Audio – Page 279

Alles, was Sie über hohe Auflösung wissen müssen

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Alles, was Sie über hohe Auflösung wissen müssen

Hi-Res Audio

High Definition Audio ist die Wahl der engagiertesten Fans digitaler Musik. Was ist es, wo bekommt man es und was braucht es, um es zu hören?

Hi-Res Audio

Wenn Sie sich ein wenig für digitale Musik interessieren (egal ob Sie CDs anhören oder von Spotify auf Ihrem Smartphone streamen), sind Sie wahrscheinlich auf den Begriff “hochauflösendes Audio” oder “hochauflösendes Audio” gestoßen.

In den letzten Jahren gewinnt die Popularität von Hi-Res Audio langsam aber sicher an Dynamik, was durch die Entstehung neuer Komponenten, Streaming-Dienste und sogar Smartphones, die diesen Standard unterstützen, angeheizt wird. Bis vor kurzem war es ein Nischensegment für einen engen Kreis von Insidern, aber heute wollen alle mitmachen.

Wenn Sie das bestmögliche Musikhören oder zumindest eine bessere Klangqualität erzielen möchten, sollten Sie sich mit dem Konzept von Hi-Res Audio vertraut machen.

Diese Perspektive ist etwas überwältigend, da sie viele Faktoren beinhaltet. Was ist hochauflösendes Audio? Was bedeuten all diese Formate und Zahlen? Wo kann ich hochwertige Dateien bekommen und auf welchen Geräten kann ich sie abspielen? Wo fängst du endlich an?

Unser Leitfaden zur Welt von Hi-Res Audio hilft Ihnen dabei, die Angelegenheit eingehend zu verstehen. Nachdem Sie dieses Material bis zum Ende gelesen haben, sind Sie mit allen notwendigen Kenntnissen ausgestattet und machen den ersten Schritt in die magische Welt des besten Klangs.

WAS IST HI-RES-AUDIO?

Im Gegensatz zu HD-Videos gibt es noch keinen universellen Standard für hochauflösendes Audio. Die Digital Entertainment Group, die Consumer Electronics Association und The Recording Academy sowie die größten Aufnahmeunternehmen definieren dies wie folgt: „Eine Audiodatei in einem verlustfreien Format, die einen Soundtrack über den gesamten Frequenzbereich enthält, in dem Es wurde mit höherwertigen Geräten als CD gemastert. “

In einfachen Worten bezieht sich dieser Begriff im Allgemeinen auf Aufzeichnungen mit einer höheren Abtastrate und / oder Bittiefe als eine CD (d. H. 16 Bit / 44,1 kHz).

Die Abtastrate gibt an, wie oft pro Sekunde das Signal während seiner Umwandlung von analog zu digital abgetastet wird. Je höher die Bittiefe ist, desto genauer wird das Signal am Abtastpunkt gemessen, sodass der Übergang von 16-Bit zu 24-Bit die Qualität erheblich verbessern kann.

Hochauflösende Audioformate haben normalerweise eine Abtastrate von 96 oder 192 kHz bei 24 Bit. Es gibt auch Dateien mit 44,1, 88,2 und 176,4 kHz.

Kleiner Verlust

Hi-Res Audio hat jedoch einen großen Nachteil: die Größe der Dateien. Sie sind in der Regel mehrere zehn Megabyte groß, und einige Songs können problemlos den gesamten Speicher Ihres Geräts belegen. Aus diesem Grund ist es schwierig, sie über Mobilfunknetze und WLAN zu übertragen.

Und das ist noch nicht alles: Jedes der Hi-Res Audio-Dateiformate weist bestimmte Kompatibilitätsbeschränkungen auf. Beispiele hierfür sind FLAC (Free Lossless Audio Codec) und ALAC (Apple Lossless Audio Codec); beide bieten theoretisch eine verlustfreie Übertragung von Musikinformationen. Darüber hinaus gibt es unkomprimierte Formate: WAV und AIFF, DSD (das in Super Audio CD verwendete Format) und das kürzlich entwickelte MQA (Master Quality Authenticated).

