Echtzeit mp3 Aufnahmen, Teil 2

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original in nl Philip de Groot

nl to en Philip de Groot

en to de Guido Socher

AboutTheAuthor:[�ber den Autor]

Bald bekommt er seinen Doktor von der Universit�t Nijmegen in Chemometrie. Er arbeitet gern mit Linux und schreibt regelm��ig seine Erfahrungen auf.

Abstract:[Zusammenfassung]

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ArticleBody:[Der eigentliche Artikel]

Editieren von mp3-Dateien

• Dekodiere die mp3 Datei in eine Wavedatei.
• Nimm einen Wave Editor, um die Schneidearbeiten durchzuf�hren.
• Kodiere die Wavedatei wieder in eine mp3 Datei.

• Das Dekodieren einer 650 MB mp3 Datei ergibt eine 6.5 Gigabyte Datei (Kompressionsfaktor ist etwa 10). �ber die n�tige CPU Zeit wollen wir gar nicht reden.
• W�hrend des Dekodierens bleibt die Originaldatei bestehen. Dadurch wird noch weiterer Speicherplatz ben�tigt. Falls Du also Aufnahmen in Teile von einer Stunde zerlegen m�chtest, brauchst Du 2x6.5=13 Gigabyte!

Kurzgesagt, Du brauchst ein Programm, das in der Lage ist mp3 Dateien selbst zu editieren. Solche Programme existieren, aber nicht (im Moment) f�r Linux. Eine ganze Reihe solcher Programme gibt es f�r Windows, aber die meisten haben ein gro�es Problem: Sie k�nnen nicht mit mp3 Dateien von 650 MB umgehen. Ich habe ein Programm gefunden, das in der Lage ist mit solchen Dateien zu arbeiten: 'Manns' mp3 edit'. Ich benutze das Programm unter Windows98. In seinem graphischen Interface kann man Anfang und Ende des gew�nschten St�ckes w�hlen. Man kann diese St�ck mit dem 'trim' Befehl kopieren. Das Programm ist 'donationware', das hei�t du solltest daf�r zahlen, falls das Programm Deinen W�nschen entspricht. Das Programm hat ein Problem: Es ist furchtbar langsam bei einer 650 MB Datei und es kann nur KONSTANTE Bitraten handhaben. Um z.B den Anfang der letzten Stunde einer 24 Stundenaufnahme zu suchen, braucht es sehr lange und involviert heftige Plattenzugriffe. Das 'Trimmen' des entsprechenden Musikst�cks dagegen geht recht schnell. Bis jetzt konnte ich noch keine Probleme bei den so bearbeiteten mp3 Dateien feststellen. Trotzdem �berpr�fe ich immer die fertigen Dateien, indem ich sie nochmal in den mp3 Editor lade. Falls das Laden funktioniert sind die Dateien OK. W�hrend meiner ersten Experimente mit diesem Editor habe ich schon auf den 'trim'-Knopf gedr�ckt, w�hrend die Platte noch heftigst arbeitete. Das f�hrte zu einer unbrauchbaren mp3 Datei. Um dir einen Anhaltspunkt zu geben: Das Editieren einer 650 MB Datei braucht etwa eine Stunde, haupts�chlich weil man immer warten mu� (etwas frustrierend).

Lange mp3 Aufnahmen (>24 Stunden)

• Erzeuge eine leere Datei, die genau auf eine 700 MB CD-recordable (80 Minuten CD) pa�t.
• Erzeuge nun in dieser leeren Datei ein Linux ext2-Dateisystem.
• Mounte diese Datei, so da� es wie eine separate Platte behandelt werden kann.
• Nimm 12 Stunden Musik in mp3 auf dieser virtuellen Platte auf (128 kbit/s; Stereo; ca 670 MB).
• Unmounte die Datei und mounte eine zweite Datei. Nimm weiterhin auf der zweiten Datei auf.
• Kopiere die erste Datei mit einem CD Brenner. Das ist kein Problem f�r den Computer, selbst wenn parallel dazu weiter aufgenommen wird (Mein Computer ist ein Pentium II 450 MHz und ich lasse kein XWindows laufen).
• Nachdem die CD erstellt ist, kann die mp3-Datei gel�scht werden (die eigentliche mp3-Datei, nicht die Image Datei). Die nun wieder leere Imagedatei kann f�r die n�chste Aufnahme benutzt werden.
• Wiederhole diese Prozedur bis alles aufgenommen ist.

