Bandmaschinenforum

Wer sich gelegentlich Youtube Musik-Videos anschaut, merkt schnell, daß die technische Audio-Qualität recht unterschiedlich ist und oft allerlei zu wünschen übrig läßt.
Um den akustischen Eindruck meßtechnisch zu präzisieren, hab ich gerade mal ein paar Beispiele von Konzert-Mitschnitten, auf die ich neugierig war, näher betrachtet. Dabei ist mir ein potentielles Problem aufgefallen, daß ich bisher nicht für möglich gehalten habe:
Bei Youtube wird die Audio-Spur in Stereo (auch wenn tatsächlich nur monofon) mit dem aac (LC) Verfahren mit 44100 Hz Abtastrate und Bitraten etwas über 90 kb/s codiert.
In Microsoft wav-Files ("PCM") kann der Pegel aufgrund der 16-Bit Sample-Darstellung nicht größer als 0 dB (="1" bzw +32767/-32768 ) sein. Bei mp3-Files habe ich auch noch nichts anderes erlebt. mp3-Files haben allerdings Skalierungsparameter, mit denen der tatsächliche Wiedergabepegel in 1,5 dB Stufen verändert werden kann. Den nutzt zB mp3DirectCut, um ohne Re-Encodierung den Gesamt-Pegel zu ändern oder sogar Fades über die Block-Pegel durchzuführen.
Bei 9 von 13 gerade betrachteten aac-Files von Youtube-Audio-Tracks fand ich zu meiner Verwunderung Spitzenpegel über 0 dB. Der lag im krassesten Fall bei +3 dB.
So sieht der File in Audacity aus:

Rot ist markiert, wo in einem 16 Bit-Wiedergabe-System geclippt würde, wenn der Audio-Pegel nicht vor dem DA-Wandler reduziert wird.
Audacity arbeitet default-mäßig in 32-Bit Gleitkomma-Darstellung, die auch Betrags-Werte > 1 erlaubt.
Deshalb kann man um -3 dB "verstärken", um den Pegel auf Werte <=1 zu reduzieren:

Oben noch mal das Eingangssignal ohne die rote Clip-Warnung,
darunter das um 3 dB herabgesetzte Signal.
Da werden jetzt auch im ersten Block noch Variationen der Hüllkurve sichtbar.

Ohne Clip-Verzerrungen läßt sich so ein File nur wiedergeben, wenn die Möglichkeit besteht, den Pegel vor dem DA-Wandler (bzw. genauer: vor allen Verarbeitungsstufen, die in 16 Bit Integer-Darstellung arbeiten) abzusenken.
Will man sicher gehen, muß man den File decodieren, runterskalieren und in das Format der Wahl re-codieren.

Eigentlich wäre es Aufgabe von Youtube, bei der Konvertierung von hochgeladenen Files dafür zu sorgen, daß die Audio-Pegel auf Beträge <1 reduziert werden.
Mir ist nicht bekannt, ob es in aac-Files einen replay-gain Parameter gibt, mit dem man so eine Absenkung ohne Re-Codierung durchführen könnte. mp3DirectCut erlaubt anders als bei mp3-Files keine "Normierung" des Pegels von aac-Files.

