- add cd logo, cd player, dvd, artemis images - add artemis ii slide with apollo comparison and bandwidth calculation - regenerate hex-dec lookup table as 16x16 grid with ascii highlight - move hex-dec table next to hexadezimal slides - fix mp3 bitrate: 320 -> 128 kbps to match stated file size
50 KiB
marp, theme, paginate, backgroundColor, header, footer, title
| marp | theme | paginate | backgroundColor | header | footer | title |
|---|---|---|---|---|---|---|
| true | gaia | true | Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege (223015b) | Michael Czechowski – HdM Stuttgart – SoSe 2026 | Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege |
Dateiformate, Schnittstellen, Speichermedien & Distributionswege
223015b · Modul "Technik 1" · 1. Semester Digital- und Medienwirtschaft Hochschule der Medien Stuttgart
https://librete.ch/hdm/223015b/
Teil 1: Einführung
Grundlagen, Text & Audio
Das Problem der Datengröße
Ein konkretes Beispiel
Eine Minute Musik in CD-Qualität:
44.100 Messungen/Sekunde × 16 Bit pro Messung × 2 Kanäle (Stereo) × 60 Sekunden
= 10,6 MB pro Minute
Das Problem skaliert
| Inhalt | Unkomprimiert |
|---|---|
| 1 Song (4 Min) | ~42 MB |
| 1 Album (60 Min) | ~635 MB |
| 10.000 Songs | ~420 GB |
Kontext 1990er:
- Festplatte: 100-500 MB
- Modem: 56 kbit/s → 1 Song dauert Stunden
Video eskaliert
Eine Minute 4K-Video (unkomprimiert):
3840 × 2160 Pixel × 3 Byte pro Pixel (RGB) × 30 Bilder pro Sekunde × 60 Sekunden
= ~45 GB pro Minute
Ein 2-Stunden-Film: über 5 Terabyte
Artemis II orbitiert
| Apollo (1969) | Artemis II (2026) | |
|---|---|---|
| Bandbreite | ~50 kbit/s | 260 Mbit/s |
| Video | SW, ~320 Zeilen | HD live, 4K gespeichert |
| Codec | analog | H.265 (HEVC) |
260.000.000 Bit/s ÷ 8 (Bit pro Byte) = 32,5 MB/s × 60 Sekunden = 1,95 GB pro Minute
Apollo: 50 kbit/s = 0,375 MB/min
Kompressionsraten in der Praxis
| Medium | Unkomprimiert | Komprimiert | Faktor |
|---|---|---|---|
| 1 Song (4 Min) | ~42 MB | ~4 MB (MP3 128) | ~10× |
| 1 Foto (12 MP) | ~36 MB | ~3 MB (JPEG) | ~12× |
| 1 Min 4K-Video | ~45 GB | ~375 MB (H.264) | ~120× |
Zwei Philosophien der Kompression
Verlustfreie Kompression (Lossless)
Prinzip: Redundanz entfernen
Beispiel Lauflängenkodierung:
Original: AAAAABBBCCCCCCCC (16 Zeichen)
Komprimiert: 5A3B8C (6 Zeichen)
→ 62% kleiner, 100% wiederherstellbar
Anwendung: ZIP, PNG, FLAC, Programmcode
Verlustbehaftete Kompression (Lossy)
Prinzip: Irrelevanz entfernen
Die Frage: Was nimmt ein Mensch nicht wahr?
- Das Ohr hört nicht alle Frequenzen gleich gut
- Das Auge sieht nicht alle Farbnuancen
- Laute Töne überdecken leise Töne
→ Warum Daten speichern, die niemand wahrnimmt?
Verlustfrei vs. Verlustbehaftet
| Verlustfrei (Lossless) | Verlustbehaftet (Lossy) | |
|---|---|---|
| Prinzip | Redundanz entfernen | Irrelevanz entfernen |
| Reversibel | Ja (Original wiederherstellbar) | Nein (Information unwiederbringlich verloren) |
| Reduktion | 30-50% | 80-99% |
| Formate | ZIP, PNG, FLAC, GIF | JPEG, MP3, H.264/H.265 |
Faustregel:
- Medien für EndnutzerInnen → Lossy oft akzeptabel
- Quellmaterial, Code, Archive → Lossless nötig
Kompression – Vertiefung
Claude Shannon definierte 1948 die Entropie als theoretische Untergrenze der Kompression. Ein Text mit gleichmäßiger Zeichenverteilung hat hohe Entropie (schwer komprimierbar); repetitive Texte haben niedrige Entropie.