• Ich erzeugte 4 Imagedateien auf einer seperaten Partition. Ich hatte noch 2.9 Gigabyte auf dieser Partition frei.
• Ich nannte die Image-Dateien image_1, image_2, image_3, und image_4:
  dd if=/dev/zero of="image_1" bs=1024k count=700
  Ich wiederholte diese Komanndo f�r alle 4. Das Erzeugen dieser Imagedateien braucht seine Zeit.
• Erzeuge das Linux ext2-Filesystem auf dem Image:
  shell> /sbin/mke2fs -b 2048 image_1
  empty_file is not a block special device.
  Proceed anyway? (y,n) y
  Beachte: Das ext2-Dateisystem braucht auch etwas Platz. Damit hat man nicht die ganzen 700 MB f�r mp3 zur Verf�gung.
• Um die Imagedateien zu mounten, braucht man das loopback Device. Loopback Device Unterst�tzung mu� im Kernel vorhanden sein oder als separates ladbares Kernel Modul.
  mount -t ext2 -o loop=/dev/loop1 image_1 /mnt
  Nun kannst du �ber das /mnt-Verzeichnis auf den Inhalt von image_1 zugreifen. Damit k�nnen die Aufnahmen anfangen.
• Nach dem Beenden der Aufnahmen unmounted man die Imagedatei und schreibt sie auf CD:
  umount /mnt
  cdrecord -v speed=2 dev=0,1,0 -data image_1
  Beachte, da� die Option 'dev=0,1,0' von Deinem System abh�ngt. (mit cdrecord -scanbus, kannst du herausfinden, wie dieser Parameter bei dir hei�en wird). W�hrend die Imagedatei auf CD geschrieben wird, kann man die Aufnahmen schon auf der zweiten Imagedatei fortsetzen.
• Testen der erzeugten CD:
  mount -t ext2 /dev/scd0 /cdrom
  Falls alles funktioniert hat, kannst du jetzt die aufgenommene mp3-Datei �ber das Verzeichnis /cdrom sehen. Ich m�chte anmerken, da� ich einige Probleme mit den Kerneln 2.4.0 bis 2.4.2 hatte. Ich konnte mit ihnen keine CDs mit ext2-Dateisystem mounten und es gab Probleme mit dem loopback Device. Im Kernel 2.4.3 hat dagegen alles bestens funktioniert, genauso wie mit den 2.2.x-Kerneln.

Der Vorteil diese Vorgehens ist die geringe Prozessorlast. Die Imagedateien existieren schon und werden nur langsam gef�llt. Man kann das mit einem Script automatisieren. Die CDs habe ich jedoch immer von Hand gebrannt, falls es Probleme beim Brennen gibt, sieht man es sofort. Das war einmal aufgrund einer fehlerhaften LeerCD der Fall. Aus diesem Grund erzeugte ich 4 Imagedateien. Damit h�tte ich 36 Stunden Zeit, um irgendwelche Probleme zu l�sen. Das Script sah so aus:

#!/bin/sh
echo "loading modules for sound support..."
modprobe -k snd-card-sb16
modprobe -k snd-pcm-oss
modprobe -k snd-mixer-oss
echo "setting mixer..."
amixer set Line 31 unmute capture; amixer set Master 31; amixer set PCM 31
cd /where/ever/you/stored/the/images/
for i in 1 2 3; do
    for ii in 1 2 3 4; do
    echo "mounting image_$ii on /mnt ..."
        mount -t ext2 -o loop=/dev/loop1 image_$ii /mnt
        echo "starting mpegrec ..."
        mpegrec -b 128 -x -mj -o /mnt/top2000_$ii.mp3
    echo "umount /mnt"
        umount /mnt
    done
done

Ich habe alles OHNE XWindows gemacht, nur mit dem Bash-prompt. Ich lud die Soundunterst�tzung von Hand, genauso wie die OSS Emulation (notwendig, um einen korrekt funktionierenden ALSA-Treiber zu erhalten) und den mixer Treiber. Nat�rlich k�nnte man das mit pre-install/post-install Triggern in /etc/conf.modules automatisieren. Die vierte Zeile im Script konfiguriert den Mixer: Aufnahmequelle ist 'line-in' und die Lautst�rke wird auf Maximum gestellt. Danach �bernimmt das Script das Mounten und Unmounten der Imagedateien. Die mpegrec Option '-mj' ist f�r joined stereo recording. Ich tat das, da ich kleinere mp3 Dateien erwartete, aber das war nicht der Fall. Die n�chsten Aufnahmen werde ich mit normalem Stereo machen. Das 'mpegrec' Programm sollte nach 12 Stunden aufh�ren. Um das zu erreichen, editierte ich den Quellcode und �nderte die maximal 24 Stunden (die ich einfach im Quellcode beschrieben fand) in 12 Stunden um. Leider funktionierte das nicht. Das Programm nahm weiter auf und ich mu�te mit crtl-c abbrechen. Ich verstehe das 'mpegrec' �berhaupt nicht mehr. Ich sollte den Quellcode genauer lesen.....

