Audio compressie

Sinds de komst van het internet wordt er veel gewerkt met het comprimeren van audio. Vooral toen iedereen het nog moest doen met een simpele telefoonmodem was het belangrijk om de audiobestanden zo klein mogelijk te maken. Deed je dit niet dan duurde het downloaden van een liedje toch al gauw een uur. Tegenwoordig zijn onze verbindingen zo snel dat dit niet meer nodig is en dus ook de mate van compressie afneemt. In dit artikel wordt het comprimeren op zich en de verschillende vormen van compressie besproken.

com•pri•me•ren (ov.ww.)
    1 samenpersen, compact maken decomprimeren

Compressie is niets anders dan het verkleinen (comprimeren) van een geluidsbestand. Het originele geluidsbestand krijgt op computers vaak de extensie .wav, wat staat voor wave oftewel een geluidsgolf. Een .wav bestand is vaak behoorlijk groot, ongeveer 10 MB per minuut. Een complete cd wordt op die manier ongeveer 700 MB groot. Zeker in de tijd dat iedereen moest ‘inbellen’ om op het wereld wijde web te komen was het onmogelijk om dit soort grote bestanden te downloaden. Niet alleen dat maar ook de harde schijven hadden veel te weinig opslagcapaciteit voor .wav bestanden. Hierdoor was het toen dus noodzakelijk om de audiobestanden flink te comprimeren.

Comprimeren is een heel ingewikkeld wiskundig proces maar simpel gezegd wordt er geluid weggehaald uit het originele bestand. Het wordt wel op zo’n manier weggehaald dat het bijna niet hoorbaar is voor het menselijk gehoor. Vooral hele hoge en lage tonen zijn het slachtoffer bij het comprimeren. Hoe hoger de compressievorm hoe meer geluid er verdwijnt.

Bitrates

Bij het comprimeren wordt er vaak gesproken over zogenaamde bitrates. Hoe lager de bitrate, hoe hoger de compressie. Bitrates worden over het algemeen aangeduid in kilobits per seconde. Veel voorkomende bitrates zijn 128, 192, 256 en 320. Een bitrate van 128 betekent dat het gecomprimeerde audiobestand 128 duizend bitjes nodig heeft om af te kunnen spelen. Omgerekend naar MB`s houdt dit in dat een bitrate van 128 kbps (kilobits per seconde) neer komt op ongeveer 1 MB per minuut. Tien keer zo klein als een origineel wave bestand dus. In de tijd van het ‘inbellen’ zag je veel bestanden met deze bitrate. De geluidskwaliteit hiervan (zeker in het mp3 formaat) is echter voor de meeste mensen (en dus zeker voor audiofielen) onder de maat. Er is op deze bitrate (zeker met goede luidsprekers of hoofdtelefoon) een duidelijk verschil te horen tussen het origineel en het gecomprimeerde bestand. Het is dus niet aan te raden uw cd/elpee collectie om te zetten in bestanden met een dergelijke bitrate. Gelukkig wordt bij online muziekwinkels de muziek vaak aangeboden in een bitrate van 192 kbps of hoger. Dit komt voor de meeste mensen al bijna overeen met cd kwaliteit, maar de geoefende luisteraar zal duidelijk het verschil kunnen horen. Uiteraard speelt ook de kwaliteit van uw luidsprekers of hoofdtelefoon hier een rol bij.

Codecs

Tegenwoordig zijn er heel verschillende formaten (ook wel codecs genoemd) om muziek in te comprimeren. De meest bekende codec is wel het MP3 formaat. Zeker in de tijd van het ‘inbellen’ was dit eigenlijk het enige gebruikte formaat. MP3 is een vorm van lossy compressie, oftewel er gaat geluid verloren tijdens het comprimeren. De tegenhanger van lossy is lossless. Dit is een vorm van compressie waarbij geen geluid verloren gaat maar waar het bestand wel kleiner van wordt. Vooral de laatste jaren, waarbij de internetverbindingen steeds sneller worden en de harde schijven steeds groter, is dit in opkomst. In de volgende hoofdstukken zal ik deze vormen uitgebreid gaan bespreken. 