Die relativen Vorteile der einzelnen Formate können diskutiert werden. Zunächst muss jedoch die Kompatibilität mit Audiokomponenten und Softwarelösungen berücksichtigt werden.

WAS IST GUT FÜR AUDIOFORMATE MIT HOHER AUFLÖSUNG?

Der Hauptvorteil von HD-Formaten gegenüber Tablets ist die höhere Klangqualität. Herunterladbare Websites wie Amazon und iTunes sowie Streaming-Dienste wie Spotify bieten Komprimierungsformate mit relativ niedriger Bitrate, z. B. 256 KBit / s AAC von Apple Music und Spotify’s 320 KBit / s Ogg Vorbis.

Während des Komprimierungscodierungsprozesses gehen einige Informationen verloren. Mit anderen Worten, die Signalauflösung wird zur Vereinfachung und Reduzierung der Dateigröße reduziert. Dies wirkt sich auf die Klangqualität aus: In diesen Formaten werden Ihre Lieblingssongs nicht vollständig angezeigt.

Meisterklasse

Während Sie dies ertragen können, wenn Sie Spotify-Wiedergabelisten auf der Busfahrt zur Arbeit anhören, werden echte Musikfans nicht genug haben. High Definition Audio hilft Ihnen dabei.

Um zu verstehen, warum es besser als MP3 klingen sollte, vergleichen wir die Bitraten. Die höchstmögliche Bitrate für eine MP3-Datei beträgt 320 kbit / s, während eine 24-Bit / 192-kHz-Datei für das Streaming 9216 kbit / s und für eine CD 1411 kbit / s beträgt.

Daher sollten hochauflösende Audiodateien von 24/96 oder 24/192 den Klang, an dem Musiker und Ingenieure gearbeitet haben, genauer wiedergeben.

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Wie digitaler Ton wiedergegeben wird

Wie digitaler Ton wiedergegeben wird

digital sound

Haben Sie sich jemals gefragt, wie Ton auf digitalen Geräten wiedergegeben wird?

Digital Audio

Wie entsteht ein Tonsignal aus einer Kombination von Einsen und Nullen? Ich bin sicher, ich habe nachgedacht, seit ich angefangen habe zu lesen! Aber selbst Profis haben oft nur eine allgemeine Vorstellung von der modernen Klangroute. In diesem Artikel erfahren Sie, wie die verschiedenen Formate angezeigt wurden, was ein Digital-Analog-Wandler ist, welche Arten von DACs es gibt und was die Qualität der Tonwiedergabe bestimmt.

PCM
Wie Sie wissen, wird bei digitalem Audio mit seltenen Ausnahmen fast jedes Format mit einem Pulscodestream oder einem PCM-Stream aufgezeichnet – Pulscodemodulation. FLAC, MP3, WAV, Audio-CD, DVD-Audio und andere Formate sind nur Möglichkeiten, den PCM-Stream zu packen und zu “bewahren”.

Wie alles begann
Die theoretischen Grundlagen der digitalen Schallübertragung wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt, als Wissenschaftler versuchten, ein Audiosignal über große Entfernungen zu übertragen, jedoch nicht per Telefon, sondern auf eine für diese Zeit eher seltsame Weise.

Durch Aufteilen der Schallwelle in kleine Teile könnte sie in einer Art mathematischer Darstellung an den Empfänger gesendet werden. Der Empfänger könnte wiederum die ursprüngliche Wellenform wiederherstellen und die Aufnahme anhören. Darüber hinaus standen die Wissenschaftler vor der Aufgabe, die Bandbreite des “Äthers” zu erhöhen.

