iTunes ist der grösste Musikladen der Welt. In diesem Internet Shop kannst du fast jede Veröffentlichung der Pop und Rock Geschichte kaufen. Doch das Format in dem du die Songs herunterlädst, ist nicht in gewohnter CD Qualität. Für den Musikdownload bedienen sich die Shops komprimierter, verlustbehafteter Audiodateien. Das bekannteste Format ist das 1982 vom Fraunhofer Institut entwickelte mp3 File. Doch auch Apple hat mit Mastered for iTunes (iTunes +, MFiT) einen verlustbehafteter Codec entwickelt, welches eine bessere Qualität als die CD haben soll.

[Ich erinnere mich, wie ich in den 90er Jahren mit meiner damaligen Freundin im Zug nach Zürich sass, als sich ein junger Techno Freak zu uns gesellte und uns etwas über eine neue Form zur Musikspeicherung erzählte und wie das die Musikindustrie revolutionieren würde. Da die Datenmenge reduziert würde, könne man jetzt seine Musik überall mitnehmen, meinte er, und ich fragte mich weshalb das so bahnbrechend sein sollte, da man jede Art von Musik als CD in seinem portablen CD-Player abspielen konnte. Der Junge hat es damals schon gecheckt und ich war mir der Tragweite seiner Worte nicht bewusst…]

Was ist mp3?

Das Komprimierungsverfahren mp3 bedient sich verschiedener psychoakustischer Eigenschaften, um die Datenmenge zu verkleinern:

• Die Stereospur wird in ein Mitten- und ein Seitensignal encodiert (M-S Stereofonie), da die Informationen der Linken und der Rechten Spur grösstenteils identisch sind. Das Seitensignal muss somit weniger Informationen speichern, als wenn es eine Spur (Rechts oder Links) des Stereosignals wäre.
• Es werden Eigenschaften des Maskierungseffekts benutzt um gewisse Frequenzen zu entfernen. Maskierung bedeutet, dass leise Töne die von lauten überlagert werden nicht zu hören sind.
• Auch kann das menschliche Gehör nach lauten Klängen, kurze Zeit keine leisen Geräusche wahrnehmen.
• Zudem kann der Mensch erst ab einem gewissen Mindestunterschied, zwei Töne auseinanderhalten.
• Unter 50 Hz und über 16kHz sind sehr wenige Informationen vorhanden, somit werden die Frequenzen unter- und oberhalb dieser Grenzen abgeschnitten.

All diese Tricks und noch viele mehr verwendet der sogenannte Codec, um das File zu verkleinern. Man muss das Ausgangsmaterial also nicht exakt abbilden, um alle wesentlichen Singnalanteile wahrnehmen zu können.

Wav 16bit 44.1 kHz

AAC MFiT 256 kbps

Differenz zwischen Wav und AAC

Was hat das mit Mastered for iTunes (MFiT) zu tun?

Mp3 war der erste kommerzielle Codec. Mittlerweile hat sich im Bereich der Datenkompression einiges getan. iTunes verwendet das hauseigene Format AAC (Advanced Audio Coding), welches sich, meiner Meinung nach, viel besserer Algorithmen bedient.
Dennoch entstehen bei der Konvertierung in ein komprimiertes, verlustbehaftetes Audiofile gewisse Artefakte, deren man sich bewusst sein sollte.

Die digitale Abbildung einer Audiodatei entspricht nicht 100%ig der analogen Wellenform. Bei der digitalen Aufzeichnung einer Welle wird in festgelegten Zeitabständen die Amplitude gemessen. Je kleiner das Zeitintervall zwischen den Messungen ist, desto genauer wird das Signal reproduziert. Es kann jedoch vorkommen, dass bei der digitalen Audiodatei alles im grünen Bereich ist, aber beim Konvertieren in ein analoges Signal die Wellenform übersteuert (Intersample Peak).

Nach der Codierung in ein mp3 oder AAC Format wird die Wellenform neu ausgemessen. Dadurch werden neue Intersample Peaks erzeugt. Um einer Übersteuerung entgegenzuwirken, steuert man das Signal nicht voll aus, sondern lässt einen gewissen Abstand zur absoluten Null-Linie (Headroom). Leider hat man nicht die Kontrolle über die Intersample Peaks nach der Codierung, da jedes Programm leicht anders komprimiert.

Apple stellt ein kostenloses Tool zur Verfügung, mit dem lizenzierte Mastering Studios in Echtzeit den Codec anwenden können. Dieses kleine Programm benutzt genau dieselben Algorithmen die auch Apple verwendet, um das finale Master für iTunes+ aufzubereiten. Der Mastering Engineer hat dadurch die totale Kontrolle über die Intersample Peaks und kann das Master auf Übersteuerungen prüfen.

Zusätzliche Auflagen für iTunes+ (MFiT)

Mastered for iTunes (MFiT oder iTunes+) hat noch zusätzliche Ansprüche an das gelieferte File:

• Die Bittiefe muss mindestens 24bit betragen. Das ist gegenüber den 16bit bei einer Audio CD ein erheblicher dynamischer Schritt.
• Die Samplefrequenz muss mindestens 44.1kHz betragen. Höhere Samplefrequenzen sind jedoch erwünscht, Apple konvertiert sie danach selbst. [Obwohl ich denke, dass jeder vernünftige Mastering Engineer bessere Werkzeuge zur Sampleratenkonvertierung hat als Apple.]
• Der Headroom muss mindestens -1dBFS (Dezibel Full Scale) nach der Konvertierung betragen. Damit sollten Übersteuerungen jeglicher Digital zu Analog Wandler im Consumerbereich ausgeschlossen werden.
• Die Musik soll mehr Dynamik enthalten. iTunes Radio (zudem auch Spotify und Windows 8) benutzt die neue Norm der Lautheits-Normalisierung. Das heisst, Du misst die Lautheit der Musikstücke nicht mehr am Peak, sondern an der subjektiven Lautheits-Wahrnehmung. Nur so ist es möglich, dass «Let it be» von den Beatles genau gleich laut tönt wie «Happy» von Pharell Williams. Die Loudness Normalisierung auf iTunes Radio ist auf -16dB LUFS (Loudness Unit relative to Full Scale) geeicht. Das bedeutet, dass Alben wie «Death Magnetic» von Metallica, mit ihren -4dB LUFS ganze 12dB leiser geregelt werden und somit wertvolle Dynamik verschenken.

Let it be  – Beatles -14LUFS

Happy – Pharell Williams -9db LUFS

That was just your life – Metallica -4db LUFS

Wie sieht die Zukunft aus?

Mit «Mastered for iTunes» hat Apple einen wichtigen Schritt zur Verbesserung des Musikerlebnisses getan. Apple speichert zudem das ganze Ausgangsmaterial für MFiT im original angelieferten Format, um später, wenn die Internetleitungen noch schneller sind, auf «High Resolution Audio» umstellen zu können. Das wird zwar noch ein Weilchen dauern, doch bis dahin hat sich die Menschheit wieder an dynamische Musik gewöhnt und man wird die neuen Formate sicher zu schätzen wissen.