Joint-stereo

Als Joint-Stereo-Verfahren (JS) werden zwei Algorithmen bezeichnet, die bei digitalen Audio-Komprimierungsverfahren eingesetzt werden. Ziel sind niedrigere Datenraten bei gleichbleibender Qualität, beziehungsweise höhere Qualität bei gleichbleibender Datenrate.

Beide Verfahren haben ihre Entsprechung in der traditionellen Tontechnik – Intensitätsstereofonie und MS-Stereofonie – hier bezeichnet als Intensity Stereo und Mid/Side Stereo.

Nur eines der beiden Verfahren arbeitet verlustfrei. Dennoch sprechen viele Anwender der Technik nur von dem Joint-Stereo Verfahren, meinen dabei aber größtenteils den verlustfreien MS-Algorithmus.

Intensity Stereo hingegen ist ein verlustbehaftetes Verfahren.

Intensity Stereo

Diese Technik, welche die meisten Encoder nur bei sehr niedrigen Datenraten einsetzen, speichert lediglich einen Monokanal und Richtungsinformationen zur Rekonstruktion der Stereodaten.
Allerdings gehen dabei Phaseninformationen verloren.

Die eventuell auftretende Phasenverschiebung ist jedoch oberhalb einer gewissen Frequenz nicht mehr wahrnehmbar. Dennoch geht die ursprüngliche Stereoinformation verloren; das Verfahren ist verlustbehaftet und eignet sich nach allgemeiner Ansicht nur für niedrige Datenraten, bei denen man statt Monokodierung lieber doch noch etwas Stereoinformation hätte.

Sehr viele Encoder entscheiden anhand der gewählten Datenrate, ob sie Intensity Stereo verwenden möchten, jedoch gibt es einige, zumeist ältere Codecs, die ausschließlich auf diese Technik setzen.

Mid/Side Stereo

Der Algorithmus ist bei neueren Codecs stark verbreitet und arbeitet verlustfrei, das heißt, dass aus den vorliegenden Informationen die Originaldaten (hier der Stereokanäle) bitweise rekonstruiert werden können. Da die Erfahrung sagt, dass auch bei Stereosignalen eine hohe Korrelation beider Stereokanäle vorliegt, ist die Idee hinter der Codierung, den Mittelwert der beiden Stereokanäle in einem Kanal abzuspeichern (dem mid channel, deutsch etwa Mittelkanal) und den jeweiligen Differenzwert in einem anderen Kanal (side channel, deutsch etwa Seitenkanal).

Da der Differenzwert oft sehr klein beziehungsweise null ist, kann die Information effizient etwa in Matrixdarstellung abgespeichert werden.

Die Rekonstruktion der Signale kann nun aus den vorliegenden Informationen erfolgen.

Wenn sich der Mittelkanal folgendermaßen errechnet

$\frac{\mathrm{links} + \mathrm{rechts}}{2}$

und der Seitenkanal mit dieser Formel

$\frac{\mathrm{links} - \mathrm{rechts}}{2}$

dann errechnet sich der linke Kanal aus

Mittelkanal + Seitenkanal

und der rechte aus

Mittelkanal − Seitenkanal

Durch diese Struktur erlaubt MS-Stereo das verlustfreie Komprimieren von Stereo-Audioinformation. Anwendung findet es unter anderem bei verlustfreien Audiocodecs wie etwa beim Open Source Codec FLAC, aber auch bei verlustbehafteten Codecs wie beispielsweise LAME (der für Joint Stereo nur MS-Stereo benutzt), um ohne weiteren Qualitätsverlust größere Komprimierung zu erreichen.

Es findet sich bereits im ursprünglichen MP3-Codec der Fraunhofer-Gesellschaft wieder und wird heute von einer Vielzahl von Abspielgeräten unterstützt.

Dasselbe Verfahren wird auch im Rundfunk beim FM-Stereo verwendet.

Bewertung

Vor allem in der Anfangszeit dieser Komprimierungstechnik wurde von sehr vielen Verfechtern „puren“ Stereos argumentiert, Joint Stereo zerstöre das Stereogefühl und beeinträchtige so das Hörerlebnis.

Oft wurden jedoch bei solchen Argumentationen Intensity Stereo und MS Stereo in einen Topf geworfen, was teilweise auf der unglücklichen Vereinigung der beiden Techniken unter einem Namen beruht haben dürfte.

Mittlerweile scheint die Anzahl der strikten Ablehner des Algorithmus aber rückläufig; dieses ist auch auf geschicktere Implementierungen in modernen Audiocodecs zurückzuführen. Vor allem in verlustfreien Algorithmen und bei niedrigeren Datenraten ist die Technik praktisch etabliert.

Dennoch werden die meisten Encoder dem Nutzer auch in Zukunft die Wahl zwischen Stereo und Joint-Stereo ermöglichen – denn teilweise ist noch Skepsis gegenüber „vereintem“ Stereo vorhanden.

Literatur

• Michael Dickreiter: Handbuch der Tonstudiotechnik. 6. Auflage, K.G. Saur Verlag KG, München, 1997, ISBN 3-598-11320-x
• Thomas Görne: Tontechnik. 1. Auflage, Carl Hanser Verlag, Leipzig, 2006, ISBN 3-446-40198-9
• Hubert Henle: Das Tonstudio Handbuch. 5.Auflage, GC Carstensen Verlag, München, 2001, ISBN 3-910098-19-3

Weblinks

• Joint Stereo: The Myths … and The Realities