Lossy codecs

Lossy codecs 

Voor een behoorlijke compressie kan er het best gebruik worden gemaakt van een lossy codec. Het nadeel van zo’n dergelijk codec is wel dat er geluid verloren gaat bij de compressie. Dit zorgt er ook voor dat een audiobestand dat gecomprimeerd is met een lossy codec is ook dat deze bestanden verschillen van de bron. Het is dus niet mogelijk om dergelijke bestanden terug te brengen naar het origineel. Lossy codecs worden op het internet ook het meest gebruikt vanwege hun kleine formaat. Hieronder volgt een beschrijving van de meest gebruikte lossy codecs.

MP3

MPEG-1 Layer 3 (kortweg MP3) is de populairste vorm van lossy compressie. Deze populariteit is zo groot dat de gemiddelde computergebruiker vaak niet eens iets anders kent dan een “empeedrietje”.  MP3 werd door de Duitser Karlheinz Brandenburg uitgevonden voor zijn doctoraatsthesis. Bij het comprimeren naar het MP3-bestand gaat er geluid verloren van het origineel. Dit geluid kan niet meer worden teruggehaald. Ook wordt er bij MP3 gebruikgemaakt van klassieke compressie. Geluid dat zowel op het linker- als rechterkanaal voorkomt wordt slechts eenmaal opgeslagen. Deze vorm wordt joint stereo genoemd. Een MP3-bestand krijgt zoals logisch is in Windows de extensie .mp3.

Karlheinz Brandenburg

De mate van compressie wordt bij MP3 aangeduid in bitrates. Veel gebruikte bitrates zijn 128, 192, 256 en 320 kbps. Een MP3-bestand met een bitrate lager dan 192 kbps klinkt vaak vlakker dan het origineel. Ook kunnen er bijgeluiden ontstaan bij een dergelijke compressie. Vanaf 192 kbps wordt de geluidskwaliteit door de meeste mensen als goed ervaren. Een MP3-bestand met een bitrate van 320 kbps nadert zelfs de kwaliteit van een cd. Een MP3-bestand met een bitrate van 128 kbps is ongeveer 10 maal kleiner dan het origineel. Bij hogere bitrates neemt het formaat evenredig toe.

MP3 is later nog verder doorontwikkeld door de eigenaar, het Thomson Multimedia en Fraunhofer instituut. Het resultaat hiervan was MP3pro. Volgens de makers zou een MP3pro-bestand met de halve bitrate dezelfde kwaliteit bieden als een gewoon MP3-bestand. MP3pro is echter nooit erg populair geworden mede door het beperkt aantal ondersteunende programma’s. De Windows-extensie van een MP3pro bestand is ook .mp3.

WMA

Windows Media Audio (oftewel WMA) is ontwikkeld door Microsoft. Het comprimeren naar dit bestandsformaat kan met de Windows Media Player, die standaard geleverd wordt met Windows. Hierdoor werd deze codec al gauw erg populair. Ook is het formaat in lage bitrates uitermate geschikt voor zogenaamde streams op internet. De extensie van deze codec is .wma. Het grote verschil tussen WMA en MP3 is dat de eerste gebruik kan maken van DRM (Digital Rights Management).  Dit kan er voor zorgen dat de gebruiker maar beperkte rechten heeft op het bestand, zoals het aantal keer afspelen en kopiëren. Ik zal hier later nog wat uitgebreider op terugkomen. De compressietechniek van WMA is vrijwel hetzelfde als bij MP3. Wel is een WMA-bestand vaak kleiner. Het voordeel hiervan is dat je dus meer kwijt kunt op bijvoorbeeld je draagbare muziekspeler. Een nadeel is dat de Apple iPod (momenteel veruit de populairste draagbare muziekspeler) dit formaat niet ondersteunt. Ook is het gebruik onder andere besturingssystemen dan Windows soms niet al te eenvoudig.

AAC

Advanced Audio Coding (afgekort AAC) is de MPEG-4 tegenhanger van het MP3-formaat. Deze codec wordt veel gebruikt door Apple. De muziekbestanden die gekocht worden via Apple’s muziekwinkel iTunes worden in dit formaat aangeboden. Ook bij AAC is het mogelijk om deze bestanden te voorzien van DRM. De meeste aankopen van iTunes zijn hier dan ook van voorzien. Omdat AAC een stuk nieuwer is dan bijvoorbeeld MP3 zijn er een aantal zaken verbeterd, zoals de efficiëntie. Hierdoor haalt AAC een hogere kwaliteit op een lagere bitrate. Een MP3-bestand op 192 kbps is vergelijkbaar aan een AAC-bestand met een bitrate van 128 kbps. AAC bestanden krijgen de extensie .m4a in Windows.    