MfG Kai

Hallo Anselm,

"Normalisieren" ist immer möglich "auf Kosten" einer zusätzlichen verlustbehafteten Codierung (die man aber eigentlich vermeiden sollte). Ärgerlich ist dabei, daß jemand nicht vorn vornherein für "anständigen" Pegel gesorgt hat.
Zu leise Wiedergabe erzeugt keine Clipp-Verzerrungen, dafür aber schlechteren Störabstand und schlimmstenfalls mehr Quantisierungsgeräusch. Insofern erscheint mir zu hoher Pegel unerfreulicher.
Wenn du mt VLC die Videos anschaust, kannst du unter "Werkzeuge->"Effekte und Filter" einen Compressor aktivieren und so einstellen, daß er hauptsächlich als Lautstärke-Ausgleich wirksam wird: zB mit den Parametern "RMS/Spitzenwert"=0.5, "Ansprechen"=1.4 ms, "Öffnen"=799.9 ms (5000 ms wäre wünschenswert, geht aber nicht), "Schwelle"=-24 dB, "Faktor"=5.0 oder nach Belieben zwischen >1 und 20, "Kantenrundung"=1 dB, "Grundverstärkung"=15 dB (bis 19).
Das mit dem Seitenverhältnis merkt mancher Hochlader eventuell nicht, weil sein Wiedergabe-Tool es automatisch richtig einstellt, deins aber nicht.
Unverständlich bleibt, daß manche Musikfreunde, die Konzerte gefilmt haben, unsensibel sind gegenüber der teils saumäßigen Klangqualität ihre Aufnahmen.
Andererseits glaube ich nicht, daß ein Aufnahmegerät Audio-Pegel über dem Clipp-Level erzeugt, sondern allenfalls selbst clippt. Das was ich da sehe, halte ich für das Produkt eines unbedachten Konversionsprozesses (solange niemand Gegenbeispiele anführen kann).

MfG Kai

Quoted from "Anselm Rapp"

Falls Ihr das schon mal gemacht habt

Nein, ich bin doch kein Masochist...
Es ist einfacher, alt und neu zu benutzen und bei Bedarf über LAN aufeinanderzuzugreifen.
Microsoft hat kein Interesse daran, die Migration von altem Zeug zu unterstützen. Sie wollen halt immer wieder ihre Programme "neu" verkaufen.

MfG Kai

Quoted from "Gyrator"

Man sollte hier halt nicht übermäßig lange an den alten Sachen kleben

Das klingt verwunderlich aus dem Mund von Leuten, die Tonbandgeräte statt zeitgemäßer Digital-Technik verwenden .

MfG Kai

Quoted from "q-tip"

Ich halte Pegel von +3dB auch nicht für möglich.

War aber so in einem Fall. Es gab außerdem einen Fall mit ca. +1.85 dB, drei mit +1.2 ... 1.4 dB, fünf mit Werten zwischen 0 ... +1 dB. Bei insgesamt 15 Fällen.

Quoted from "q-tip"

Was machst Du denn, um die Tonspur von YouTube nach Audacity zu bekommen?

Ich habe VLC unter "Netzwerkstream öffnen" mit der URL des Videos gefüttert,
zum Beispiel diese
https://youtu.be/-BUwce-M0QY
und statt "Wiedergabe" gewählt "Konvertieren" in ein selbst geschaffenes Format Audio_mp4 mit den Eigenschaften:
Verkapselung: MP4/MOV
Videocodec: Video: -
AudioCodec: Audio: Originalaudiospur beibehalten
Untertitel: -
Die so erzeugten mp4-Files enthielten laut MediaInfo alle das genannte Format. Es mag andere geben.
Audacity kann die Files lesen, wenn ffmpeg installiert ist. Man kann die Files auch mit ffmpeg vom mp4 ins aac-Format wandeln, dabei werden sie jedoch etwas größer.
Audacity zeigt Files im Amplituden-Intervall -1...+1 an.
In der englischen Version gibt es unter "View"->"Show Clippling" die Option, Clipping rot markieren zu lassen.
Wenn die nicht aktviert ist, erkennt man in der Normaldarstellung nicht sofort, ob geclippt ist oder nicht.
Unter "Effekt" gibt es die Option "Amplify". Wenn der File als ganzes markiert oder nicht markiert ist (statt einer Teil-Selektion) bietet Audacity bei Aufruf dieser Option das Verstärken um genau den Wert an, der den Spitzenpegel auf 0 dB einstellt.
Bei dem File mit der oben genannten Video-URL steht da -2.923 dB. Das heißt, der File hat einen Spitzenpegel von +2.923 dB.