1933 wurde der Satz von V.A. Kotelnikov. In westlichen Quellen wird es als Nyquist-Shannon-Theorem bezeichnet. Ja, Harry Nyquist war der erste, der dieses Problem ansprach: 1927 berechnete er die minimale Abtastfrequenz für die Übertragung einer Wellenform, die später seinen Namen “Nyquist-Frequenz” erhielt, aber Kotelnikovs Theorem wurde 16 Jahre zuvor veröffentlicht.

Das Wesen des Satzes ist einfach: Ein kontinuierliches Signal kann als Interpolationsreihe dargestellt werden, die aus diskreten Berichten besteht, aus denen das Signal rekonstruiert werden kann. Um den ursprünglichen Zustand des Signals grob wiederherzustellen, muss die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch sein wie die obere Grenzfrequenz dieses Signals.

Bis zum Aufkommen des digitalen Zeitalters war der Satz viele Jahre lang nicht gefragt. Damals fand es eine Verwendung. Insbesondere war der Satz bei der Entwicklung des CDDA-Formats (Compact Disc Digital Audio) nützlich, das im Volksmund als Audio-CD oder Red Book bezeichnet wird. Das Format wurde 1980 von Ingenieuren bei Philips und Sony veröffentlicht und ist zum Standard für Audio-CDs geworden.

Formatmerkmale:

Abtastfrequenz – 44,1 kHz;
Quantisierungskapazität – 16 Bit.

DIE INFO
Abtastrate: Die Anzahl der Abtastungen des Signals, das während seiner Abtastung “genommen” wurde. Gemessen in Hertz.
Quantisierungsbit: Die Anzahl der Binärziffern, die die Amplitude des Signals ausdrücken. In Bits gemessen.
Die Abtastrate von 44,1 kHz wurde aus dem Satz von Kotelnikov berechnet. Es wird angenommen, dass das Gehör einer durchschnittlichen Person keinen Ton über 19-22 kHz hinaus aufnehmen kann. Die Frequenz betrug wahrscheinlich 22 kHz und wurde als Obergrenze gewählt.

22.000 × 2 = 44.000 + 100 = 44.100 Hertz

Woher kommen die 100 Hertz? Es gibt eine Version, bei der dies bei Fehlern oder Überabtastungen ein kleiner Spielraum ist. Tatsächlich hat Sony diese Frequenz aufgrund ihrer Kompatibilität mit dem PAL-Übertragungsstandard ausgewählt.

Die Bittiefe des CDDA-Formats beträgt 16 Bit oder 65.536 Abtastwerte, was einem Dynamikbereich von ungefähr 96 dB entspricht. Eine so große Anzahl von Proben wurde nicht zufällig ausgewählt. Erstens aufgrund des starken Einflusses des Quantisierungsrauschens und zweitens, um einen formalen Dynamikbereich bereitzustellen, der dem der Hauptkonkurrenten zu dieser Zeit überlegen ist: Kassetten- und Schallplatten. Ich werde dies im Abschnitt über Digital-Analog-Wandler ausführlicher behandeln.

Die Entwicklung von PCM wurde nach dem Prinzip der Multiplikation mit zwei fortgesetzt. Andere Abtastraten erschienen: Zuerst wurde die 48-kHz-Abtastrate hinzugefügt, und dann betrugen die darauf basierenden Frequenzen 96, 192 und 384 kHz. Die Frequenz von 44,1 kHz wurde ebenfalls auf 88,2, 176,4 und 352,8 kHz verdoppelt. Die Bitbreite wurde von 16 auf 24 und dann auf 32 Bit erhöht.

Das nächste nach CDDA im Jahr 1987 erschien das DAT-Format – Digital Audio Tape. Die Abtastrate betrug 48 kHz, das Quantisierungsbit änderte sich nicht. Und obwohl das Format fehlschlug, hat sich die Abtastrate von 48 kHz in Aufnahmestudios aufgrund der Bequemlichkeit der digitalen Verarbeitung durchgesetzt.

