High Definition Audio: Mythen und Fakten


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High Definition Audio: Mythen und Fakten

Realtek High Definition Audio

Über High Definition Audio vor ein oder zwei Jahren sprachen nur faule Leute nicht. Nachdem das Rauschen nachgelassen hat, wird der Vorgang wie gewohnt fortgesetzt. Der Käufer ahnt oft nicht einmal, dass die Überraschung, das Motherboard, in die Last des neuen Computers geworfen wurde.

Realtek HD Audio

Die von ihren Entwicklern geplante Intel® High Definition Audio-Technologie sollte die alternde Architektur des AC-97-Computersounds ersetzen. Letzteres ist auf allen Arten von Plattformen, einschließlich mobiler Lösungen, weit verbreitet, aber früher oder später werden Sie gezwungen sein, das Rennen abzubrechen. Tatsächlich ist die Alterung des AC-97 immer noch nicht so auffällig. Der “Veteran” AC-97 kann dank aller Überarbeitungen und Aktualisierungen noch einige Zeit beibehalten werden, obwohl der Bestand an “Erweiterungen” bereits aufgebraucht ist. Der Hauptvorteil der von Intel geförderten innovativen Technologie (im Folgenden als HD Audio abgekürzt) ist 32-Bit-Mehrkanalton (7.1) mit einer Abtastrate von bis zu 192 kHz. Für Fachleute ist dieser Vorteil sehr zweifelhaft, wirkt sich jedoch hypnotisch auf die Menschen aus. Daher ist es an der Zeit herauszufinden, ob es sich lohnt, die “Neuheit” (die seit einem Jahr im Handel ist) bei der Auswahl eines Computers zu berücksichtigen.

HD-Audio hat auch andere Vorteile. Zum Beispiel Unterstützung für 16 Mikrofone. Dies ist der Mikrofongrill, der die Stimme vom Umgebungsgeräusch trennt und (nicht ohne raffinierte Algorithmen) hilft, kontinuierliche Sprache zu erkennen. Es ist eher eine Grundlage für eine glänzende Unternehmenszukunft als die Realität des modernen Lebens. Der alte AC-97-Standard war bereit, 2 Monomikrofone (ein Stereo) zu verarbeiten, aber in der Praxis beschränkten sich die Hersteller auf einen einzigen Mono-Eingang, anscheinend aufgrund des Mangels an massiver Nachfrage. Seien Sie nicht zu schnell, um ein paar Mikrofone und neue HD-Audiogeräte zu verwenden. Auf Laptops mit Sonoma, die möglicherweise HD-Audio unterstützen, habe ich persönlich noch nie etwas über Stereo-Eingänge gewusst.

Der schwächste Punkt des AC-97 waren die Steuerungen, die von Drittherstellern nach dem Prinzip “Wer in was ist was” entwickelt wurden. HD Audio verspricht, von sofort einsatzbereiten Treibern für das Betriebssystem (natürlich von MicroSoft) bereitgestellt zu werden. Tatsächlich wird es jedoch äußerst schwierig sein, sich auf Systemtreiber für ein Gerät zu beschränken, das so komplex ist wie eine Audiokarte (unabhängig davon, ob Sie es sind) integriert oder nicht). In beiden Fällen sind zusätzliche Treiber von denselben Drittherstellern erforderlich.

Wie sich herausstellte, wurde die Plug-and-Play-Installation des AC-97 nur teilweise realisiert. HD Audio hat es sich zur Aufgabe gemacht, dies in Erinnerung zu rufen. Empfehlenswert! Aber es ist schwer zu glauben.

Was an HD Audio wirklich revolutionär ist, ist die Multithreading-Unterstützung mit dynamischer Zuweisung von DMA-Kanälen (Speicherkanälen) für jeden Stream separat. Mit anderen Worten, es ist möglich, mehrere Quellen gleichzeitig und mit unterschiedlichen Abtastraten abzuspielen (z. B. einen Film mit Dolby Digital 5.1 abzuspielen und gleichzeitig den monophonen Voice-Chat nicht zu vergessen).


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Digitaler Ton

Digitaler Ton

Digital Audio

Was passiert mit dem Klang in Computerprogrammen?

Digital Audio

Digitales Audio ist eine Darstellung von analogem Ton, der von Computern und verschiedenen digitalen Geräten zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Audioinformationen verwendet wird. Wie die Bilder eines Films wird ein digitales Audiosignal aus einer Reihe von Klangfragmenten erstellt, die beim Drücken der Wiedergabetaste abgespielt werden. Es gibt viele verschiedene digitale Audioformate, die sich in der Übertragungsqualität der Audioinformationen voneinander unterscheiden.