MfG Kai
Nachtrag: Oben hab ich mich zu unpräzise ausgedrückt: Rot wird markiert, was geclippt erscheint oder geclippt würde, wenn man es ohne Runterskalierung im 16Bit-Inter-Format (Standard WAV oder mp3) exportieren würde. In Audacity ist es noch nicht geclippt, weil Audacity intern default-mäßig eine 32-Bit Floating-Pont-Darstellung benutzt, die mit Zahlen >1 und <-1 kein Problem hat. Wenn man den o.a. File von Audacity auf einen Spitzenpegel von zB -0.5 dB "verstärken" läßt, gibt es auch beim Export nach 16Bit-WAV oder mp3 kein Problem.

Hallo,

ich habe mir nach den o.a. Erfahrungen mal die innere Struktur von mp4-, aac- umd mp3-Files angesehen. Bei mp4 speziell diejenigen, die Container für AAC-LC sind (und von VLC erzeugt wurden).
Alle diese Files enthalten u.a. die Audio-Daten in Blöcken, "frames" genannt. In diesen Blöcken gibt es für jeden Kanal einen "global_gain" Wert (1 Byte) , mit dem der Pegel des Kanals im Block in 1.505 dB Schritten (bzw. 4te-Wurzel(2) als Faktor) skaliert werden kann, ohne die Codierung "anzufassen".
Auf Basis dieser Erkenntnisse habe ich für alle 3 Fälle je eine Kommando-Zeilen-Utility geschrieben, mit der man solche Files umskalieren kann.
Denn Spitzepegel in Audio-Files kann man sich von ffmpeg melden lassen. Das geht zB unter Windows mit dem Befehl
ffmpeg -y -i <filename> -af astats -f null NUL
Der Output ist eine lange Liste statistischer Informationen, u.a. RMS/Effektiv-Werte beider Kanäle bei Stereo und die Peak/Spitzen-Werte, auch oberhalb von 0 dB auf Basis der Rekonstruktionswerte im Gleitkomma-Format vor Beschneidung auf das 16 Bit-Integer-Format der PCM-Daten, die meist zum D/A-Wandler der Soundcard geschickt werden.
ffmpeg kennt auch eine "Filter-Option" namend "volumedetect". Die ist jedoch ungeeignet, da sie auch bei zu hoch skalierten Pegeln immer nur maximal 0 dB meldet, auch wenn der Spitzenpegel tatsächlich darüber liegen würde (wenn nicht geclippt würde).
Die Utilities sollten sich bei Bedarf auch unter Linux kompilieren lassen.
"Spaßeshalber" habe ich damit Files im Pegel um + oder - 90 dB geändert, in Audacity geladen, mit der "Amplify"-Option wieder auf ursprünglichen Pegel gebracht und vom Original abgezogen. Die Differenz lag meist unter -90 dB.

Vermutlich ließe sich das Verfahren bei Bedarf auch auf direkte Mitschnitte von Sat-Radio anwenden (Mpeg 1 Layer II ?). Da ich selbst bislang noch keinen Sat-Zugang habe, bräuchte ich zum Ausprobieren ein ganz kurzes File-Beispiel (wenige Sekunden reichen).

Wer lieber Windows-Programme mit GUI benutzt, kann mp3-Files zB mit mp3directCut umskalieren ("Normieren") und aac/mp4-Files mit dem Programm aacgain
http://aacgain.altosdesign.com/

MfG Kai

Beim Stöbern nach guter Musik in YouTubes Video-Sammlung bin ich auf ein Beispiel gestoßen, wie ein Video-Produzent durch Inkompetenz bei Kameraführung und Tontechnik aus einer guten Musik-Performance eine kaum erträgliche Anhör-Strapaze machen kann:
https://youtu.be/h28Oe0mZjkI
Die Tonaufnahme ist sehr hoch ausgesteuert, komprimiert und wahrscheinlich schon vor Youtube soft-geclippt und in Youtube zusätzlich noch so hoch skaliert worden, daß die Spitzenpegel in der Tonspur des Videos ca. 2,5 dB über der Clippgrenze liegen. Die Folge ist bei Standard-Wiedergabe-Technik nahezu ständiges Clippen und Kreuzmodulation.
Schade um die schöne Musik.
Beispiele, daß es auch anders geht sind
https://youtu.be/NsMRoQr0ujM
und
https://youtu.be/eWAMDbxtnOg

Das Clippen beim Abspielen kann man vermeiden, indem man die Tonspur um 2 Einheiten der AAC-Codierung (=3.01 dB) runterskaliert.

