30.05.2019, 21:25
Heute habe ich mal versucht, etwas über die angewandte Dynamik-Kompression aus den Mitschnitten herauszukriegen.
Dazu habe ich den Download aus der Mediathek als Referenz-File benutzt, da er die geringste (vielleicht keine) Kompression erkennen läßt.
Grund-Idee des Dynamik-Vergleichs ist, über kleine Zeit-Intervalle die Rms- (Effektiv) Werte von Test-File und Referenz-File in Relation zu setzen, ebenso die jeweiligen Spitzen-Werte in dem Intervall.
Es ist anzunehmen, daß ein Dynamik-Kompressor den Rms-Wert aus dem Mono-Signal nimmt und den Spitzenwert von Links & Rechts, um die Verstärkung beider Kanäle gleich zu regeln, damit es bei der dynamischen Kompression nicht zu ständigem Hin- und Her-Flattern der Stereo-Abbildung kommt. Allerdings wäre es damit auch kompatibel, das Maximum von linkem und rechtem Rms-Wert zu verwenden. Ich habe ersteres probiert.
Da die Mitschnitte kleine Unterschiede in der Wiedergabe-Geschwindigkeit haben, müssen die vor dem blockweisen Vergleich beseitigt werden.
Die Aufnahmen waren knapp 55 Minuten lang (54:42.8 ) , also ca. 3282.8 Sekunden oder 157.6 Mio. Stereo-Samples.
Der DVB-C File war nach Synchronisation mit dem Beginn des Mediathek-Files gegen Ende etwa 59 ms später, das sind ca. 18 ppm. Das entspricht einer Samplerate von 47999.14 statt 48000 Hz, ein kleiner, aber merklicher Unterschied.
Das ließ sich mit dem Programm sox korrigieren mit dem Befehl sox input.wav output.wav speed 1.00001797 rate 48k.
In Audacity gibt es eine ähnliche Korrektur. Die Eingabemaske hat jedoch nur eine Auflösung von 0.001% = 10ppm. Das war nicht fein genug.
Der Unterschied der Geschwindigkeiten zwischen dem Mediathek-File und dem DLF Live-Stream war viel kleiner: nur 3-4 Samples auf die Gesamtlänge. 3.5 Samples entsprechen circa 0.022 ppm. selbst dieser kleine Wert ließ sich mit sox ... ... speed 0.999999977 rate 48k ausgleichen.
Die 3 Files wurden anschließend auf einheitliche Samplerate von 44100 Hz konvertiert (48000 Hz wäre vernünftiger gewesen, kommt nächstes mal).
Dann mußte nur noch ein kleines Programm geschrieben werden, daß die wav-Files einliest, die Rms- und Spitzen-Werte ermittelt und in einen File schreibt.
Die Auswertung habe ich dann mit MatLab durchgeführt, weil man da mit ein paar Skript-Zeilen schnell illustrative Grafiken erzeugen kann.
Ich babe Blockgrößen zwischen 30 und 200 ms ausprobiert und mich dann für 70 ms (3360 Samples bei 48k bzw 3087 bei 44.1k Samplerate) entschieden.
Hier die Ergebnisse:
Auf der x-Achse sind die Pegel aus dem Mediathek=Referenz-File eingetragen, auf der y-Achse hier die des DVB-C Mitschnitts, links für die Rms-Werte, rechts für die Spitzen/Peak-Werte. Bei letzteren wird rechts oben deutlicher erkennbar, daß außer der Kompression bei hohen Pegeln auch eine Limiter-Funktion aktiv ist.
Die Abbildung von Eingangswerten zu Ausgangswerten führt nicht zu einer Kenn-Linie sondern zu einer ausgefüllten Fläche, weil die Abbildung eines einzelnen Wertes wegen der Zeitkonstanten des Kompressoers von der Vorgeschichte abhängt.
