unkompr. Audioaufzeichnung (CD) 10 MB 1 min. hochkompr. Audioaufzeichnung (CD) 1 MB 1 min Audioaufzeichnung (Telefonqualität) Dateiformat Datenmenge(pro h) Bemerkung Wav /AIFF ... 600 MB CD-Qualität (16bit, 44kH) MOD 60 MB fast CD-Qualität MIDI 200 KB schlechtere Qualität

17 ADAT (Datenübermittlung)
Problem: Übertragung digitaler Audiodaten ohne Informationsverlust. 1.Entfernung 2.Taktfrequenz 3. Kanalmenge Lösung: ADAT

18 4 Daten Informationsbits
Aufbau Teil 1 1 Kanal 4 Daten Informationsbits Einsbit 10 Nullbits User Bits Kanal 1 Kanal 2 ..... Kanal 8

19 Beispiel (vier Kanäle,kein Userbit)
Aufbau Teil 2 Stellenanzahl Inhalt (6*4)*8= 192 Kanalinformationen 48 1bit nach jedem 4er Block 4+1 Userbits plus 1bit 10+1 Nullbits am Ende =256 Beispiel (vier Kanäle,kein Userbit)  Information von 4 Kanälen im ADAT Format kodiert