Fallstudie mp3-Hörtest / Home

Tests und Hörproben sind schon einige veröffentlicht worden. Doch oft werden sich sicher Leser gefragt haben: "Stimmt das alles?", "Können die nicht richtig hinhören?" oder "Ja, mit der Musik kann das ja auch nichts werden?" Obwohl die Aussagen zu mp3 durchaus von "Schrott" bis "CD-Qualität" reichen und dadurch die Musikgemeinde z.T. deutlich verunsichert ist, muß vorweg geschickt werden, daß das Kompressionsverfahren mp3 keineswegs das schwächste Glied in der Signalkette darstellt. Wesentlich größer ist z.B. der Einfluß des Raums und der Lautsprecher. Viele analoge Geräte wie Tonabnehmer oder Kassettengeräte verfälschen die Übertragung viel deutlicher. Andererseits haben DAT-Rekorder, CD-Player oder Kabel i.A. wesentlich bessere Eigenschaften.

Die Kriterien

Zwar kann man Tests zu Kabeln oder verschiedenen CD-Playern nicht völlig in den Bereich des Kaffeesatz lesens verdammen, aber eine Gemeinsamkeit zu mp3 besteht: Die Unterschiede sind gering. Wir wollen uns deshalb auch nicht mit der Frage beschäftigen ob mp3 für den Durchschnittsanwender gut genug ist, sondern ob das Kompressionsverfahren auch hohen Ansprüchen genügt. Diese Frage besteht z.B. dann, wenn man seine CD-Sammlung auf einige mp3-CDROM schrumpfen will oder eben generell hohe Klangansprüche hat. Auch soll hier nur am Rande interessieren, ob man auch völlig blind, d.h. ohne direkten Vergleich mit Originalen, mp3-Dateien erkennen kann. Schließlich bleibt ja auch ein schlechtes Gefühl, wenn man weiß, daß die Verzerrungen bestehen, auch wenn man sie selbst nur im direkten Vergleich erkannt hat.

Der Aufwand für einen systematischen Test kann recht hoch sein, gehen doch viele Parameter in die Bewertung ein: die Hörer, die Musik, die Aufnahmequalität, die Testanlage u.v.m. Um die Hardwarekosten nicht ausufern zu lassen, wurde eine Hifi-Anlage mit Anschaffungskosten um 8000,- DM verwendet und diese um einen hochwertigen Sennheiser-Kopfhörer ergänzt. Auch wurden neben dem Ohr auch einige technische Untersuchungen gemacht. Als Musikquelle sind CDs mit Digitalaufnahmen aus verschiedenen Genres verwendet worden. Ergänzt wurden diese um eine Stimmaufnahme, um auch einmal nicht nur die CD, sondern ein echtes Original zu verwenden.

Für den eigentlichen Test sind umfangreiche Vorbereitungen notwendig. Dies läßt einem auch viel Zeit zum spekulieren:

Für viele Hörer erwiesen sich mp3-Stücke als nicht signifikant schlechter. Mit welcher Abtastrate soll man nun testen? Alle Möglichkeiten zu berücksichtigen wäre extrem aufwendig, so daß wir uns zunächst auf die 128kBit/s-Variante fokussiert haben. In dieser Form findet man die meisten Titel auch im Internet, da sie einen guten Kompromiss zwischen Datenkompression (ca. 11-fach) und Qualität ergibt. Immerhin passen dann z.B. alle 9 Beethoven-Sinfonien oder alle Beatles-Songs problemlos auf eine einzige CD! Einige tragbare mp3-Player lassen auch nur maximal 128kBit/s zu, was die nötige Speicherkapazität nicht ausufern läßt und die Überspielzeiten akzeptabel hält. Einen sehr guten, verständlichen Beitrag durch welche Verfahren man diese hohe Kompressionsrate erzielt ohne das die Musik auf die Strecke bleibt findet sich in [1,2].

Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs

Bild 1 : Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs als Funktion der Frequenz. Durch statische und dynamische Verdeckungseffekte draf die Dynamik erheblich reduziert werden.