Eingezeichnet sind gestrichelt Referenzkurven mit der Steigung 1 , also ohne Kompression, einmal für y=x und einmal für y=sqrt(10)*x (10 dB höher).
Auffällig ist bei kleinen Pegeln noch eine extra Anhebung oder ein Grundgeräusch.
Hier die entsprechenden Bilder für den DLF-Live-Stream vs Mediathek:
Die Kompression ist ersichtlich geringer, geht allerdings für Spitzenwerte am oberen Ende auch in Limiter-Betrieb über, aber nicht in einem so weiten Intervall wie bei DVB-C.
Auffällig hier bei niedrigen Pegeln ein Abschmieren der Ausgangswerte nach unten, also ganz anders als bei Vodafones DVB-C.
Zum besseren Vergleich hier beide Ergebnisse übereinander geplottet:
Deutungsversuch: Der DLF-Live-Stream ist ein Transport-Stream mit 128 kbps, der etwas anders verpackt mp3-codiertes Audio enthält. Bei der Umwandlung zum mp3-File führt ffmpeg keine Decodierung durch, sondern entpackt nur und schreibt als mp3-File weg. Das geht ratz-fatz.
Der Mediathek-File ist in aac(LC) codiert, gemeldet wird je nach Programm mal 129 kbps oder 130.4 kbits/s, also fast die gleiche Datenrate wie der Internet-Live-Stream. Der Unterschied ist, daß aac(LC) bei dieser Datenrate eine bessere Audio-Qualität zustande bekommt als mpeg1 Layer 3 = mp3. Das Abschmieren der niedrigen Ausgangspegel könnte also an der Datenreduktion im mp3 des Live-Streams liegen.
Das Abbiegen der niedrigen Pegel in die Horizontale bei der DVB-C Version könnte Indiz dafür sein, daß Vodafone
1. ein für UKW-prozessiertes Signal benutzt
2. oder eine zusätzliche Kompression anwendet, um die Dynamik-Nachteile der Haus-intern verwendeten Datenreduktion der Original-Audio-Streams von 320 oder 448 kbps auf 192 kbps zu kompensieren.
MfG Kai
Dazu habe ich den Download aus der Mediathek als Referenz-File benutzt, da er die geringste (vielleicht keine) Kompression erkennen läßt.
Grund-Idee des Dynamik-Vergleichs ist, über kleine Zeit-Intervalle die Rms- (Effektiv) Werte von Test-File und Referenz-File in Relation zu setzen, ebenso die jeweiligen Spitzen-Werte in dem Intervall.
Es ist anzunehmen, daß ein Dynamik-Kompressor den Rms-Wert aus dem Mono-Signal nimmt und den Spitzenwert von Links & Rechts, um die Verstärkung beider Kanäle gleich zu regeln, damit es bei der dynamischen Kompression nicht zu ständigem Hin- und Her-Flattern der Stereo-Abbildung kommt. Allerdings wäre es damit auch kompatibel, das Maximum von linkem und rechtem Rms-Wert zu verwenden. Ich habe ersteres probiert.
Da die Mitschnitte kleine Unterschiede in der Wiedergabe-Geschwindigkeit haben, müssen die vor dem blockweisen Vergleich beseitigt werden.
Die Aufnahmen waren knapp 55 Minuten lang (54:42.8 ) , also ca. 3282.8 Sekunden oder 157.6 Mio. Stereo-Samples.
Der DVB-C File war nach Synchronisation mit dem Beginn des Mediathek-Files gegen Ende etwa 59 ms später, das sind ca. 18 ppm. Das entspricht einer Samplerate von 47999.14 statt 48000 Hz, ein kleiner, aber merklicher Unterschied.
Das ließ sich mit dem Programm sox korrigieren mit dem Befehl sox input.wav output.wav speed 1.00001797 rate 48k.
In Audacity gibt es eine ähnliche Korrektur. Die Eingabemaske hat jedoch nur eine Auflösung von 0.001% = 10ppm. Das war nicht fein genug.