Ogg Vorbis

Ogg Vorbis is een stuk recenter ontwikkeld dan MP3 en WMA. Het voordeel van deze codec ten opzichte van MP3 en WMA is dat het open source is. Voordat Ogg Vorbis werd ontwikkeld waren er nog geen patentvrije codecs op de markt, wat de makers op het idee bracht om dit te gaan ontwikkelen. Ogg Vorbis is zo ontwikkeld dat het compleet patentvrij is. Hierdoor hoeft de gebruiker of softwaremaker dus ook niet te betalen voor het gebruik hiervan. De manier van compressie werkt hetzelfde als bij MP3, maar omdat Ogg Vorbis later is ontwikkeld werkt het op dit gebied een stuk efficiënter. Omdat het een open source project is, is Ogg Vorbis nog steeds in ontwikkeling. Op de site van het codec kan gekeken worden wat de meest recente versie is. Ogg Vorbis is geschikt voor de meest gebruikte besturingssystemen. In Windows krijgt een dergelijke bestand de extensie .ogg.

Lossless codecs

Lossless codecs

Lossless codecs zijn de tegenhanger van lossy codecs. Het Engelse woord lossless betekent ‘zonder verlies’. Bij het comprimeren met een dergelijke codec gaat er dan ook geen geluidsinformatie verloren. Ook dit is een vrij ingewikkeld proces. Je kunt het een beetje vergelijken met een ZIP-bestand. Iedereen krijgt weleens een ZIP-bestand als attachment van een e-mailbericht. Wanneer je dit bestand `uitpakt` verschijnt de inhoud hiervan. De inhoud is vaak een stuk groter dan het ZIP-bestand. Het is dus op een zeer slimme manier opgeslagen zonder verlies. Dit geldt ook voor audiobestanden die gecomprimeerd zijn met een lossless codec. De inhoud (het geluid) blijft hetzelfde maar toch verandert de grootte. Om het nog duidelijker te maken nog een ander voorbeeld. Stel u een volle rommelige zolder voor. Alles ligt door elkaar en je kunt er bijna niet doorheen lopen. U gaat naar de winkel en koopt een aantal opbergdozen. U voelt hem al aankomen: al de spullen ruimt u op en stopt u in de dozen, die u vervolgens netjes in een hoek van de zolder opstapelt. De zolder is weer helemaal netjes en er ontstaat veel extra ruimte. De inhoud is echter niet veranderd, het is alleen efficiënter opgeslagen.

Omdat er geen geluidsinformatie verloren gaat zijn dergelijke codecs uitermate geschikt voor onder andere audiofielen. Het nadeel van deze codecs is wel dat de compressie een stuk minder efficiënt is dan bij een lossy codec. De bestanden nemen dus een stuk meer ruimte in beslag. Hieronder zal ik de meest gebruikte lossless codecs kort bespreken.

FLAC

FLAC staat voor Free Lossless Audio Codec en is verreweg het bekendste lossless codec. De codec werd ontwikkeld door Josh Coalson en is net als Ogg Vorbis een open source project. FLAC haalt een compressie van 30% – 50% wat behoorlijk is als je bedenkt dat er helemaal niets van de geluidsinformatie verloren gaat. MP3 haalt bij hetzelfde bestand ongeveer een compressie van 80%, er blijft dan dus maar 20% van het origineel over. Hierbij gaat natuurlijk wel het één en ander aan geluid verloren. FLAC wordt al door steeds meer programma’s ondersteund en de populariteit neemt nog steeds toe. Helaas wordt deze codec nog niet door Apple’s iPod ondersteund, wat waarschijnlijk vooral komt omdat Apple liever heeft dat haar eigen lossless codec wordt gebruikt. In Windows krijgt FLAC de voor de hand liggende extensie .flac.  