Verlustfreie Kompression erreicht diese Grenze durch:
- Statistische Kodierung: Huffman, Arithmetic Coding
- Wörterbuch-Methoden: LZ77, LZ78, DEFLATE (ZIP, PNG, TAR)
- Originalzustand ist exakt rekonstruierbar
Verlustbehaftete Kompression unterschreitet die Grenze, indem sie menschliche Wahrnehmungsgrenzen ausnutzt:
| Sinneskanal | Psychophysisches Modell | Ausnutzung |
|---|---|---|
| Gehör | Maskierungseffekte, Hörschwelle | MP3: Töne unter Maskierungsschwelle weglassen |
| Sehen | Farbauflösung, Kontrastempfindlichkeit | JPEG: Chroma-Subsampling, hohe Frequenzen verwerfen |
Shannon-Limit: Verlustfreie Kompression ist durch Entropie begrenzt; Verlustbehaftete Kompression kann beliebig weit gehen – auf Kosten der Qualität.
Die Grundbausteine
Bits, Bytes und ihre Darstellung
Das Bit
Kleinste Informationseinheit
- 0 oder 1
- AN oder AUS
- Strom fließt oder nicht
Das Byte
Das Byte
1 Byte = 8 Bits
0 0 1 0 1 0 1 0
Das Byte
1 Byte = 8 Bits
0 0 1 0 1 0 1 0
2⁸ = 256 Möglichkeiten (0-255)
»256 Shades of Gray«
Was kann man mit 256 Zuständen machen?
- 256 Zeichen (Buchstaben, Zahlen, Symbole)
- 256 Helligkeit bzw. Luminanz (0 = Schwarz/Dunkel, 255 = Weiß/Hell)
- 256 Lautstärkestufen
- Zahlen 0-255 (oder -128 bis +127)
Farben: RGB-Modell
1 Pixel = 3 Bytes
- Rot: 0-255
- Grün: 0-255
- Blau: 0-255
Beispiele:
FF 00 00 = Rot
00 FF 00 = Grün
00 00 FF = Blau
00 00 00 = Schwarz
FF FF FF = Weiß
Das Problem: Sprachen
Die Welt hat mehr als 256 Zeichen!
- Englisches Alphabet: 52 (A-Z, a-z)
-
- Ziffern: 10 (0-9)
-
- Sonderzeichen: ~30
≈ 90 Zeichen passen problem in 1 Byte
Jedoch ohne ä, ö, ü, ß, é, à, ç, α, β, 中, 日, 😀
Unicode: Ein Standard für alle (8 Bit)
Unicode (1991): Jedes Schriftsystem der Welt
>150.000 Zeichen:
- Latein, Kyrillisch, Arabisch, Chinesisch, Japanisch...
- Mathematische Symbole, Emoji, historische Schriften
UTF-8: Variable Länge (1-4 Bytes pro Zeichen)
- Zeichen 0-127: identisch mit ASCII (Abwärtskompatibilität!)
- 1.112.064 gültige Zeichen
- Umlaute: 2 Bytes · CJK: 3 Bytes · Emoji: 4 Bytes
Beispiel: Bytes zählen
Text: "Hello·🌸·こんにちは·(Kon-ni-chi-wa)"
| Zeichen | Bytes |
|---|---|
Hello· |
6 × 1 = 6 Bytes (ASCII) |
🌸 |
4 Bytes (Emoji) |
· |
1 Byte |
こんにちは |
5 × 3 = 15 Bytes (Hiragana) |
·(Kon-ni-chi-wa) |
16 Bytes (ASCII) |
Gesamt: 42 Bytes für 29 sichtbare Zeichen
Hexadezimal
Die Sprache der Datei-Analyse
Hexadezimal: Lesbarkeit
Für den Menschen ungeeignet:
01010000 01001110 01000111
Hexadezimal (Base 16):
50 4E 47 (= "PNG" in ASCII)
Jede Hex-Ziffer = 4 Bits (ein "Nibble") 0-9, A-F (10=A, 11=B, ..., 15=F)
5 = 0101 0 = 0000
4 = 0100 E = 1110
4 = 0100 7 = 0111
ASCII Tabelle (0-127): https://www.asciitable.com
ASCII
One Zeichensatz to rule them all
WTF!?
