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Wie digitaler Sound funktioniert. (Teil 1)

In diesem Beitrag möchte ich über digitalen Sound sprechen und dabei eine so beliebte Form des Freestyles wie Audiophilie aufdecken. Leider sehe ich in letzter Zeit immer mehr Manifestationen dieses Phänomens, die sogar vernünftige Menschen durchdringen und sie dazu bringen, Geld für technologische Analoga homöopathischer Pillen auszugeben.

Ich sage “traurig”, weil alles, was ich in diesem Artikel schreiben werde, im Prinzip allen Menschen bekannt sein sollte, die die Schule abgeschlossen haben. Aber aus irgendeinem Grund, den ich nicht verstehe, vergessen sie das Wissen, das sie einmal erworben haben, oder wollen es nicht in die Praxis umsetzen. Der Glaube an Audiophilie ist zu diesem Zeitpunkt sogar unter den Ingenieuren weit verbreitet, obwohl das wirklich der ist, und sie sollten diese Dinge gründlich verstehen.

Ich wollte diesen Artikel ursprünglich aggressiver schreiben. Aber am Ende entschied ich, dass es für mich besser wäre, auf Flüche und Provokationen zu verzichten. Im Gegenteil, ich hoffe wirklich, dass Audiophile diesen Artikel lesen und darüber nachdenken, was sie glauben und ob sie genug Grund haben zu glauben. Deshalb werde ich dies ohne Provokation tun und mich ausschließlich auf die Fakten konzentrieren.

Und das Wichtigste, was ich jetzt sagen möchte: Die audiophilen Argumente sind keine Argumente, die sich auf einen technischen oder technischen Aspekt beziehen. Audifilovs Argumente widersprechen der Wissenschaft, insbesondere der Physik und der Mathematik. Sie widersprechen auch technischen und technischen Aspekten, und Audiophile wissen nicht, wie ihre Audiosysteme funktionieren. Dies ist jedoch ein kleines Problem im Vergleich dazu, wie sie physikalischen oder mathematischen Gesetzen widersprechen und eine völlige Unkenntnis der Grundlagen zeigen. Es sind die wissenschaftlichen Aspekte, auf die ich mich konzentrieren werde, anstatt zu erklären, was die verschiedenen Arten von CAD sind und andere Details, die nicht von grundlegender Bedeutung sind.

1. Grundlagen: Wie Ton auf einem Computer und einem anderen elektronischen Gerät wiedergegeben wird

Zunächst befindet sich eine Audiodatei auf einem digitalen Medium, z. B. einer Festplatte. Diese Audiodatei hat ein bestimmtes internes Format, aber alle sind eine Reihe von Nullen und Einsen (0110010101 …), dh jede Datei kann als sehr große Zahl dargestellt werden. Diese Zahl kann leicht in das übliche Dezimalzahlensystem (189208 …) umgewandelt werden.

Die direkte Folge davon ist, dass die Kopien derselben Datei alle genau gleich sind. Es spielt keine Rolle, auf welchem ​​Medium sie sich befinden oder wie sie übertragen oder erstellt wurden: Wenn die Kopien korrekt sind, sind sie genau gleich. Der Unterschied beim Abspielen derselben Datei kann nur durch ein anderes Element in dieser Wiedergabekette verursacht werden.

Und diese Zeichenfolge ist wie folgt:

Datei -> Audio-Player-Programm -> Digital-Analog-Wandler (DAC) -> Verstärker -> Lautsprecher oder Kopfhörer.

Es funktioniert so:

Zunächst lädt das Player-Programm eine Audiodatei (oder empfängt sie von außen) in den Speicher.

Die Software decodiert es dann bei Bedarf in einen unkomprimierten digitalen Stream, bei dem es sich um digitales Audio handelt. Wir werden dieses unkomprimierte digitale Audio einfach .WAV nennen und davon ausgehen, dass dies das Format ist, in dem Musik auf herkömmlichen Audio-Discs (Zweikanal-Stereo, 16-Bit, 44,1 Kilohertz pro Kanal) geliefert wird.

Danach tritt dieser Ton in einen Digital-Analog-Wandler ein, der jede Zahl in einen entsprechenden Analogwert umwandelt. Meistens handelt es sich dabei um eine in Volt gemessene Spannung (ab einem bestimmten Mindestwert) entspricht einer digitalen Zahl 0 und bis zu einem Maximalwert, der der Zahl 65.536 entspricht – dies ist die maximale Zahl, die in 16 Bit geschrieben werden kann).

Danach tritt der Schall, bereits in Form von elektrischem Strom, in den Verstärker ein, dessen Aufgabe es ist, die Spannung auf einen Wert zu erhöhen, der zu den Lautsprechern passt. Der Verstärker muss das Signal linear verstärken, dh jeder Wert, der es am Eingang erreicht, muss am Ausgang im gleichen Verhältnis zunehmen.

In den Lautsprechern wird der elektrische Strom in physikalische Schwingungen umgewandelt, die in die Luft übertragen werden, und somit wird der Ton erhalten, den wir hören.

Diese Kette, die wir von nun an den Audiopfad nennen werden, ist in der einen oder anderen Form in jedem digitalen Audiosystem vorhanden. Die Elemente selbst sehen auf verschiedenen Systemen (MP3-Player, Smartphones, Computer usw.) möglicherweise sehr unterschiedlich aus, sind jedoch unbedingt vorhanden. Wenn es um einen Computer geht, befinden sich der DAC und der Verstärker auf der Soundkarte (die häufig in das Motherboard integriert ist). Lautsprecher haben oft einen eigenen eingebauten Verstärker, und einige von ihnen haben möglicherweise einen eigenen DAC (und das Anschließen an sie umgeht die Soundkarte).