Monkey’s Audio

Monkey’s Audio is misschien wel de grootste concurrent van FLAC. Ook deze codec is uiteraard lossless en werkt op sommige compressiegebieden zelfs nog iets efficiënter dan FLAC. Wel wordt dit codec een stuk minder gebruikt. Het nadeel van Monkey’s Audio is dat het niet geschikt is voor het gebruik op draagbare muziekspelers omdat het decoderen naar geluid een te ingewikkeld proces is voor dergelijke apparaten. De extensie van Monkey’s Audio in Windows is erg origineel, namelijk .ape.   

Apple Lossless

Apple’s eigen lossless codec. Ook wel bekend onder de naam Apple Lossless Encoder, ALE, of Apple Lossless Audio Codec, ALAC. Deze bestanden zijn wel af te spelen op Apple’s eigen muziekspeler de iPod. Cd’s zijn eenvoudig om te zetten naar deze codec met behulp van iTunes. De uitgang van de bestanden is hetzelfde als bij AAC, namelijk m4a. De codecs hebben verder echter weinig overeenkomsten. Het compressievermogen van ALAC ligt tussen de 40% tot 60% ten opzichte van het originele audiobestand, maar uiteraard zonder enig verlies.  

WMA Lossless

Microsoft’s eigen lossless codec. Deze codec lijkt behoorlijk op dat van Apple. Ook de extensie van dit bestand is gewoon .wma. Het encoderen naar dit formaat kan met de Windows Media Player. Ook wordt er muziek aangeboden op internet in dit formaat. 

Rippen

Rippen

Het omzetten van cd’s naar een compressiebestand wordt ook wel rippen genoemd. Het is uiteraard belangrijk om van te voren te weten met welk codec u uw cd’s wilt omzetten. Dat hangt natuurlijk ook af van het doel wat u heeft en welke codecs dit doel ondersteunt. Bij het rippen kunnen verschillende soorten programma’s gebruikt worden. Hieronder zal ik wat programma’s kort beschrijven. Ik zal mij vooral richten op programma’s die gebruikt worden in Windows omdat dit het meest gebruikte besturingssysteem is.

EAC met of zonder LAME (MP3)

Een erg goed programma voor het rippen van uw cd’s naar het MP3 formaat is het programma EAC (Exact Audio Copy). Dit Duitse programma is gratis verkrijgbaar. Dit is een erg nauwkeurig programma maar door de vele opties is het misschien voor sommige mensen iets te ingewikkeld. Vooral in combinatie met de MP3-encoder van LAME (ook gratis verkrijgbaar), wat staat voor LAME Ain`t an Mp3 Encoder is het een bijna perfect programma.  

Windows Media Player

Als u uw muziekcollectie wilt omzetten naar het WMA formaat (zowel lossy als lossless) kunt u het best gebruik maken van de standaard in Windows geïnstalleerde Windows Media Player. Het programma werkt snel en is heel eenvoudig in het gebruik. 

Apple iTunes

Dit programma kan wel gezien worden als Apple’s tegenhanger van Windows Media Player. iTunes wordt door de meeste mensen gebruikt om muziek op hun iPod te zetten. Ook kan er heel eenvoudig muziek mee omgezet worden naar AAC of Apple’s lossless. Dit programma is gratis te downloaden en redelijk eenvoudig te gebruiken. Ook kan er via dit programma muziek online gekocht worden. 

DB PowerAMP

Dit programma is erg handig als u verschillende codecs wilt gaan gebruiken. DB PowerAMP beschikt namelijk over de meest gebruikte codecs, zoals MP3, WMA, Ogg Vorbis, FLAC, Monkey’s Audio en AAC. Ook kunt u met dit programma, naast het rippen van cd’s, bijvoorbeeld ook FLAC bestanden omzetten naar MP3 bestanden. Het programma werkt heel eenvoudig, maar voor een volledig werkende versie moet er wel betaald worden.