Informationen zur Pulscodemodulation – PCM

Wenn wir über einen akustischen Klang oder ein analoges Signal sprechen, sprechen wir immer über die Ausbreitung von Schallwellen im Raum. Während digitales Audio nur eine grobe Beschreibung dessen ist, was mit Ton passiert oder in Computerprogrammen oder digitalen Geräten passieren sollte.

In diesem Artikel wird die Pulscodemodulation (PCM), das am häufigsten verwendete digitale Audio-Decodierungssystem, erläutert. Neben PCM gibt es auch DTS- und Dolby Digital-Systeme, die jedoch hauptsächlich im Bereich der Film- und Videoproduktion eingesetzt werden können. Heute werden wir nicht darüber sprechen.

Bei der Pulscodemodulation wird ein Signal viele Male pro Sekunde gelesen. Zu jedem Lesemoment wird die Amplitude der Schallwelle aufgezeichnet und wiedergegeben. Wie oben erwähnt, ist ein digitales Signal nur eine grobe Kopie eines analogen Signals, da eine analoge Welle nicht mit perfekter Präzision wiederhergestellt werden kann. Die Werte jedes Fragments werden auf die genaueste Genauigkeit gerundet, dann werden alle Fragmente abgespielt und wir hören eine Kopie des ursprünglichen analogen Klangs.

“Über welche Bedeutungen sprechen wir?” – du fragst. So wie analoges Audio durch Frequenz und Amplitude definiert wird, wird digitales Audio durch zwei wichtige Werte bestimmt: die Abtastrate und die Bittiefe. Die Abtastrate gibt an, wie oft pro Sekunde die Fragmente des Audiosignals gelesen werden, und die Bittiefe ist der Wert des Dynamikbereichs jedes Fragments des Audiosignals.

Abtastrate

Die Standard-Abtastrate von 44,1 kHz, die für die Aufnahme von Audio auf CDs verwendet wird (erinnern Sie sich an diese?), Könnte wie eine Zufallszahl erscheinen. Dies ist jedoch überhaupt nicht der Fall. Dieser Wert wurde basierend auf dem Satz von Kotelnikov gewählt, der im Wesentlichen besagt, dass die Abtastfrequenz mehr als zweimal höher sein muss als der Maximalwert der Lesefrequenz. Wie Sie wissen, liegt die Obergrenze der Hörbarkeit des Frequenzbereichs des menschlichen Ohrs bei 20 kHz. Es stellt sich heraus, dass die Abtastfrequenz höher als 40 kHz sein muss. Weitere 4,1 kHz werden hinzugefügt, um Verzerrungen, den sogenannten Aliasing-Effekt, zu vermeiden. Theoretisch sollten 44,1 kHz ausreichen, um ein Audiosignal genau wiederzugeben, es gibt jedoch höhere Werte.

Beispielsweise ist 48 kHz der dominierende Standard in der Film- und Videoproduktion. Wie im Kino wird der Ton mit einer Bildrate von 24 Bildern pro Sekunde synchronisiert. Wir werden nicht näher darauf eingehen, warum genau 24 Bilder pro Sekunde ausgewählt wurden. Mit anderen Worten, dies ist die Mindestfrequenz, mit der wir ein glattes, ansprechendes Bild sehen können. Die Abtastrate muss mit dieser Bildrate übereinstimmen. Die Verwendung einer Frequenz von 44,1 kHz kann zu einer merklichen Synchronisation von Bild und Ton führen. Wiederum basierend auf Kotelnikovs Theorem.

Noch höhere Abtastraten werden von diesen beiden Grundfrequenzen von 44,1 oder 48 kHz abgestoßen und mit einem Vielfachen von 2 multipliziert. Das heißt, 88,2, 96, 192 kHz sind die Standardabtastraten für alle Audiogeräte. modernes Audio.

Bittiefe

Die Bitterkeit oder Bitterkeit einer Audiodatei gibt Auskunft über ihre dynamische Auflösung oder einfacher über die Klarheit. Sie können eine Analogie zur digitalen Fotografie ziehen: Je höher die Auflösung des Fotos, desto klarer und besser wird das Bild.

Hierbei ist zu beachten, dass es sich nicht um die Lautstärke des Signals handelt, sondern um einen realistischeren, saubereren und klareren Klang. Genauere Übertragung des Audiosignals.

