Wie digitaler Sound funktioniert (Teil 3)
Frequenz
Nachdem Sie mit der Bittiefe fertig sind, ist es Zeit, zur Frequenz überzugehen. Es ist die Frequenz, die den gesamten Tonbereich festlegt, der aufgezeichnet werden kann, während die Bittiefe nur die Lautstärke und den Dynamikbereich beeinflusst. Die Frequenz bestimmt, wie viele dieser 16-Bit-Nummern, über die wir bereits gesprochen haben, in einer Sekunde Audioaufnahme (pro Kanal) aufgezeichnet werden können.
Hier ist alles relativ einfach. Menschen hören Geräusche zwischen 20 Hertz und 20 Kilohertz (20.000 Hertz). 1 Hertz bedeutet, dass die Welle für eine Sekunde von Maximum zu Minimum schwingt, 20 Hertz – 20 Schwingungen.
Schall mit einer Frequenz von weniger als 20 Hertz ist infraschall- und gesundheitsschädlich. Menschen hören keinen Schall über 20 Kilohertz, diese Wellen sind zu schnell, als dass die Ohren sie aufnehmen könnten. Natürlich stellen sich viele Menschen vor, dass sie bereits alle Frequenzen und sogar über 20 Kilohertz perfekt hören, aber tatsächlich hören die meisten Leute, die diesen Text lesen, kaum Geräusche mit einer Frequenz von mehr als 17 bis 19 Kilohertz, insbesondere Wenn Sie MP3-Player missbrauchen.
Musik liegt im mittleren Bereich zwischen 25 Hertz und 10 Kilohertz. Das .WAV-Format, das auf Audio-Discs verwendet wird, zeichnet Ton bis zu 22,05 Kilohertz pro Kanal auf. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass das Aufzeichnungsgerät keine ideale Empfindlichkeit aufweist und abnimmt, wenn es sich dem oberen Ende des Bereichs nähert. Daher wird diese Obergrenze als Zahl von 22,05 Kilohertz angenommen, so dass bis zu 20 Kilohertz die Empfindlichkeit maximal ist.
Ein typischer Unsinn, den Audiophile über die Frequenz verbreiten, ist, dass sie behaupten, je höher die Frequenz, desto genauer kann eine Sinuskurve gebaut werden. Je genauer die Sinuswelle ist, desto besser ist der Klang. Daher ist es besser, Musik mit einer Frequenz von bis zu 192 Kilohertz zu hören. Das macht Sinn?
Um ehrlich zu sein, stehen wir hier vor einer banalen Unkenntnis der Mathematik. Tatsache ist, dass wir, wenn wir die maximale Frequenz der Welle kennen, ihre Form idealerweise mit dem Nyquist-Shannon-Theorem reproduzieren können, das auch als Kotelnikov-Theorem bekannt ist und besagt, dass die Verifizierungsfrequenz eines bestimmten Werts doppelt so hoch sein muss Wellenpeakfrequenz. … Das heißt, für 20 Kilohertz können wir eine Abtastrate von 40 Kilohertz verwenden und darauf basierend die ideale Wellenform reproduzieren.
Sie können den Beweis dieses Theorems selbst finden, wenn Sie ihn brauchen. Ich möchte nur sagen, dass es getestet wurde und an sich nichts mit Ton oder einem technischen Aspekt der Tonaufnahme zu tun hat. Es ist nur ein Grundgesetz des Universums.
Aus irgendeinem Grund nehmen Audiophile dies nicht wahr. Nach seinem Verständnis schafft es eine Schallwelle, in kürzester Zeit zwischen den Samples unverständliche Wirbel hin und her oder auf und ab zu bewegen, und muss daher ständig erfasst werden, um keine Informationen zu verlieren. Tatsächlich sind die Wellen dazu rein physikalisch unfähig.
Da tatsächliche Audioaufnahmen 22,05 kHz verwenden, verwenden WAV-Dateien eine tatsächliche Abtastrate von 44,1 kHz pro Kanal. Dies geschieht, damit der Hörer mit seinen Geräten genau die Wellenform konstruieren kann, die während der Aufnahme empfangen wurde. Dies hat nichts mit Abtastfehlern zu tun, Sie müssen die Sinuskurve neu erstellen und nur dafür.
Es kann sich die Frage stellen, was zu tun ist, wenn der ADC während der Aufzeichnung einen Fehler ausgegeben und die falsche Zahl angezeigt hat, die dem tatsächlichen Druckwert zu diesem Zeitpunkt entspricht. Wir werden im nächsten Abschnitt darüber sprechen.
6. ADC, DAC und Verstärker
Wenn ich thematische Foren und Websites lese, habe ich im Allgemeinen den Eindruck, dass ADCs und DACs eine Art mystisches Gerät für Audiophile sind. Tatsächlich ist dies nur eine Kette von Widerständen, die in einer speziellen Reihenfolge verbunden sind. Wie bei jedem elektrischen Gerät, bei ADCs und DACs, schwingt die Spannung dank der Quantenmechanik ständig hin und her, und es ist unmöglich, mit diesem Prozess etwas zu tun. Die Hauptfrage ist, ob diese Messfehler von Bedeutung sind.
Wie wir uns erinnern, ist der vom ADC angegebene Wert Druck. Die Druckempfindlichkeit einer Person ist wiederum ein schwieriges Thema, insbesondere wenn man bedenkt, dass sie sich je nach den Bedingungen ändert. Insgesamt ist es jedoch ziemlich offensichtlich, dass Menschen nicht die Empfindlichkeit haben, alle 65.536 möglichen Stopps im Dynamikbereich zu unterscheiden. Wenn wir über Empfindlichkeit in Dezibel sprechen, spüren die Menschen den Unterschied von 0,2 Dezibel nicht bewusst, sondern nehmen ihn unbewusst wahr. Eine Differenz von 0,1 Dezibel wird weder bewusst noch unbewusst als nicht unterscheidbar angesehen.