Warum ist VBR besser als CBR?

[Spunky]

Warum ist VBR (variable bitrate) besser als CBR (constant bitrate)?


Dazu sollte man vielleicht erst einmal erläutern, was eigentlich der Unterschied dieser beiden Varianten ist.

Eine CBR codiert das komplette Lied in der gleichen Bitrate. Eine VBR hingegen verändert die Bitrate während eines Liedes. Immer wieder wird die Frage nach dem Vorteil dieser Bitratenveränderung gestellt und ob man dadurch nicht eine schwankende Qualität bekommt. Daher möchte hier einmal die Vorteile einer VBR erläutern, denn eine VBR ist die einzigste Möglichkeit eine wirklich konstante Qualität zu erzeugen. Klingt verwirrend, daher erkläre ich den Hintergrund am Besten anhand eines Beispiels.


Nehmen wir mal ein Lied mit einem Intro mit gezupfter unverzerrter Gitarre. Dann kommt der Einsatz der kompletten Band, verzerrte E-Gitarren, der Bass brummt und der Drummer haut richtig rein. .... usw. ... zum Schluss donnernder Applaus und die Mädels kreischen.


Vergleich von VBR und CBR:

Das Intro ist relativ einfach für den Encoder. Keine schnellen Wechsel, nur ein Instrument, dass nur wenige Frequenzen erzeugt. Die VBR verwendet dafür eine kleine Bitrate, da diese ausreicht die Passage originalgetreu zu komprimieren. Die CBR erzeugt an dieser Stelle eine sehr gute Qualität bzw. verschwendet sogar Platz, da man diese Qualität teilweise gar nicht mehr hören kann.

Dann kommt der Einsatz von dem Rest der Band. Der Encoder muss nun auf einen Schlag ein komplett anderes Frequenzband verarbeiten. Vom tiefen Bass, die verzerrten Gitarren (sehr breites mittleres Frequenzband) und den Drummer, der kurze Peaks über das komplette Frequenzband erzeugt. Um diese Passage original zu komprimieren braucht man eine höhere Bitrate, die VBR kann das und passt sich den Anforderungen an. Die CBR kann das nicht und hat an dieser Stelle einen Qualitätseinbruch!

... usw. ...

Am Schluss stellt der Applaus und das Gekreische die größte Herausforderung für den Encoder dar. Das hierbei erzeugte Frequenzband entspricht einem weißen Rauschen (alle Frequenzen vorhanden), was für den Encoder sehr schwierig ist. Besonders hier habt Ihr sicher schon selbst bemerkt, das z.B. bei Live-Aufnahmen der Applaus bei kleinen CBR-Raten sehr metallisch klingt. Eine VBR hat auch hier wieder den Vorteil, dass sie sich den Anforderungen anpassen kann und gerade beim Applaus kann man sehr schön beobachten, dass eine VBR diesen mit sehr hohen Bitraten codiert.

Man wählt bei der VBR somit eigentlich keine Bitrate aus, sondern eine Qualitätsstufe und der Encoder verwendet dann die jeweils passenden Bitrate.

Dies ist eine sehr vereinfachte Darstellung, in Wirklichkeit wechseln die Anforderungen nahezu ständig und auch eine pauschalierte Aussage, welche Instrumente und Passagen für einen Encoder schwierig sind kann man im Detail so nicht sagen. Ich hoffe trotzdem, dass ich die Funktion einer VBR einigermaßen deutlich machen konnte.


Sprachgebrauch:

Wenn man von einer VBR mit 192 kbit/s spricht, dann ist damit die durchschnittliche Bitrate gemeint, da die tatsächliche Bitrate wie gesagt schwankt. Da die VBR bei der Bitratenwahl völlig frei ist, kann die durchschnittliche Bitrate auch abweichen. Eine Zwischenform stellt hier die ABR (Average Bitrate) dar, bei der kann man eine durchschnittliche Bitrate vorgeben, die dann auch eingehalten wird. ABR ist qualitativ schon mal besser als CBR, zu bevorzugen ist aber eindeutig VBR.


Empfehlung:

Wir empfehlen hier im Forum für MP3 die Befehlszeile „--alt-preset standard“ (auch kurz aps genannt) zu verwenden. Diese Einstellung ist eine VBR mit durchschnittlich 200 kbit/s und erreicht in den allermeisten Fällen CD-Transparenz (kein Unterschied zu CD hörbar). Wer Vorbis oder MPC verwendet, der hat diese Sorgen nicht, den diese Formate verwenden ausschließlich VBR.


Kann VBR auch Probleme machen?

VBR ist Teil des MP3-Standards, was bedeutet, dass alle MP3- Geräte und jede Software diese unterstützt. Die anschließend aufgeführten Probleme sind daher sehr selten.

Alle neueren Hardwaregeräte unterstützen VBR, nur bei alten MP3-Player kann es sein, dass diese noch nicht VBR-fähig sind. Hierzu ist jedoch zu sagen, dass diese trotzdem das File spielen können, einzig die Anzeigen z.B. Liedlänge sind dann fehlerhaft und auch das Seeken (Vorspulen) ist evtl. etwas holprig.

Die meisten "Problemchen" treten in Zusammenhang mit Windows oder dem WindowsMediaPlayer auf. Es ist traurig aber wahr, aber Windows ist nicht VBR-fähig . Dies äußert sich darin, dass z.B. bei den Eigenschaften oder im Explorer eine völlig unsinnige Bitrate oder Liedlänge angezeigt wird. Auch kann es passieren, dass die Seekbar des WindowsMediaPlayer* noch in der Mitte ist, wenn das Lied bereits zu Ende ist und dann mit einem Hops ans Ende springt. Aber auch hier gilt: Das File kann trotzdem ohne Qualitätseinbußen abgespielt werden, die Fehler äußern sich nur in der Anzeige.

Auf dem PC kann man hier sehr leicht Abhilfe schaffen. Man verwende einfach einen vernüftigen Player (der WindowsMediaPlaer zählt hier nicht dazu), diese sind alle VBR fähig. Anders formuliert: Der WindowsMediaPlayer ist der einzigste Player den ich kenne, der kein VBR kann.

Ich kann Euch als Player Winamp oder foobar2000 empfehlen.


Schlusswort:

Ich hoffe diese Thematik ist mit diesem Beitrag etwas klarer geworden und alle die diesen lesen verwenden in Zukunft VBR. Wer eine vernüftige Software verwendet hat damit auch absolut keine Probleme sondern nur eine bessere Qualität, die insbesondere bei anspruchsvollen Alben und Live-Aufnahmen auch deutlich hörbar wird.


Wenn Ihr Fragen zu diesem Thema habt, dann postet bitte einen Beitrag im MP3-Forum, dort helfen wir Euch gerne weiter.


Spunky

* Microsoft hat mit der Version 9 des WindowsMediaPlayers dieses Problem endlich behoben und die VBR-Implementierung doch tatsächlich als Meilenstein der Audioentwicklung angepriesen . Wer also bereits diese Version besitzt, hat die oben beschriebenen Windows-Problemchen nicht.