../icons/Logo.pngPraktische Elektronik


Das älteste Verfahren, Musik komprimiert aufzuzeichnen, kommt ohne Elektronik aus.


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Musiker können MP3!

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Musiker können MP3!

Diese Aussage führt fast immer zu:

Der hat 'nen Vogel.

Aber im Ernst:

Musiker beherrschen die Verfahren, die MP3 zugrunde liegen.

Im Folgenden wird ohne Mathematik gezeigt, dass MP3 auf Verfahren beruht, die Musiker seit Jahrhunderten beherrschen und anwenden.

Für weitere Details und Beispiele siehe Wie funktioniert MP3?.

Noten

Seit Jahrhunderten wird Musik durch Noten beschrieben.

  • Im Folgenden betrachten wir das Notensystem der Musiker aus der Sicht der Techniker und
  • lernen einige ihrer Begriffe und Vorstellungen kennen.
  • Mathematische Formeln usw. sind dazu nicht notwendig.
  • Wir werden feststellen, dass
  • Techniker nur neue Namen für alte Dinge haben,
  • dass sie aber auch Musik machen und das Notensystem präzisieren.

Spektraldarstellung von Musik

  • Springen wir ins kalte Wasser der Techniker.

Die meisten Musiker können mit dem Begriff Spektrum und Spektraldarstellung nichts anfangen:

  • Das ist etwas Technisches und hat nichts mit Musik zu tun.

Für einen Techniker ist die Behauptung, Noten seien eine Spektraldarstellung von Musik, ebenso absurd.

Zwei Sichtweisen von Noten

In Noten notieren:

Musiker Techniker
die Tonhöhe Frequenz
die Dauer eines Tons die Dauer eines Tons
die Lautstärke, Dynamik Amplitude
welche Töne werden gleichzeitig gespielt die Spektrallinien
die Instrumente der Satz der Funktionen

Tabelle 1: Noten aus zwei Blickwinkeln

Gemeinsame Begriffe

Damit sich Musiker und Techniker besser verstehen, gehen wir einen Kompromiss ein und

  • beschränken uns zunächst auf einfache Instrumente, nämlich Blockflöten.

Und wenn wir den Technikern dann noch sagen,

  • dass die Töne der Blockflöte Sinusfunktionen entsprechen,

können sie der Behauptung zustimmen,

  • dass Noten für Blockflöten, das Spektrum eines Musikstücks sind.

Musiker müssen nur wenige Fachbegriffe akzeptieren.

  • Noten sind die Spektraldarstellung von Musik und
  • Noten beschreiben das Spektrum eines Klangs,
  • indem mehrere Noten übereinander stehen.

Die Musiker müssen noch einen weiteren Fachbegriff akzeptieren, nämlich den der Zeitdarstellung. Auch das ist auch nichts Besonderes.

  • Die Zeitdarstellung eines Musikstücks ist nichts anderes als das Spielen des Musikstücks, die Musik mit der Zeit ablaufen zu lassen.

Musizieren

Ein oder mehrere Musiker spielen Musik nach Noten.

Die Techniker sagen,

  • dass die Musiker die Musik von der Spektral- in die Zeitdarstellung transformieren.

Wenn eine Gruppe von Musikern ein Stück spielt, ist das Ergebnis

- das, was wir in der Zeitdarstellung hören, -

  • nicht identisch mit dem, was eine andere Gruppe von Musikern spielt.

Auf die Interpretation eines Musikstücks freuen wir uns besonders.

Techniker stellen fest,

  • dass Noten nicht ausreichen, um Musik in einer Weise zu beschreiben,
  • dass sie genau reproduziert werden kann.

Klänge komponieren

Musiker erzeugen Klänge, indem sie Töne auf einem und/oder mehreren Instrumenten gleichzeitig spielen.

Die Techniker wollen sich nicht auf verschiedene Instrumente einlassen. Sie wollen möglichst nur Blockflöten verwenden.

Musiker erinnern sich an Orgeln. Orgeln imitieren den Klang von Instrumenten, indem sie Pfeifen zu Registern zusammengefassen.

Moderne Techniker können es besser. Sie sind heute in der Lage, den Klang von Instrumenten nachzubilden und komplexe Klänge zu erzeugen,

  • indem sie den genauen Satz der benötigten Pfeifen und
  • für jede Pfeife die erforderliche Lautstärke angeben.