MfG Kai

Hallo Anselm,

ich freue mich, daß wenigstens einer meiner obiges Geschreibsel gelesen hat.
Mit "Musik-Performance" war ich auch nicht glücklich, aber mir fiel kein passenderer Begriff ein.
"Musik-Aufführung" war mir zu blaß und leblos.
Sprache lebt davon, daß man neue Kombinationen schafft aus allen Elementen, die aus der weiten Welt zu uns schwirren.
Wenn du eine bessere Formulierung kennst, weih mich bitte ein.

Wie kann man eigentlich bei YouTube kritische Anmerkungen zu solchen vermurksten Videos machen, ohne sich anmelden und seine EMail-Adresse bekannt geben zu müssen ?
Braucht man dazu eine Fake-Identität ?

MfG Kai

Hallo Anselm,

danke für "Musik-Darbietung", darauf bin ich einfach nicht gekommen.
Wenn man jahrzehntelang beruflich vornehmlich mit englischer Fachliteratur zu tun hatte und die Konzernberichts/Umgangssprache Englisch war, fallen einem eben doch zuerst Anglizismen ein (und man schreibt guitar statt Gitarre, und Anselm's Tip statt Anselms Tip), ganz zu schweigen von englischer und deutscher Komma-Setzung.
Aber davon mal abgesehen, Angeln liegt in Schleswig-Holstein, Sachsen noch östlicher, also ist Angelsächsisches doch eigentlich auch Deutsch-stämmig...

Der Leistungs-Vollbringer zeigt übrigens unterhalb des Video-Fensters noch stolz sein Konterfei, scheint also gar kein Bewußtsein der Mängel seiner Produktion zu haben.
Den Künstlern tut er damit bestimmt keinen Gefallen.

MfG Kai

Heute habe ich mal wieder ein paar Youtube Musik-Video Audio-Spuren näher betrachtet.
Bei 8 Tracks fand ich folgende Spitzenpegel:
-0.81 dB : ok
0.51, 0.58, 0.6 dB über Clip-Level
1.48, 2.17, 2.82 dB über Clip-Level
5.92 dB über Clip-Level ! Also fast um den Faktor 2 zu hoch skaliert.
Lädt man den File in Audacity und aktiviert die Clip-Anzeige, bekommt man viel Rot zu sehen:

Skaliert man den File um 6 dB runter, sieht es wieder brauchbar aus: der File darunter.

Bei nicht aktivierter Clip-Anzeige stellt es sich so dar:


Der File ist runter skaliert erträglich anhörbar, läßt aber immer noch erhebliche tontechnische Defizite der verwendeten Kamera vernehmen.

MfG Kai

Hallo Ulf,

meine Erfahrung mit Musik-Videos, die Privatleute bei Konzerten aufgenommen haben, ist, daß in den Youtube-Versionen leider recht häufig der Audio-Pegel zu hoch skaliert wurde, so daß es bei Wiedergabe zusätzlich zu Clipp-Verzerrungen kommt. Das würde man natürlich gern vermeiden.
Mir ist kein Wiedergabe-Tool bekannt, bei dem man den decodierten Pegel vor der Übergabe im 16 Bit Format an die Soundkarte herabsetzen kann.
In den vielen Audio-Einstellmöglichkeiten von VLC tauchen Parameter auf, die man von ihrem Namen her für geeignet halten könnte. Ausprobiert habe ich das bislang nicht. Leider ist es nämlich so, daß sehr viele Musik-Videos sich nur noch im Browser abspielen lassen, ein Download oder Wiedergabe über ein externes Tool wie VLC aber nicht mehr möglich ist.
Die Audio-Spuren in den Musik-Videos sind alle als AAC-LC codiert, nicht als mp3. Frühere Konvertier-Sites, die daraus mp3-Files erzeugten, sind mittlerweile per Gerichtsbeschluß geschlossen worden, weil sie dazu keine Lizenzen hatten.
Wenn man doch an eine Kopie der Audiospur gelangen kann, dann sollte man mit den beschriebenen Möglichkeiten prüfen, ob der Pegel sich im unverzerrten Bereich bewegt oder an die Clipp-Grenzen stößt. In letzterem Fall sollte man dann die beschriebenen Methoden anwenden, den internen Pegel im aac-File ausreichend abzusenken, so daß Clipp-Verzerrungen unterbleiben. Dann kannst du ihn mit VLC oder WindowsMediaPlayer oder WinAmp oder was_auch_immer abspielen.
Falls ich es noch nicht geschrieben hatte, es gibt im Internet ein Tool namens mp3gain, mit dem man so eine Skalierung vornehmen kann. Dazu gibt es auch noch eine Ergänzung (aacgain), die es dann auch für aac-Files kann. Ich selbst habe aus Neugier und zum Zeitvertreib auch Tools geschrieben, die für mp3, aac und mp4 Files so eine Umskalierung durchführen können.