89 50 4E 47 0D 0A 1A 0A
00 00 00 0D 49 48 44 52
00 00 01 90 00 00 01 2C
What the HEX-Code
89 50 4E 47 ...
| Binär | Hex | Dez | ASCII |
|---|---|---|---|
1000 1001 |
89 |
137 | ✗ (> 127) |
0101 0000 |
50 |
80 | P |
0100 1110 |
4E |
78 | N |
0100 0111 |
47 |
71 | G |
→ 89 übersteigt den ASCII-Raum und markiert eie Binärdatei
Magic Numbers
Dateityp-Identifikation durch erste Bytes
| Format | Magic Number (Hex) | Lesbar? |
|---|---|---|
| PNG | 89 50 4E 47 |
✗ P N G |
| JPEG | FF D8 FF |
✗ ✗ ✗ |
25 50 44 46 |
% P D F ✓ | |
| ZIP | 50 4B 03 04 |
P K ✗ ✗ |
Wichtig: ASCII = nur 0-127! Werte darüber (z.B. 89 = 137) sind nicht druckbar (non-printable). Hex-Editoren zeigen dafür . oder ÿ als Platzhalter.
Dateneinheiten
| Einheit | Bytes | Potenz | Beispiel |
|---|---|---|---|
| Byte | 1 | 10⁰ | Farbwerte eines Pixels |
| Kilobyte (KB) | 1.000 | 10³ | Kleiner Programmcode |
| Megabyte (MB) | 1 Million | 10⁶ | Textdokument |
| Gigabyte (GB) | 1 Milliarde | 10⁹ | Kinofilm in FullHD |
| Terabyte (TB) | 1 Billion | 10¹² | ~12h Video in 4K |
| Petabyte (PB) | 1 Billiarde | 10¹⁵ | Netflix-Gesamtarchiv |
| Exabyte (EB) | 1 Trillion | 10¹⁸ | Alle E-Mails weltweit/Tag |
| Zettabyte (ZB) | 1 Trilliarde | 10²¹ | Internet-Traffic 2016 |
Dateneinheiten – Vertiefung
Zwei konkurrierende Standards existieren seit der IEC-Normierung 1998:
| Präfix | SI (Dezimal) | IEC (Binär) | Differenz |
|---|---|---|---|
| Kilo | 1.000 (10³) | 1.024 (2¹⁰) KiB | 2,4% |
| Mega | 1.000.000 (10⁶) | 1.048.576 MiB | 4,9% |
| Giga | 10⁹ | 2³⁰ GiB | 7,4% |
| Tera | 10¹² | 2⁴⁰ TiB | 10% |
Warum der Unterschied wächst: (2¹⁰)ⁿ ÷ (10³)ⁿ = 1,024ⁿ. Bei Terabyte sind es bereits 10% Abweichung.
Festplatten-Marketing: Hersteller nutzen SI (dezimal), Betriebssysteme zeigen IEC (binär). Eine „1 TB"-Festplatte zeigt daher nur 931 GiB an – technisch korrekt, aber verwirrend.
Historischer Kontext: RAM wurde immer binär gemessen (2ⁿ Adressen), Festplatten ursprünglich dezimal (physikalische Geometrie). Die IEC führte 1998 KiB/MiB/GiB ein – diese Notation setzt sich langsam durch.