Die Bittiefe kann mit dem Text im Buch verglichen werden. Je geringer die Bittiefe ist, desto weniger aussagekräftig wird der Text. Das heißt, das Verringern der Bissigkeit führt dazu, dass einige Buchstaben aus Wörtern verschwinden, Satzzeichen aus Sätzen. Im Moment werden wir immer noch in der Lage sein, die Bedeutung des Textes zu erfassen, aber wenn die Bittiefe weiter abnimmt, werden die Informationen so verzerrt, dass wir einfach aufhören zu verstehen, wovon wir sprechen. Gleiches gilt für den Klang: Je geringer die Bittiefe, desto verzerrter hören wir den Klang.

Was ist der grundlegende Unterschied zwischen 44100 und 48000 Hz?

Was ist der grundlegende Unterschied zwischen 44100 und 48000 Hz?

Resampling

In der Tat ist dies nur eine Frage langjähriger Standards.

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44100 ist der CD-Standard.
48000 ist der Standard für DVD.
Der Unterschied in der Praxis ist so gering, dass es unmöglich ist, ihn zu bemerken (ich werde Ihnen mehr sagen: Viele Menschen spüren den Unterschied zwischen MP3 und WAV, aber sie können nicht sagen, welcher besser ist).
Das Stereotyp hat bestanden, dass es besser ist, 48000 zu verwenden, wenn Sie mit TV oder Filmen / Soundtracks arbeiten müssen. Plötzlich verstehen einige alte Geräte das Sampling nicht mehr.
Aber das ist heutzutage sehr, sehr unwahrscheinlich, daher gibt es keinen großen Unterschied.
Es kann mit 96000 aufnehmen. Es besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass einige Plug-Ins / Soundeffekte solche Aufnahmen besser verarbeiten können, es erfordert jedoch mehr CPU / RAM und viel mehr Festplattenspeicher.
Zwischen 16 und 24 Bit wird es auch schwierig sein, den Unterschied zu spüren, aber auf Wunsch des Toningenieurs haben wir 24 mit den gleichen Gedanken geschrieben (für Plug-Ins).
Schreiben Sie im Allgemeinen an 44100, wenn Sie nicht mit einem bestimmten Fernsehteam arbeiten müssen.

Der grundlegende Unterschied zwischen ihnen in der Abdeckung des Frequenzbereichs auf der Spur (von 20 Hz), der 44100-Abtastrate, ermöglicht es Ihnen, im Bereich von bis zu 22 kHz, 48000 bis ~ 25 kHz, 96000 bis ~ 35 kHz usw. 48 Parameter zu arbeiten o 96 kHz werden in großen Studios verwendet, in denen die Wiedergabe dieser Frequenzen und Toningenieure die geringste Verbesserung der Klangqualität anstreben. Vor und nach der Umstellung auf den 44100-Standard sieht der Klang der Spur objektiv besser aus. Auch wenn das menschliche Ohr diese Frequenzen nicht hört, bleibt der psychoakustische Effekt erhalten (das nächste Beispiel: Wenn Sie Videos aufnehmen und die Wiedergabe in fHD planen, ziehen Sie es aus Gründen der Bildqualität vor, 4k mit hinterem Zuschneiden aufzunehmen, und niemand Ich werde sagen, es hat keinen Sinn, 4k zu schießen, das gleiche ist hier).

In Filmen ist es sogar noch interessanter … weil 44100 Hz die Wiedergabefrequenz bei 24 fps und 48000 Hz 25 fps ist. Wenn Sie ein Video mit 25 fps aufnehmen und der Ton mit 44100 Hz separat auf dem Recorder ist, stimmt die Länge der Spuren nicht überein und Sie müssen die Klangfarbe des Originals mit einem kleinen Zeitintervall ändern.

Was ist die Abtastrate und das Birat?

Was ist die Abtastrate und das Birat?

Sample Rate

Die Frequenz ist definiert als die Anzahl der periodischen Bewegungszyklen pro Zeiteinheit. Die SI-Einheit der Frequenz heißt Hertz (Hz, nach ihrem Erfinder Heinrich Hertz). Ein Hertz entspricht einem Zyklus (oder einer vollständigen Schwingung) pro Sekunde.

Sample Rate

Beispiel. Schallwellen haben eine Frequenz im Bereich von ungefähr 20 bis 20.000 Hz. Dies bedeutet, dass an jedem Punkt entlang des Weges der Schallwelle der Druck 20 bis 20.000 Mal pro Sekunde von hoch nach niedrig schwankt.