Ein kleines Instrument, eine elektronische Orgel - ein Keyboard - genügt.

Musik aufzeichnen

Einige Musiker sind in der Lage, ein gehörtes Musikstück in Noten zu notieren. Das ist genau das Gegenteil vom Spielen eines Musikstücks nach Noten.

Technisch gesehen transformieren Musiker beim Notenschreiben das Musikstück von der Zeit- in die Spektraldarstellung. Sie notieren auch die Noten für die verschiedenen Instrumente.

Techniker können das auch:

Sie zeichnen Musik in der Zeitdarstellung nahezu perfekt auf CDs auf.

Sie können aber auch die Spektraldarstellung eines Musikstücks erzeugen. Sie geben an, welche Pfeifen benötigt werden und wie laut sie gespielt werden sollen.

Musik komprimieren

Betrachten wir die Aufnahmen von Musikstücken.

  • Eine Stunde Musik passt auf eine CD.
  • Mit MP3 passen ca. 10 Stunden Musik auf eine CD.
  • Die Partituren von Hunderten von Sinfonien passen auf eine CD.

Mit Noten kann Musik viel stärker komprimiert werden als mit MP3.

Allerdings kann das Original eines Musikstücks mit Noten nicht in allen Details wiedergegeben werden. Die Noten eines Musikstücks werden interpretiert.

  • Die hohe Kompressionsrate von Partituren wird durch einen Verlust an Details erkauft.

MP3

Mit MP3 lassen sich Musikaufnahmen auf etwa ein Zehntel reduzieren.

Wer jetzt denkt, das sei nichts anderes als Zippen, der irrt. Eine CD-Aufnahme lässt sich mit etwas Glück durch Zippen auf die halbe Größe reduzieren.

  • MP3 basiert auf dem gleichen Prinzip wie das Aufschreiben der Noten eines Musikstücks.

Die Musik wird von der Zeitdarstellung in eine Spektraldarstellung umgewandelt.

  • MP3-Daten sind im Prinzip Noten!
  • Es handelt sich um die Noten für einen Satz von Pfeifen, die im MP3-Player verwendet werden.

Ein MP3-Player wandelt die MP3-Noten von der Spektral- in die Zeitdarstellung um. Das ist so, als würden wir ein Musikstück von einem Notenblatt spielen.

Abweichungen

Die Interpretationen eines Musikstücks sind unterschiedlich.

Wenn wir eine MP3-Datei abspielen, hören wir immer die dieselbe Musik. Aber es gibt Unterschiede zum Original, die mehr oder weniger hörbar sind.

Auch bei MP3 geht durch die Komprimierung der Aufnahme ein Teil der Details verloren. Allerdings wird bei MP3 so vorgegangen, dass der Verlust von den meisten Menschen nicht wahrgenommen wird.

Im Wesentlichen können Menschen

  • sehr nahe beieinander liegende Töne nicht unterscheiden,
  • sehr leise Töne nicht hören und
  • leise Töne nicht wahrnehmen, während laute Töne erklingen.

Dieses wird bei MP3 ausgenutzt, um die Datenmenge zu reduzieren.

Auflösung

Ein Klavier hat nicht ganz 8 Oktaven und 88 Tasten. Für die 88 Tasten brauchen wir 88 Notenlinien.

Jede Oktave hat 12 Töne.

  • Die Musiker schummeln, weil sie nur acht Notenlinien pro Oktave haben. Die restlichen 4 Töne einer Oktave werden durch Vorzeichen dargestellt.

Bei MP3 werden mehr als 50 Töne, Notenlinien, pro Oktave aufgezeichnet. MP3 umfasst zehn Oktaven und 576 Töne. Bei der Notenschrift sind es nur 120.

  • Für MP3 wird ein Satz von 576 Pfeifen verwendet.
  • Die Lautstärke jeder Pfeife ist festgelegt,
  • aber nur so genau, dass der Mensch die Abweichungen nicht hören kann.
  • Im Vergleich zu Noten verbessert die höhere Auflösung von MP3 die Reproduzierbarkeit eines Musikstücks.

Fazit

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Musiker können tatsächlich MP3!

Musiker beherrschen die Verfahren, die MP3 zugrunde liegen.

Techniker erzeugen MP3-Noten und spielen sie auf kleinen elektronischen Orgeln ab:

MP3-Playern