Datenwachstum der Menschheit
| Jahr | Datenmenge | Kontext |
|---|---|---|
| 100.000 v. Chr. | 0 | Erste Menschen, nur Sprache |
| 3.000 v. Chr. | ~wenige KB | Keilschrift, Hieroglyphen |
| 1450 | ~wenige GB | Gutenberg, Buchdruck |
| 1986 | 2,6 EB | 99% analog (Bücher, Vinyl, VHS) |
| 2007 | 295 EB | 94% digital |
| 2025 | 181 ZB | 90% unstrukturiert |
Der digitale Wendepunkt
| Jahr | Analog | Digital | Digital-Anteil |
|---|---|---|---|
| 1986 | 2,6 EB | 0,02 EB | 1% |
| 2002 | — | — | 50% (Wendepunkt) |
| 2007 | 18 EB | 277 EB | 94% |
Perspektive:
- 1986: "Petabyte" war ein theoretisches Konzept
- 2025: ~181 Zettabyte jährlich produziert
Magnetband lebt: LTO-Tapes bleiben günstigstes Archivmedium (AWS Glacier, Film-Archive, Rechenzentren)
Digitaler Wendepunkt – Vertiefung
Die Studie von Hilbert & López (Science, 2011) analysierte 60 Speichertechnologien von 1986–2007. Der Wendepunkt 2002 markiert den Moment, ab dem mehr Information digital als analog existierte.
Was 1986 „analog" bedeutete:
- Bücher, Zeitungen, Magazine: ~8 EB
- Vinyl-Schallplatten, Musikkassetten: ~12 EB
- VHS-Kassetten, Filmrollen: ~60 EB
Warum analog stagnierte: Physische Medien haben Kapazitätsgrenzen. Eine VHS speichert 10 GB; eine Blu-ray (2006) bereits 50 GB auf kleinerer Fläche.
LTO-Magnetband überlebt trotz „alter" Technologie:
| Medium | Kosten/TB | Lebensdauer | Energiebedarf |
|---|---|---|---|
| SSD | ~50 € | 5–10 Jahre | Dauerstrom |
| HDD | ~15 € | 3–5 Jahre aktiv | Dauerstrom |
| LTO-9 | ~5 € | 30+ Jahre | Nur beim Zugriff |
AWS Glacier, Google Coldline und Film-Archive nutzen LTO – langsamer Zugriff, aber unschlagbar günstig und langlebig.
181 Zettabyte – Was bedeutet das?
2025: Welt erzeugt 181 ZB pro Jahr
- 2,5 Quintillionen Bytes täglich
- 29 Terabyte pro Sekunde
- 90% davon: unstrukturiert (Videos, Bilder, Audio)
- 70% davon: von NutzerInnen generiert
Zum Vergleich:
- 1 ZB = 250 Milliarden DVDs
- 181 ZB = Jeder Mensch erzeugt ~23 TB/Jahr

AI-generierte Inhalte 2025
Wie viel Content ist heute synthetisch?
| Bereich | AI-Anteil |
|---|---|
| Neue Webseiten | ~74% enthalten AI-Content |
| Web-Text gesamt | ~30-40% AI-generiert |
| Neue Artikel | ~52% von AI geschrieben |
| Social-Media-Bilder | ~71% AI-generiert |
Prognose 2026: 90% des Online-Contents synthetisch
Teil 2: Die MP3-Revolution
Psychoakustik & Audio-Kompression
Analoge Medien
Distribution: physisch (Kauf, Verleih, Kopie)
- Text
- Bücher, Zeitungen, Zeitschriften, Lochkarten
- Bild
- Fotografie (Negativ, Dia, Polaroid), Mikrofilm
- Audio:
- Schallplatte (Vinyl, Schellack), Tonband, Musikkassette
- Video:
- Film (35mm, Super 8), VHS, Betamax
Analoge Medien – Vertiefung
Analoge Speicherung codiert Information als kontinuierliche physikalische Größe: Rillentiefe (Vinyl), Magnetfeldstärke (Tonband), Silberkorn-Dichte (Film). Es gibt keine diskreten Stufen – theoretisch unendliche Auflösung, praktisch begrenzt durch Rauschen.