Bei digitalem Audio beträgt die maximale Frequenz, die erfolgreich wiederhergestellt werden kann, die Hälfte der Abtastrate. Daher können mit einer Abtastrate von 44,1 kHz Frequenzen bis zu 22,05 kHz wiederhergestellt werden. Die Wellenfrequenz bezieht sich darauf, wie oft sich eine Welle pro Sekunde von ihrem höchsten Punkt zu ihrem niedrigsten Punkt und umgekehrt bewegt. Sie wird normalerweise in Hertz (Hz) oder Zyklen pro Sekunde gemessen. Die Frequenz der Welle bestimmt ihre Höhe. Hochfrequenzwellen haben eine hohe Tonhöhe, während niedrigere Frequenzen eine niedrigere Tonhöhe haben. Die durchschnittliche Person kann Frequenzen von 15 oder 20 Hz bis etwa 20.000 Hz (20 kHz) hören.

Analoge Welle Die Wellenamplitude bezieht sich auf den halben Abstand zwischen dem höchsten Punkt der Welle und dem niedrigsten Punkt. Je größer die Amplitude der Welle ist, desto größer ist ihr Volumen, das im Allgemeinen in Dezibel (dB) gemessen wird. Der Dezibelbereich für das menschliche Gehör ist komplex und hängt von der Frequenz des betreffenden Geräusches, dem Alter der Person und der Hörumgebung ab, variiert jedoch zwischen ungefähr 0 und 120 dB, wobei jede Änderung von 10 dB einer Verdoppelung der Lautstärke entspricht wahrgenommenes Volumen.

Absoluter Schwellenwert: ATH ist der Lautstärkepegel, bei dem ein bestimmter Ton in 50% der Fälle erkannt werden kann.

Was ist die Bitrate?

Die Bitrate bezieht sich auf die Datenübertragungsrate (dh wie viele Bits in einer bestimmten Zeit übertragen werden), die im Allgemeinen in Bits pro Sekunde ausgedrückt wird. Übliche Bitrateneinheiten sind Kilobit pro Sekunde (Kbps) und Megabit pro Sekunde (Mbps). Der Begriff wird auch häufig verwendet, wenn es um digitale Abtastung und Abtastraten geht. Beispielsweise ist der MP3-Audiokomprimierungsalgorithmus häufig so konfiguriert, dass Dateien mit einer Bitrate von 128 kbit / s ausgegeben werden. Dies bedeutet, dass die Datei durchschnittlich 128 Kilobit pro Audiosekunde enthält (960 KB pro Minute). Dies steht im Gegensatz zu CD-Audio, das als 44.100 16-Bit-Stereo-Samples pro Sekunde codiert ist: 1411,2 kbps (16-Bit x 44100 Hz x 2ch).

Oft werden Bytes in Großbuchstaben geschrieben und sind Multiplikatoren (zum Beispiel “KB” für Kilobyte) und Kleinbuchstaben sind Bits (zum Beispiel “kb” für Kilobyte). Alle modernen Computer verwenden 8-Bit-Bytes.

MP3-Bitrate
Die MP3-Bitrate kann irreführend sein. Beispielsweise verwendet eine “konstante MP3-Bitrate” (CBR) von 128 kbit / s ungefähr 128 Kilobit für jede Sekunde codierten Audios (die Dateigröße in Bit geteilt durch die Länge des Audios beträgt also ungefähr 128.000) Ihre Frame-Header werden in regelmäßigen Abständen angezeigt. Intern können Sie jedoch Frame für Frame Audio mit Bitraten von mehr oder weniger als 128 kbit / s mithilfe eines Bitpools codieren (die Fähigkeit eines Frames, Ersatzbits von a zu verwenden vorheriger Block). Die Größe dieses Buckets und damit die Variabilität ist jedoch begrenzt, sodass 128 kbit / s der effektiven Bitrate in der gesamten Datei sehr nahe kommen.

Siehe auch: 8D-Surround-Sound und wie es geht
Als weiteres Beispiel ist “128 kbps VBR MP3” oft falsch, da der Zweck von VBR darin besteht, jedem der internen MP3-Sektoren eine eigene Bitrate zu ermöglichen. Wenn sich Personen auf die VBR-MP3-Bitrate beziehen, beziehen sie sich im Allgemeinen auf die tatsächliche durchschnittliche Bitrate ihrer Frames. Wenn die Länge des codierten Audios bekannt ist, kann die “Bitrate” die Datengröße der Datei geteilt durch ihre Dauer sein, die ziemlich nahe an derselben Zahl liegt. Die Länge eines MP3-VBR kann jedoch nicht genau bestimmt werden, ohne alle Frames zu scannen.