Der Unterschied der Geschwindigkeiten zwischen dem Mediathek-File und dem DLF Live-Stream war viel kleiner: nur 3-4 Samples auf die Gesamtlänge. 3.5 Samples entsprechen circa 0.022 ppm. selbst dieser kleine Wert ließ sich mit sox ... ... speed 0.999999977 rate 48k ausgleichen.
Die 3 Files wurden anschließend auf einheitliche Samplerate von 44100 Hz konvertiert (48000 Hz wäre vernünftiger gewesen, kommt nächstes mal).
Dann mußte nur noch ein kleines Programm geschrieben werden, daß die wav-Files einliest, die Rms- und Spitzen-Werte ermittelt und in einen File schreibt.
Die Auswertung habe ich dann mit MatLab durchgeführt, weil man da mit ein paar Skript-Zeilen schnell illustrative Grafiken erzeugen kann.
Ich babe Blockgrößen zwischen 30 und 200 ms ausprobiert und mich dann für 70 ms (3360 Samples bei 48k bzw 3087 bei 44.1k Samplerate) entschieden.
Hier die Ergebnisse:
Auf der x-Achse sind die Pegel aus dem Mediathek=Referenz-File eingetragen, auf der y-Achse hier die des DVB-C Mitschnitts, links für die Rms-Werte, rechts für die Spitzen/Peak-Werte. Bei letzteren wird rechts oben deutlicher erkennbar, daß außer der Kompression bei hohen Pegeln auch eine Limiter-Funktion aktiv ist.
Die Abbildung von Eingangswerten zu Ausgangswerten führt nicht zu einer Kenn-Linie sondern zu einer ausgefüllten Fläche, weil die Abbildung eines einzelnen Wertes wegen der Zeitkonstanten des Kompressoers von der Vorgeschichte abhängt.
Eingezeichnet sind gestrichelt Referenzkurven mit der Steigung 1 , also ohne Kompression, einmal für y=x und einmal für y=sqrt(10)*x (10 dB höher).
Auffällig ist bei kleinen Pegeln noch eine extra Anhebung oder ein Grundgeräusch.
Hier die entsprechenden Bilder für den DLF-Live-Stream vs Mediathek:
Die Kompression ist ersichtlich geringer, geht allerdings für Spitzenwerte am oberen Ende auch in Limiter-Betrieb über, aber nicht in einem so weiten Intervall wie bei DVB-C.
Auffällig hier bei niedrigen Pegeln ein Abschmieren der Ausgangswerte nach unten, also ganz anders als bei Vodafones DVB-C.
Zum besseren Vergleich hier beide Ergebnisse übereinander geplottet:
Deutungsversuch: Der DLF-Live-Stream ist ein Transport-Stream mit 128 kbps, der etwas anders verpackt mp3-codiertes Audio enthält. Bei der Umwandlung zum mp3-File führt ffmpeg keine Decodierung durch, sondern entpackt nur und schreibt als mp3-File weg. Das geht ratz-fatz.
Der Mediathek-File ist in aac(LC) codiert, gemeldet wird je nach Programm mal 129 kbps oder 130.4 kbits/s, also fast die gleiche Datenrate wie der Internet-Live-Stream. Der Unterschied ist, daß aac(LC) bei dieser Datenrate eine bessere Audio-Qualität zustande bekommt als mpeg1 Layer 3 = mp3. Das Abschmieren der niedrigen Ausgangspegel könnte also an der Datenreduktion im mp3 des Live-Streams liegen.
Das Abbiegen der niedrigen Pegel in die Horizontale bei der DVB-C Version könnte Indiz dafür sein, daß Vodafone
1. ein für UKW-prozessiertes Signal benutzt
2. oder eine zusätzliche Kompression anwendet, um die Dynamik-Nachteile der Haus-intern verwendeten Datenreduktion der Original-Audio-Streams von 320 oder 448 kbps auf 192 kbps zu kompensieren.
MfG Kai