Generationsverlust entsteht, weil jede Kopie neues Rauschen addiert:
- Schallplatte → Kassette: Frequenzgang leidet, Rauschen steigt
- VHS → VHS: Farbsättigung sinkt, Schärfe nimmt ab
-
- Generation: oft unbrauchbar
| Medium | Typische Auflösung | Dynamik |
|---|---|---|
| Vinyl (audiophil) | ~20–20.000 Hz | ~70 dB |
| Tonband (Studio) | ~30–15.000 Hz | ~55 dB |
| 35mm Film | ~4K-äquivalent | ~13 Blendenstufen |
Paradox der Analogtechnik: Das Original ist einzigartig und unersetzlich – aber genau deshalb anfällig. Jedes Abspielen einer Schallplatte trägt mikroskopisch Material ab; jeder Filmdurchlauf riskiert Kratzer.
Analoge Medien: Vor- und Nachteile
| Vorteile | Nachteile |
|---|---|
| Kein Abspielgerät nötig (Buch, Foto) | Qualitätsverlust bei jeder Kopie |
| Haptisches Erlebnis | Physischer Verschleiß |
| Unabhängig von Strom/Internet | Begrenzte Haltbarkeit |
| Keine Formatkonvertierung | Platzbedarf bei Lagerung |
| Eindeutiges Original | Aufwendige Durchsuchbarkeit |
Von Analog zu Digital: Die Kopier-Revolution
Das Problem analoger Kopien: Kassette → Kassette → Kassette = immer schlechter
Was Digital anders macht:
- Identische Kopien – kein Qualitätsverlust, nie
- Einfache Massenproduktion – Copy & Paste
- Perfekte Archivierung – Bits verändern sich nicht
Daher: "Raubkopien" Der Begriff entstand, weil digitale Kopien tatsächlich identisch mit dem Original waren – nicht wie bei Kassetten eine schlechtere Version.
Quelle: c64-wiki.de/wiki/Raubkopie
Digitale Medien
Distribution: Datenträger (CD, USB), Download, Streaming, P2P
- Text
- E-Book (PDF, EPUB), Dokumente (TXT, DOCX)
- Bild
- Digitalfoto (JPEG, PNG, RAW, WebP, GIF)
- Audio
- Audiodatei (MP3, FLAC, WAV, AAC, OGG)
- Video
- Videodatei (MP4, MKV, AVI, WebM)
Digitale Medien – Vertiefung
Digitale Speicherung quantisiert kontinuierliche Signale in diskrete Werte. Der Quantisierungsfehler (Differenz zum Original) ist der Preis der Digitalisierung – aber einmal digitalisiert, bleibt die Information exakt.
Bit-identische Kopien revolutionierten die Medienindustrie:
- Keine Qualitätskette mehr: 1000. Kopie = 1. Kopie = Original
- Kosten pro Kopie: praktisch null (nur Speicherplatz)
- Perfekte Archivierung: Bits altern nicht (nur der Datenträger)
| Aspekt | Analog | Digital |
|---|---|---|
| Kopiervorgang | Physikalischer Prozess | Bit-Kopie |
| Qualität pro Generation | Verschlechtert | Identisch |
| Fehlerkorrektur | Unmöglich | Möglich (ECC = Error Correcting Code, RAID = Redundant Array of Independent Disks) |
| Formatmigration | Verlust | Verlustfrei möglich |
Die Kehrseite: Digitale Obsoleszenz. Ein DOCX von 2025 ist in 50 Jahren womöglich unlesbar – während ein Buch von 1525 heute noch lesbar ist. Offene Formate (PDF/A, FLAC, PNG) mildern dieses Risiko.
Digitale Speichermedien
- Optische Speicher
- CD, DVD, Blu-ray
- Magnetische Speicher
- Festplatte (HDD), Magnetband (LTO)
- Flash-Speicher
- SSD, USB-Stick, SD-Karte
- Cloud-Speicher
- Dropbox, Google Drive, iCloud, AWS S3
Digitale Speichermedien – Vertiefung
Jede Technologie hat physikalische Vor- und Nachteile:
Optisch (CD/DVD/Blu-ray): Laser liest Pits (Vertiefungen) und Lands (Erhöhungen). Robust gegen Magnetfelder, aber empfindlich gegenüber Kratzern und UV-Licht. M-DISC verspricht 1000 Jahre – unter Laborbedingungen.