1999 wurde das DVD-Audio-Format veröffentlicht, mit dem sechs Stereospuren mit einer Abtastfrequenz von 96 kHz und einer Bittiefe von 24 Bit oder zwei Stereospuren mit einer Frequenz von 192 kHz 24 auf einer Disc aufgenommen werden konnten Bits.

Wie wird analoges Audio in digital umgewandelt?

Ton ist ein komplexes analoges Signal. Zur Analyse solcher Signale wird eine in der Elektronik weit verbreitete Technik verwendet. Mit der Fourier-Transformation wird ein komplexes Signal in eine harmonische Reihe umgewandelt, die aus Sinuskurven mit unterschiedlichen Frequenzen und Amplituden besteht. Aber in der Praxis unterscheidet sich das Signal, mit dem wir es zu tun haben, natürlich stark von dem sinusförmigen.

Analog to Digital

Musiker nennen die erste Harmonische in diesem Spektrum den Grundton, und Harmonische mit höheren Frequenzen werden Harmonische genannt. Der Hauptton bestimmt die Tonhöhe und die Harmonischen geben ihm eine bestimmte Farbe, wodurch das Timbre einer Stimme oder eines Musikinstruments entsteht.

Zur Untersuchung der Spektren von Audiosignalen werden komplexe und teure Instrumente verwendet – Spektrumanalysatoren.

Mit Hilfe solcher Geräte kann festgestellt werden, dass einige Musikinstrumente wie eine Geige ein relativ einheitliches Spektrum und einige Windspektren mit ausgeprägten Maxima und Minima aufweisen, die als Formanten bezeichnet werden.

Es gibt keine Begriffe, die die Färbung des Timbres einer menschlichen Stimme oder von Musikinstrumenten direkt beschreiben. Daher müssen verschiedene Metaphern wie “tiefes Timbre”, “hartes Timbre”, “metallischer” Klang oder sogar “Transistor” verwendet werden.

Im Zusammenhang mit der Tonaufzeichnung wurden viele Male digitale Informationsverarbeitungsverfahren versucht, aber die ersten ernsthaften Ergebnisse wurden in den frühen 1980er Jahren erzielt, was mit der raschen Entwicklung der Computer und dem Erfolg der Computer zusammenfiel Mikrominiaturisierung von Funkkomponenten. Der Einsatz digitaler Tonverarbeitungstechniken hat aufregende neue Möglichkeiten eröffnet.

Um Ton auf einem Computer zu verarbeiten, muss er zuerst in ein digitales, codiertes Format konvertiert werden. Ein analoges Signal wird von Geräten codiert, die als Analog-Digital-Wandler (ADCs) bezeichnet werden. Das Hauptverfahren zum Codieren eines analogen Signals ist die Pulscodemodulation, die aus drei Operationen besteht: Abtasten, Quantisieren und Codieren.

Wir werden jetzt nicht auf die Codierungstheorie eingehen, zumal sie ziemlich komplex ist und höhere mathematische Fähigkeiten erfordert. Für uns ist es wichtig zu verstehen, dass die Qualität des digitalisierten Klangs und die daraus resultierende Dateigröße von der Abtastrate und der Bittiefe abhängen.

Die Abtastrate ist die Frequenz, mit der die Eigenschaften eines Audiosignals gemessen werden. Aus Kotelnikovs Abtasttheorem folgt, dass die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch sein muss wie die höchste Frequenz des codierten Signals, um ein unverzerrtes digitales Signal zu erhalten. Daher muss beim Codieren eines Audiosignals die Abtastrate mindestens 40 kHz betragen. In digitalen Kommunikationssystemen beträgt die Abtastfrequenz 32 kHz, in Laser-CD-Playern und digitalen Consumer-Tonbandgeräten 44,1 kHz. Bei digitalen Studiogeräten ist die Abtastrate sogar noch höher: 48 kHz.