Anmerkung:
Die neuste Version von cdrecord (cdrecord-1.9) brachte Probleme beim Erzeugen der CDs. Die vorherige Version cdrecord-1.8.1, arbeitete ohne Probleme. Ich l�ste das Problem, indem ich die Firmware meines CD Recorders, Philips CDD 3610 von Version 3.02 aus Version 3.09 updateted. Urspr�nglich vermutete ich, da� die CD Brennprobleme durch den Kernel, 2.4.3, verursacht w�rden, aber das stimmte nicht.

Die Qualit�t von mp3 Aufnahemen

Zusammenfassung der wichtigsten Fakten:

• Eine sampling Rate von 128 kbit/s ist keine CD-Qualit�t. Ein Auditorium konnte alle 128 kbit/s mp3 Dateien erkennen. F�r Aufnahmen aus dem Radio spielt das jedoch keine Rolle, da Radiomusik keine CD-Qualit�t hat. 128 kbit/s sind hier mehr als ausreichend.
• Eine sampling Rate von 256 kbit/s ergibt echte CD-Qualit�t. In anderen Worten: Es ist nicht m�glich, den 256 kbit/s mp3-Stream von der orginal CD zu unterscheiden. Trotzdem ist es immer noch m�glich Kompressionsver�nderungen zu erkennen, aber nur wenn man wei�, auf welche Teile der Musik man achten mu�.
• Aufnahmen mit Lame und variabler Bitrate (VBR) werden empfohlen. Die Standard-Bitrate von 192 kbit/s (einen Wert, den ich f�r merkw�rdig hielt) ist ein guter Startwert f�r die meisten Zwecke. In Abh�ngigkeit von der 'Schwierigkeit' des Songs wird die Sampelrate dann etwas erh�ht oder erniedrigt. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung von Filtern. Damit erh�lt man eine bessere Qualit�t bei geringerer Aufnahmerate. Philips entwickelte diese Filter w�hrend der Entwicklung der CD Aufnahmetechnik und sie k�nnen ohne Probleme benutzt werden.

Erzeugen einer kleinst m�glichen mp3 Datei

#!/bin/bash

echo "record $1 named ($3) for $2 seconds"
aumix -f ~/.aumixrc
/usr/bin/yes x | /usr/bin/radio $1 >/dev/null 2>/dev/null
sox -V -r 44100 -c 2 -t ossdsp -w -s /dev/dsp -t wav - 2>/dev/null |
lame - ~/$3.`/bin/date "+%H%M.%m-%d-%y"`.mp3 --resample 16 -b 8 -a -m m -h --lowpass 4 --highpass .12 --voice&
sleep $2
kill -9 $!
# copy the output to a different direcory. If you want you can
# replace cp by rcp or scp and copy it to a different computer:
cp $3.*`/bin/date "+.%m-%d-%y"`.mp3 /tmp/outputdir

Das Hauptziel des Scripts ist eine verst�ndliche Radioaufnahme zu machen, die nur 3.5 megabyte/Stunde Plattenplatz braucht! Mit verst�ndlich meine ich, da� man in der Lage sein mu�, die aufgenommene Sprache zu verstehen. Nat�rlich ist die Qualit�t furchtbar. Die erste Zeile des Scripts konfiguriert den Mixer und startet das Radiokartenprogramm sowie Sox. Der Trick besteht in den lame'-Optionen, die wir hier untersuchen:

Es ist klar, da� man eine hohe Kompression f�r Sprache erhalten kann. Meist ist das nicht unbedingt erw�nscht, aber hier die M�glichkeit aufgezeigt.

Ein Standard-Script f�r mp3 Aufnahmen

#!/bin/sh 
 /usr/local/bin/mpegrec \ 
 -l 5400 \ 
 -x '--preset fm \ 
 --tt "Computers in Your Life" \ 
 --tl "Open Line with Tom Wieble" \ 
 --ta "Tom Wieble" --ty `date +%Y` \ 
 --tg "Speech" \ 
 --tc "Copyright (c) 1997 - `date +%Y` WOSU" -c' \ 
 -o open_line_`date +%d%b%y`_`date +%H%M`.mp3 

Die Option '-l 5400' setzt die Aufnahmenzeit auf 90 Minuten. Alle Optionen nach '-x' werden direkt an 'lame' weitergegeben (lines 4 to 9) und die '-o' Option speichert die Dateien als 'Datum_Zeit.mp3'. Diese Zeilen k�nnen nach Bedarf angepasst werden. F�r diesen Zweck mag es n�tzlich sein, sich die 'lame'-Optionen genauer anzusehen. Die Optionen von Lame sind in der folgenden Tabelle zusammengefa�t:

Kurz gesagt eine sch�ne Art mp3 Dateinen zu erzeugen mit Datum, Zeit und verschiedenen anderen Informationen. Es erfordert etwas Zeit all das in ein Script zu packen, aber es ist gut zu sehen, da� all dies m�glich ist.