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Digitale Qualität

Unterschiede bei der Aufnahme und Speicherung

Es gibt nicht wenige Puristen in der Tonszene, die nach wie vor mit analogen Bandmaschinen aufnehmen, obwohl die Zeichen der Zeit auf Digital stehen. Dasselbe gilt für audiophile Hörer, welche die Vinyl Platte der digitalisierten Musik auf CD oder Harddisk vorziehen. Das Argument, welches sie vor allem in die Waagschale werfen, ist der Klang. Gerade in diese Diskussion werfen die Vertreter der digitalen Seite immer die höheren Abtastraten und Wortbreiten ein, welche sich dem analogen Originalsignal weitgehendst annähern.

Die aktuellen Rekording-Systeme haben vor allem eines gemeinsam, sie überbieten sich gegenseitig durch hohe Sample-Rates und Wortbreiten. Auf den ersten Blick klingt das nach technischem Overkill, schliesslich hat die CD 44,1 bei 16 Bit und die aktuellen Videosysteme sowie die DVD bis hin zu DVCPRO HD oder HDV haben 48 bei 16 Bit. Welchen Sinn machen also höhere Abtastrasten und Auflösungen?

Ist es wirklich wichtig, oder verzichtbar, höhere Auflösungen zur Verfügung zu haben und worauf ist dabei zu achten?

Allgemeine Grundlagen

Digitalisierung bedeutet, diese Analogsignale in diskrete Werte zu transformieren. Dazu müssen die Werte der Audiosignale hinreichend oft abgetastet und gespeichert werden. Bei 48 kHz wird also 48000 Male in der Sekunde nachgemessen, welchen Pegel die Signalkurve jeweils hat.

Die Wortbreite (oder auch Tiefe) beschreibt, wie genau man bei jeder einzelnen Messung die Amplitude erfassen kann. Es ist also so etwas wie eine Skaleneinteilung, die darüber entscheidet, in wie vielen Stufen die Pegelunterschiede erfasst werden können.

Bei DVD und Video sind dies 16 Bit, das sind mathematisch 2 hoch 16 Werte, rechnet man dies aus, gelangt man zu 65536 Stufen, die sich, da elektrische Tonsignale jeweils als positive und negative Wellen darstellen, wiederum jeweils halbieren.

Erhöht man die Wortbreite etwa auf 20 oder 24 Bit, ist plötzlich eine um den Faktor 256 erhöhte Auflösung möglich. Dabei geht es nicht nur um eine differenzierte Abbildung des akustischen Signals, sondern noch um einen ganz anderen, bedeutenden Faktor- den Dynamikumfang. Diesen ermittelt man, indem man die Wortbreite mit 6 multipliziert. Bei 16 Bit hat man also 96 dB, bei 20 Bit 120 dB und bei 24 Bit 144 dB.

Dynamik bedeutet Gestaltungsfreiheit

Wichtiger, als die Abtastrate ist der Dynamikumfang, der bei PCM durch die Wortbreite beschrieben wird. Sie gibt an, wie viele Lautstärkeabstufungen digital kodiert werden können. Während man eine Steigerung der Sample-Rate von 48 kHz auf 96 kHz aufgrund des geringen Frequenzanteils im oberen Bereich des Spektrum kaum wahrnehmen kann, ist eine Erweiterung der Sample-Breite von 16 auf 24 Bit für das Ohr deutlich hörbar.

Gerade die Erhöhung des Dynamikbereiches führt zu einem immer größeren Spielraum, hinsichtlich der leisesten und lautesten Stellen innerhalb der Aufnahme. Anders ausgedrückt, wenn der Bereich an Lautstärkeunterschieden klein ist, wie bei 16 Bit Auflösung, so kann man darin schwerlich gleichzeitig wechselnde sehr leise und sehr laute Signale unterbringen. Es besteht stets die Gefahr, dass die lauten Stellen übersteuern oder aber die leisen schon zu leise sind.

Erhöht man aber die Wortbreite, so erweitert sich dieser Bereich abbildbaren Pegelunterschiede und bei 32 Bit Wortbreite ist eine Übersteuerung letztlich fast unmöglich.

Zudem werden natürlich die Signale auch differenzierter abgebildet, Feinheiten im Klangbild brauchen eine möglichst genaue Digitalisierung. Hier sind hohe Samplerates und Wortbreiten von 24 oder 32 Bit einfach im Vorteil.

Weitere Informationen

PDF_Icon Computer Audio: Die neue Dimension des Musikgenusses (Fachvortrag von Fritz Fabig, BW Group Schweiz)

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