MfG Kai

Quoted from "sensor"

ändert sich die Audioqualität mit Erhöhung der Videoauflösung, hast du das mal nachgemessen?

Das würde ich nicht erwarten, habe ich aber noch nie gemessen. Die fürs Video benötigten Datenmengen sind ja viel größer als die für den Ton. Da bringt das Sparen an der Tonqualität kaum was. Mit geringerer Video-Auflösung kommen ältere Rechner weniger ins "Keuchen".

Quoted from "sensor"

mit der um und hin und her Wandlung kenne ich mich nicht wirklich aus

Man lernt nie aus, besondere Intelligenzquotienten sind dazu nicht erforderlich. Man muß nur die nötigen Beschreibungen im Internet finden.

MfG Kai

Quoted from "q-tip"

Ja, das hängt auch damit zusammen, dass bei geringeren Auflösungen aus Kompatibelitätsgründen schlechtere Codecs verwendet werden.

Gibt es dafür Belege ?
An sich haben Video und Audio nichts miteinander zu tun, außer daß sie (halbwegs) synchron wiedergegeben werden sollen.
Wenn ein Gerät gute Audio-Codecs hat, gibt es keinen Grund, bei geringerer Video-Auflösung die Audio-Qualität zu reduzieren.
Ich würde erwarten, daß eine Consumer-Kamera immer den gleichen Audio-Codec verwendet, egal, welche Video-Auflösung man einstellt.
Davon unabhängig ist anzunehmen, daß von Youtube alles noch mal bei Bedarf aus Vereinheitlichungsgründen recodiert wird. Die gewünschte Video-Qualität wird sicher auch erst "on-demand" erzeugt und nicht etwa alle möglichen Versionen gespeichert vorgehalten.

MfG Kai
Nachtrag: Bei den Audio-Tracks, die ich mal angesehen habe, waren die Parameter immer AAC-LC, Sampling-Rate 44100 Hz, Bitrate variable, im Mittel bei 128 kbps,(min/max 90...160 kbps). Es war idR die Default-Video-Auflösung eingestellt. Ich habe auch bislang nicht geprüft, ob die Video-URL überhaupt von der "bestellten" Video-Auflösung abhängt. Wenn nicht, wird wohl immer das gleiche geliefert und erst der Browser macht auf Wunsch weniger daraus.

Firefox spielt bei mir defaultmäßig die Videos mit 480p ab. Höhere Auflösungen finde ich unter Einstellungen nicht. Selbst die 480p bringen meinen alten Internet-Laptop in heftiges Keuchen. Dazu passen dann die bislang beobachten 128kbps.
Ob 192 kbps boch mehr Qualität bringen, wenn ohnehin schon recodiert wurde, ist fraglich.
Die recht häufig zu findenden (intern) übersteuerten Audio-Tracks sind ein Indiz dafür, daß es entweder an technischer Kompetenz mangelt oder Audio-Qualität kein Anliegen der Betreiber ist.

MfG Kai