Magnetisch (HDD/LTO): Magnetisierte Bereiche auf rotierenden Platten oder Band. HDDs haben bewegliche Teile (Verschleiß); LTO-Bänder sind passiv und extrem langlebig, aber sequentieller Zugriff.
Flash (SSD/USB/SD): Elektronen in Floating Gates speichern Bits. Keine beweglichen Teile, aber begrenzte Schreibzyklen (TLC: ~3.000, SLC: ~100.000). Ohne Strom verlieren Zellen nach Jahren ihre Ladung.
| Szenario | Empfehlung | Grund |
|---|---|---|
| Betriebssystem | NVMe SSD | Geschwindigkeit |
| Videoarchiv | HDD | Kapazität/Preis |
| Langzeitarchiv | LTO + M-DISC | Lebensdauer |
| Austausch | USB/SD | Portabilität |
Cloud ist physisch HDD/SSD/LTO in Rechenzentren – kein eigenes Medium, sondern Zugriffsmethode.
Das Speicherproblem der Digitalisierung
Ziel: Analoge Schallwelle möglichst originalgetreu rekonstruieren
CD-Qualität (1982): 44.100 Hz × 16 Bit × 2 Kanäle = 10,584 MB/Minute
| Inhalt | Größe | Problem (1990er) |
|---|---|---|
| 1 Song (4 Min) | ~42 MB | Ausreichend Speicher |
| 1 Album (60 Min) | ~635 MB | Gesamte Festplatte |
Die Abtastrate (Sample Rate)
Analog → Digital ≙ Kontinuierlich → Diskret
Analog (Vinyl): Digital (CD):
~~~~~~~~~~~~~~~ • • • • • • • •
Kontinuierliche 44.100 Messpunkte
Wellenform pro Sekunde
Nyquist-Theorem:
Um eine Frequenz zu rekonstruieren, braucht man mindestens 2× so viele Samples. 44.100 Hz ÷ 2 = 22.050 Hz max. darstellbare Frequenz (Mensch hört: ~20 Hz bis ~20.000 Hz → passt!)
Die Bittiefe (Bit Depth)
Wie genau messen wir jeden Punkt?
| Bittiefe | Stufen | Dynamikumfang |
|---|---|---|
| 8 Bit | 256 | ~48 dB |
| 16 Bit (CD) | 65.536 | ~96 dB |
| 24 Bit (Studio) | 16.777.216 | ~144 dB |
16 Bit = 2¹⁶ = 65.536 Lautstärkestufen (von absoluter Stille bis maximaler Lautstärke)
Abtastrate (Sample Rate) × Bittiefe (Bit Depth)
Zwei Dimensionen der Digitalisierung:
| Dimension | Was bedeutet es? | CD-Qualität |
|---|---|---|
| Abtastrate (Sample Rate) | Messungen pro Sekunde (horizontal) | 44.100 Hz |
| Bittiefe (Bit Depth) | Genauigkeit pro Messung (vertikal) | 16 Bit |
44.100 Hz × 16 Bit × 2 Kanäle = 10,584 MB/Minute
Kompression
Weniger Daten, gleiche(?) Information
Wo liegt der Hebel für Kompression?
CD-Qualität: 44.100 Hz × 16 Bit × 2 Kanäle = 10,6 MB/Min MP3 (128 kbps): = ~1 MB/Min (Faktor 10!)