Welche Musikstücke soll man verwenden? Am besten solche, die man selbst gut kennt und die in guter Qualität vorliegen. Ein ganzes Stück komplett zu hören ist dabei für Vergleiche unpraktisch. Schneller und trennschärfer kann man durch direktes Umschalten testen. Zu kurz dürfen die Hörabschnitte aber auch nicht sein, denn mitunter kommt es ja auf die Entwicklung, die Kontraste in einem Stück an. Für den Hörtest wurden die CD-Originale als WAV-Dateien abgespeichert und zusammen mit den mp3´s, sowie einer Reihe von Testsignalen, auf eine CDROM gebrannt. Dies alles geschah (wenn nichts anderes genannt wird) mit der mit den Freeware-Programmen CDex Version 1.10 ((von einigen Zeitschriften empfohlen und bereits zum grabben länger bei uns im Einsatz) und des Dema mp3-Softwareplayers. Später wurde eine Vielzahl anderer Programme als Quervergleich hinzugenommen.

Da durch reine Hörtests kaum quantitative Aussagen möglich sind, wurden auch einige technische Signale als WAV-Datei generiert (mit CoolEdit96) und dann komprimiert. Wenn man dann die Differenz bildet, kann man direkt die Verfälschungen ermitteln. Verwendet wurde ein 1kHz-Sinusburst mit unterschiedlichen Tastverhältnis und ein 2-Ton-Signal. Mit ersterem kann man vor allem die dynamischen Eigenschaften der mp3-Kompression testen und mit dem zweiten Signal die Intermodulationsverzerrungen. Im Original ist der Intermodulationsabstand besser als 90dBc.

Denkbar sind auch richtig perfide Tests. Beispielsweise könnte man der normalen Musik Störsignale überlagen, dann die mp3-Codierung durchführen und die Störsignal wieder subtrahieren. Dies sollte mp3 vor echten Problemen stellen, denn bei großen überlagerten Signalen würden diese Feinheiten im Original verdecken. mp3 würde dann die Feinheiten zur Komprimierung unterdrücken und schlieslich fehlen diese am Ende, was durchaus hörbar sein dürfte, da ja nach der Subtraktion der Verdeckungseffekt wegfällt. Völlig immun gegen derartige Effekte sind nur lineare und zeitinvariante Systeme, aber dazu gehört weder mp3 noch ein Verstärker, ein DA-Umsetzer oder gar ein Lautsprecher.

Erwartungen gab es auch an den indirekten Vergleich Lautsprecher gegen Kopfhörer. Zwar kann ein Kopfhörer nicht dasselbe natürliche Klangbild von Lautsprechern liefern, jedoch ist ein 500DM-Kopfhörer in einigen Parameter, wie Impulsverhalten, Entdecken von Rauschfahnen o.ä., selbst 10.000 DM-Boxen erheblich überlegen. Auch kann man problemlos eine Lautstärke weit jenseits der Zimmerlautstärke dauerhaft ohne Nachbarschaftskonflikte realisieren.

In mancherlei Hinsicht ist der mp3-Test deutlich einfacher als z.B. Lautsprechertests. Es kann nämlich immer auf dieselbe Hardware zurückgegriffen werden. Auf diese Weise wird durch nicht perfekte Geräte, wie z.B. CD-Brenner, CD-Player, Lautsprecher, Verstärker usw., Original und mp3-Variante gleichermaßen beeinflußt, d.h. niemand wird bevorzugt, höchstens werden die Unterschiede verwischt. Lediglich bei wirklich schlechten Geräten könnten sich negative Effekte auch wieder aufhaben (z.B. Frequenzgangüberhöhungen).

Die Stücke - Was wir uns genehmigt haben
Der 1. Test - Auf den ersten Blick
Der Hörtest - Der Nachschlag
Detektivarbeit - Wieso, weshalb, warum?
Fazit (mit Update)

Zum Nachschlagen:

[1] http://www.trail-n-error.de/mp3theorie1.htm
[2] http://hellgate.hs-bremen.de/mp3/artikel.htm
[3] http://www-stud.fht-esslingen.de/~alkoit00/mp3enc/
[4] http://www.raum.com/mpeg/reviews_quality.html
[5] C. Meyer, ct´ Heft 6/00, S. 92ff
[6] ct´ Heft 22/00
[7] http://www.mp3-tech.org

[8] http://www.mpex.net

Nach oben - Zur Homepage - Zur mp3-Glosse

Copyright © 2000 Stephan Weber. Alle Rechte vorbehalten.
Stand: Februar 08, 2002.