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?

Wie wird analoges Audio in digital umgewandelt?

Analog-to-Digital

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.

Video-Codecs und Container.

Video-Codecs und Container.

Video Codec

Dieser Artikel soll sich hier auf diejenigen beziehen, die versuchen, etwas zu “konvertieren”, ohne zu verstehen, was sie tun und warum.

Video Codecs

Um mit jedem Objekt so effizient wie möglich zu arbeiten, müssen Sie verstehen, wie es funktioniert. Wenn die Videodatei für Sie eine mysteriöse Black Box ist, in der mysteriöse Dinge passieren, vielleicht nicht ohne die Hilfe von schwarzer Magie, dann ist Ihre Effektivität minimal.

Damit. Alle Informationen auf dem Computer liegen in Form von Dateien vor. Ich hoffe, das ist für niemanden eine Überraschung. Hier gehen wir von diesem Grundkonzept aus.

Jede Videodatei muss ein Container sein. Ein Container ist ein Repository für Inhalte. Es gibt Speicher mit mehreren Strukturen – dies sind Containerformate. Eine Bento-Box ist beispielsweise ein Beispiel für einen Behälter. Sie können Sushi oder Tempura darauf setzen. Was können Sie in einen Videocontainer legen? Zumindest Bild und Ton nacheinander. Dies ist ein Set, ohne das es nichts zu tun gibt. Was können Sie maximal setzen? Mit dem modernen Matroschka-Container können Sie verschiedene Video- und Audiospuren, Text- und Grafikuntertitel, Schriftarten, Bilder und ich weiß nicht, was noch.

Wenn Sie zum Beispiel der Bento-Box zurückkehren, beachten Sie, dass Miso nicht hineingegossen werden kann. wird in Abb. fließen. Nicht alle Container können alle Flüsse akzeptieren. Es gibt Kompatibilitätsbeschränkungen, die das Leben schwer machen.

Behälterbeispiele: mpeg, avi, mkv, mp4, ogm, vob, mov, rm, divx, asf. Sie müssen sich die Liste nicht genau ansehen, um zu verstehen, dass es sich um Standarddateierweiterungen handelt. Natürlich. Weil Datei = Container.

Streams oder Tracks werden im Container gespeichert. Diese Streams haben ein Format, das als Codec bezeichnet wird. Und dieser Unterschied muss mit besonderer Klarheit verstanden werden. Der Container ist ein Dateiformat. Und der Codec ist das Stream-Format, das er enthält. Sie sind zwei unabhängige Dinge. Ja, es gibt einige untrennbar miteinander verbundene Container und Codecs. Beispielsweise kann der Real Media-Container nur echte Video- und echte Audiostreams speichern. Und umgekehrt können diese Formate nicht in einem anderen Container gespeichert werden (fast, wie ich bereits korrigiert habe). Aber es sind immer noch verschiedene Konzepte, die nicht verwechselt werden sollten.

Das Codec-Konzept umfasst normalerweise die folgenden Aspekte:
1) Das tatsächliche Datenspeicherformat.
2) Software, mit der Sie Informationen in diesem Format codieren und / oder daraus decodieren können.

Beispiele für Videocodecs: divx, xvid, avc, x264, vp6, vp7, mpeg-1, mpeg-2, huffyuv.
Beispiele für Audio-Codecs: mp3, ogg, ac3, aac.

Während Container im Allgemeinen durch Dateierweiterungen unterschieden werden, unterscheiden sich Codecs durch den vierstelligen FourCC-Code.

Das Codec-Konzept ist normalerweise mit einer Art Komprimierung verbunden. Rohe (unkomprimierte) Streams haben ebenfalls ihre eigenen Formate, erfordern jedoch keine Dekodierung, weshalb das Konzept des Codecs im Allgemeinen nicht auf sie angewendet wird.

Schauen wir uns nun die beliebtesten Container, Codecs und verwandten Themen an. In der Regel gibt es zwei Arten von Problemen: im Zusammenhang mit der Reproduktion und im Zusammenhang mit der Bearbeitung.

MPEG ist einer der ältesten Container. Es können nur Videos im MPEG-1-Format und Audio im MP2-Format gespeichert werden. Und auf freundliche Weise, mit recht strengen Einschränkungen hinsichtlich der Größe des Bildes und der Bitrate des Tons. Aufgrund des Alters und der Primitivität des Formats verstehen es fast alle Player und Publisher. Aber aus den gleichen Gründen wurde es fast unmöglich, ihn zu treffen. Niemand braucht diese Dinge.

AVI ist auch ziemlich alt, aber es ist immer noch ein sehr nützlicher Container. Es ist gut, weil es wieder alle Spieler und alle Redakteure bekommen. Fast alle mpeg-basierten Formate passen hinein, ebenso viele, die sie unterstützen. Die folgenden Videoformate passen nicht zu avi: avc (auch bekannt als Nero AVC oder Nero H.264), wmv unter Version 9 sowie Lametta wie echtes Video, das ursprünglich so konzipiert war, dass es mit nichts kompatibel ist in der Welt. Durch Geräusche, angeblich alles, außer Vorbis ogg.

OGM ist, wohin Vorbis ogg geht. Weil das Format auf der Grundlage dieses Oggs erstellt wurde. Im Moment wird er von der Matroschka praktisch verdrängt, weil er das Gleiche tun kann, nur besser. Es ist auch nicht mit herkömmlicher Software kompatibel.

MKV ist eine Nistpuppe, die fast alles außer Flash-Video aufnehmen kann. Aufgrund seiner Komplexität und Vielseitigkeit ist es jedoch immer noch möglich, nur Dinge wie das Ein- und Aussteigen zu tun.

MP4 ist eigentlich modernes MPEG. Es werden nur Dinge benötigt, die mit dem MPEG-Standard kompatibel sind, aber gleichzeitig die neuesten Updates enthalten.