Container-Parameter (das Raster):
| Parameter | Reduzieren → | Konsequenz |
|---|---|---|
| Abtastrate | Weniger Messpunkte/Sek | Max. Frequenz sinkt |
| Bittiefe | Weniger Lautstärkestufen | Mehr Rauschen |
| Kanäle | Mono statt Stereo | Kein Raumklang |
Psychoakustik: Der MP3-Trick
Inhalt (was durchs Raster geht):
| Methode | Reduzieren → | Konsequenz |
|---|---|---|
| Psychoakustik | Unhörbare Frequenzen | Kaum wahrnehmbar |
→ MP3 nutzt hauptsächlich Psychoakustik → Container bleibt ähnlich, Inhalt wird "ausgedünnt"
Die Geburt der MP3
1982: Universität Erlangen-Nürnberg Karlheinz Brandenburg, Diplom-Ingenieur
1987: Fraunhofer IIS entwickelt MPEG-1 Audio Layer III
1988: Patentanmeldung
1992: Erste Software-Implementierung
1995: .mp3 Dateiendung offiziell
Karlheinz Brandenburg
"Vater der MP3"
- Diplom-Ingenieur, Universität Erlangen-Nürnberg
- Fraunhofer IIS (Institut für Integrierte Schaltungen)
- Forschung ab 1982, Patent 1988
Suzanne Vega
"Tom's Diner" (1987)
- Der erste Song, der als MP3 kodiert wurde
- A cappella (keine Instrumente)
- Klare, hohe Frequenzen
- Perfekter Stresstest für Kompression
- Brandenburg hörte "Tom's Diner" über 10.000 Mal
Wie funktioniert MP3?
Ein Zusammenspiel aus vielen Faktoren:
-
1. Frequenz-Analyse (FFT) Audio → Frequenzspektrum
-
2. Psychoakustisches Modell Welche Töne hört Mensch nicht?
-
3. Quantisierung Unwichtige Frequenzen reduzieren
-
4. Huffman-Coding Lossless-Kompression der Restdaten
Bitrate: Der Qualitäts-Knopf
| Bitrate | Qualität | Kompression |
|---|---|---|
| 128 kbps | Hörbar schlechter | ~11x |
| 192 kbps | Akzeptabel | ~7x |
| 256 kbps | Gut | ~5,5x |
| 320 kbps | "CD-Qualität" | ~4,4x |
Original CD: 1.411 kbps (unkomprimiert)
Der Patentkrieg
1990er: Fraunhofer + Thomson halten MP3-Patente
Lizenzgebühren:
- $0,75 pro Decoder
- $2,50 pro Encoder
Problem: Napster (1999) → unkontrollierte Verbreitung
2017: Patente laufen aus → MP3 ist frei
Napster (1999)
P2P-Filesharing für MP3s
- Shawn Fanning, 19 Jahre alt
- 80 Millionen User in 2 Jahren
- Musikindustrie verklagt (2001)
- Pandora's Box: Nicht mehr aufzuhalten
Napster & Musikindustrie
1999: Napster startet 2001: 80 Millionen User
Musikindustrie:
- CDs kosten $15-20
- MP3s gratis (illegal, aber yolo)
- Einzelne Songs statt Alben
2001: Napster wird verklagt und schließt
Aber: Pandora's Box offen → LimeWire, Kazaa, BitTorrent, später Spotify
Kulturelle Revolution
MP3 veränderte:
✓ Musik wurde portabel (Walkman → iPod) ✓ Alben wurden irrelevant (Playlists) ✓ Musikkonsum explodierte (kostenlos/billig) ✓ KünstlerInnen verloren Kontrolle
Aber auch: ❌ KünstlerInnen verdienen weniger pro Stream ❌ Audio-Qualität sank (Loudness War) ❌ Physische Medien starben
Fragen & Diskussion
Kontakt: lb-czechowski@hdm-stuttgart.de Folien: Online verfügbar unter https://librete.ch/hdm/223015b
Lizenz & Attribution
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- Adaptionen müssen unter gleicher Lizenz geteilt werden
Vollständige Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
Selbstlernen: Audio-Spektrogram
Aufgabe (30 Min):
- Live Spektrogram untersuchen https://borismus.github.io/spectrogram/
- Mit Effekten experimentieren https://audiomass.co/
- Spektrogramme vergleichen Audacity (kostenloser Download nötig) https://manual.audacityteam.org/man/spectrogram_view.html
Selbstlernen: HEX Files
- Drei Dateien ohne Dateiendung:
hex1hex2hex3 - Lies erste 16 Bytes aus und identifiziere Dateiformat (Magic Number)
- Optional: Datei umbenennen und korrekte Dateiendung anhängen (bspw.
.jpg)
Tools:
- Hex-Editor: hexed.it
- Magic Numbers: en.wikipedia.org/wiki/List_of_file_signatures
