Die Bittiefe des aufgezeichneten Tons ist die Anzahl der Speicherbits, die zugewiesen sind, um jeden Wert der Amplitude des Tonsignals zum Zeitpunkt seiner Messung aufzuzeichnen. Moderne Soundkarten verwenden 8 oder 16 Bit Speicher pro Dimension, und 32-Bit-Karten höherer Qualität sind verfügbar. Je höher die Bittiefe ist, desto höher ist die Qualität des digitalisierten Klangs.

Wie bereits erwähnt, hängt die Größe einer Audiodatei von der Abtastrate und der Bittiefe des Sounds ab. Bei einer Abtastrate von 44 kHz und einer Klangtiefe von 16 Bit erfordert eine Minute Ton eine Dateigröße von 5,3 MB und bei einer Abtastrate von 11 kHz und 8 Bit 660 Kb.

Es ist klar, dass sich eine solche Verschwendung von Speicherplatz als inakzeptabel herausstellte und spezielle Algorithmen und Formate für die billigere Speicherung von Audiodateien erstellt wurden.

Beim Vergleich verschiedener Komprimierungsformate wird häufig der Parameter “Klangqualität bei einer bestimmten Bitrate” verwendet.

Die Bitrate ist ein Parameter, der angibt, wie viel Speicherplatz zum Speichern von 1 Sekunde Musik verwendet wird. Beispielsweise bedeutet eine Bitrate von 128 Kbit / s, dass ein dreiminütiger Song etwa 2,8 MB belegt.

Grundsätzlich verwenden alle Programme zum Codieren von Audio (auch als Encoder bezeichnet) Algorithmen zweier Arten: für verlustfreie Audiokomprimierung und für verlustbehaftete Komprimierung.

Verlustfreie Komprimierungsalgorithmen sind in der Tat bekannte Archivierer für PC-Benutzer, die speziell für die Arbeit mit einem Audiostream modifiziert wurden. Bei der spontanen Wiedergabe von Sound wird das Archiv aus dem Archiv dekomprimiert.

Komprimierte Audiokodierungsformate.

Komprimierte Audiokodierungsformate.

audio encoding

MP3 (oder besser MPEG 1 Audio Level 3): Kein Kommentar, überall und von jedem kompatibel. Das Fehlen dieses “ewigen” Formats ist einer: nur zwei Kanäle, was seine Verwendung in Kinosystemen einschränkt zu Hause modern.