Downloaden

Downloaden

Als tegenhanger van het illegaal downloaden worden er nu bij een aantal websites muziekdownloads tegen betaling aangeboden. Aan het begin was dit nog niet erg populair, maar zeker door de introductie van de online muziekwinkel van Apple, iTunes, zitten deze downloads behoorlijk in de lift. De prijs voor een liedje is gemiddeld 0,99 euro. Vooral de enorme catalogus van iTunes maakt de dienst enorm populair. Wel is de aangeboden muziek dan vaak in AAC formaat met een middelmatige kwaliteit (een bitrate van 128 kbps). Verder is de meeste muziek die via iTunes gekocht wordt voorzien van DRM (Digital Rights Management). Dit zorgt ervoor dat het bestand maar beperkt te kopiëren is of te branden op een cd. Maar ook muziek van andere online muziekwinkels zijn vaak voorzien van DRM. Wegens de grote klachtenstroom van veel consumenten tegen DRM beginnen steeds meer websites met het afschaffen hiervan. Ook bij Apple’s iTunes is al DRM-vrije muziek te downloaden. Toch wordt vrijwel de meeste muziek illegaal gedownload. Diensten zoals Limewire zijn vooral bij de jeugd erg populair.

Downloaden voor audiofielen

Voor de audiofiel is het gebruik van nieuwsgroepen een aanrader. Hier worden vaak albums in lossless formaat opgezet of een image-bestand (1:1 kopie) van het album. Het downloaden van deze nieuwsgroepen is echter wel behoorlijk ingewikkeld, en een payserver is zeker een aanrader. Ook moet hier bij gedacht worden dat dit downloaden in Nederland wel legaal is maar in veel andere landen niet. De hardwerkende artiest krijgt hierdoor dan ook geen geld voor zijn werk.

Het hifi-merk Linn biedt sinds kort ook via haar website, tegen betaling, muziekdownloads aan. De kwaliteit die aangeboden wordt is echter uniek. Het gaat hier om zelf opgenomen muziek die direct wordt aangeboden. De kwaliteit hiervan is dan ook zeer hoog. Nog een aanrader is de site MusicGiants. Hier wordt muziek aangeboden in WMA lossless kwaliteit.

De wet

De wet

Het is natuurlijk belangrijk om te weten wat de wet ervan zegt als u van plan bent om uw complete muziekcollectie te comprimeren. Hierbij is vooral artikel 16b van Auteurswet 1912. Lid 1 belangrijk. Hierin staat:

Als inbreuk op het auteursrecht op een werk van letterkunde, wetenschap of kunst wordt niet beschouwd, (...) de verveelvoudiging, welke beperkt blijft tot enkele exemplaren en uitsluitend dient tot eigen oefening, studie of gebruik van degene die de verveelvoudiging vervaardigt of tot het verveelvoudigen uitsluitend ten behoeve van zichzelf opdracht geeft.

Op de website van ICT-Jurist Arnoud Engelfriet wordt dit allemaal heel helder en duidelijk uitgelegd.

De belangrijkste elementen van dit artikel volgens de site van Engelfriet zijn:

Engelfriet concludeert op zijn website een aantal belangrijke zaken met betrekking tot deze wet. Het comprimeren van uw muziekcollectie naar een lossy of lossless codec is volgens de Nederlandse wet volkomen legaal. U maakt dan in feite niets anders dan een thuiskopie. Zolang u vervolgens deze bestanden maar niet aan derden gaat delen. Dit delen doet u door bijvoorbeeld de bestanden in mappen te plaatsen die gedeeld worden met een programma als Limewire. Hier moet u dus wel voor oppassen. Het opmerkelijke van deze wet is ook volgens Engelfriet dat u zelfs het recht hebt om van bijvoorbeeld een illegale cd een kopie voor thuis te maken. Ook is het volgens deze wet volstrekt legitiem om bijvoorbeeld een kopie van een dvd te maken die u bij de videotheek hebt geleend.

Volgens de site van Engelfriet is het downloaden van muziekbestanden op internet legaal zolang u deze vervolgens niet aan derden verstrekt. Het downloaden wordt in de Nederlandse wet gezien als het maken van een thuiskopie. Ook als het hierbij gaat om een onrechtmatige bron. Dit geldt alleen voor audio- en videomateriaal. De downloader is niet strafbaar, maar de aanbieder uiteraard wel.

Wordt vervolgd

Dit artikel is de eerste in een reeks over dergelijke onderwerpen. Er zal nog een artikel volgen over hoe u het best uw muziek van uw pc op uw hifiset kunt laten afspelen en er volgt nog een recensie van een product die dit mogelijk maakt. Ook kunt u ons een e-mail sturen als u nog ideeën heeft voor een artikel met een vergelijkbaar onderwerp.  

Handige links