Mehrkanal-MP3 (5.1) MPEG 2 Audio Level 3.
WMA: Windows Media Audio, formal ein besserer und moderner Konkurrent zu Microsofts MP3. Es wird nicht viel verwendet, obwohl es weitgehend mit Hardware kompatibel ist.
OGG Vorbis ist ein bester moderner MP3-Konkurrent aus der Open Source-Community. Ohne Lizenzbeschränkungen wird es immer häufiger verwendet.
AAC: Advanced Audio Coding ist das wichtigste Audioformat von Apple, das in alle iPads, iPhones, iTunes usw. integriert ist. Der Hauptvorteil besteht darin, dass es technisch weiter fortgeschritten ist als MP3 und Abtastraten von bis zu 96 kHz und theoretisch eine völlig verrückte Anzahl von Kanälen in einer Datei von bis zu 48 ermöglicht. Es wird auch im digitalen Satellitenradio verwendet. So wie MP3 ein komprimiertes Format ist, ist die Qualität von 96 Kbit / s AAC mit der Qualität von 128 Kbit / s MP3 vergleichbar (wir sprechen in beiden Fällen von zwei Kanälen).
Dolby Digital (AC-3) ist wahrscheinlich der beliebteste Standard für digitales Audio in der Kinematographie, da es bereits 1995 auf dem Markt erschien und in zwei Versionen erhältlich ist: DD2.0 (für hochwertigen Stereoklang) und DD5 .1 – fünf volle Kanäle und einer defekt für einen Subwoofer. Spieler sind aus offensichtlichen Gründen mit allen kompatibel. Die Bitrate beträgt in allen Fällen 640 Kbit / s.
Dolby Digital Plus oder E-AC-3 ist ein Versuch, das übliche Dolby Digital zu verbessern, aber die Decoder und Receiver der vorherigen Generation unterstützen keine Spuren im Dolby Digital Plus-Format. Die Gründe dafür sind radikale Änderungen: die Anzahl der Kanäle auf 7,1 erhöht, die Bitrate auf 1, 7 Mbit / s Dies geht nicht über S / PDIF (wenn Sie über ein solches Kabel senden, müssen Sie Downmix auf DD5.1 oder auf DTS mit verwenden Qualitätsverlust), aber HDMI kommt normalerweise mit Dolby Digital Plus ab Version 1.3 zurecht. Sie können solche Titel auf Blu-Ray-Discs finden …
Dolby TrueHD – Wir haben praktisch 8 Spuren, die bei 96 KHz / 24 Bit oder 6 bei 192 KHz / 24 Bit fast unkomprimiert sind. Die Gesamtbitrate erreicht 18 Mbit / s, was eine Decodierung im Player und eine Übertragung an den Empfänger in der analoger Pfad oder mit HDMI 1.3 oder höher. Für Blu-Ray ist dieses Audiocodierungssystem optional.
DTS ist ein verlustbehaftetes digitales Audiocodierungssystem für Kinos, das später auf DVD erschien. Es ist analog zu Dolby Digital 5.1, jedoch etwas flexibler. Neben 2.0 und 5.1 können auch andere Schemata wie 4.0 und 4.1 verwendet werden Wahl zwischen zwei festen Bitraten von 1500 Kbit / s und 750 Kbit / s. Im ersten Fall übertrifft DTS Dolby Digital in der Klangqualität deutlich. im zweiten ist der Unterschied zwischen Systemen umstritten.
DTS-HD ist eine Weiterentwicklung von DTS. Die Anzahl der Kanäle wurde im 96-kHz / 24-Bit-Modus auf 7,1 erhöht. Die Bitrate kann zwischen 6 Mbit / s und 3 Mbit / s gewählt werden. Es handelt sich um ein optionales Audioformat für Blu-Ray. Die Situation bei der Tonübertragung zum Empfänger ist fast dieselbe wie bei DolbyTrueHD.

Verlustfreie oder unkomprimierte komprimierte Audiokodierungsformate.

LPCM ist einfach unkomprimiertes Audio. Es ist normalerweise Stereo. Es sollte nicht mit einer WAV-Datei verwechselt werden, es ist ein Container und möglicherweise befindet sich etwas anderes als PCM WAV darin.
APE ist ein spezielles verlustfreies Audiokomprimierungsformat. Von Audiophilen geliebt.
Flac ist sein Konkurrent und analog, die Unterschiede zwischen ihnen gehen über den Rahmen dieser Überprüfung hinaus.
Verlustfreies Audio
Verlustfreier Apfel

Untertitelformate.
SRT: Textformat, kann als separate Datei mit derselben Erweiterung angehängt werden. Im Vergleich zu den ersten Versionen dieses Formats wurden die Gestaltungsmöglichkeiten erheblich erweitert. Es kann auch innerhalb von MKV existieren.
SUB / IDX ist ein grafisches Untertitelformat, das von einer DVD extrahiert wurde. Es kann MKV oder MP4 passen.
s2k, ssa, ass: Einige fortgeschrittenere Textformate, ass kann in MKV platziert werden.
smi ist ein Textformat, das auf SGML basiert, dem direkten Vorfahren von HTML.
PGS ist ein grafisches Untertitelformat, das Hauptformat für Blu-Ray, es kann jedoch auch in ts- und MKV-Containern vorhanden sein.