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Vorteile von “digitalem Audio”


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Vorteile von “digitalem Audio”

Digital Audio

Das digitalisierte Audiosignal hat folgende Vorteile:

DIGITAL AUDIO

-die Möglichkeit einer unendlich langen Lagerung ohne Verlust der Originalqualität,

-die Fähigkeit, lange Zeit zu reproduzieren, ohne die ursprüngliche Qualität zu verlieren,

-die Möglichkeit einer unendlichen Reproduktion ohne Verlust der Originalqualität,

-Einfachheit und breite Verarbeitungsmöglichkeiten mit modernen Mitteln,

-Resistenz gegen Störungen in Signalübertragungsleitungen.

Von CD zu Super Audio CD und DVD Audio

CD (Compact Disk) ist eine Art austauschbarer Kunststoffdiskette mit optischem Lesen von Informationen.

1979 schlugen Sony und Philips den Red Book-Standard für digitale Audioaufnahmen vor.

Analoger Ton wird digitalisiert und als spiralförmige Spur abwechselnder Nullen und Einsen (Mikronlöcher und eine glatte Oberfläche) auf einer 12-cm-Polycarbonatscheibe aufgezeichnet, die etwas dicker als ein Millimeter ist und mit der dünneren Schicht bedeckt ist Gold (später Aluminium).

Der Laser des Players beleuchtet die Disc und erkennt binäre “Nullen” und “Einsen”, die nach der Verarbeitung wieder in Ton umgewandelt werden. Es ist fast unmöglich, Null mit Eins zu verwechseln. Mögliche Probleme im Zusammenhang mit Lesefehlern und Kratzern auf der Disc-Oberfläche wurden durch digitale Fehlerkorrektur ausgeglichen.

Infolgedessen verringerten sich nicht nur die physischen Abmessungen des Plattenhalters im Vergleich zur Schallplatte, sondern auch die musikalische Kapazität erheblich: bis zu 74 Minuten (der damalige Besitzer von Sony wollte, dass seine Lieblings-Neunte Symphonie von Beethoven in eine passt Scheibe).

1982 begann in Langenhagen (Deutschland) die Massenproduktion von CDs mit der “Alpensinfonie” von I. Strauss.

Echt

Hochwertiges Audio wird jetzt in den Super Audio CD- und DVD-Audioformaten aufgenommen, die:

Verwenden Sie ein DVD-Medium.

Mehrkanalaufzeichnung verwenden (bis zu 5.1),

Abtastrate bis 192 kHz,

Quantisierungspegel: bis zu 24 Bit (jedes Bit verdoppelt die Genauigkeit der Schallübertragung, und bei einer solchen Quantisierungstiefe kann der Dynamikbereich der wiedergegebenen Töne 130 dB überschreiten).

Die neuen Aufnahmeformate bieten die höchste Qualität, sind teuer (15 US-Dollar pro Disc) und nicht beliebt, da sich die meisten Hörer leider nicht allzu sehr um die Klangqualität kümmern.

Digitale Audiooptionen

Die wichtigen Parameter der digitalen Darstellung von Ton sind die Abtastrate der Audiosignale und die Quantisierung von Bits.

Quantisierungsraten geben an, wie oft pro Sekunde ein Signal zur Umwandlung in digitalen Code abgetastet (gemessen in der Amplitude) wird.
Für den CD-Standard sind es 44 kHz (44.000 Mal pro Sekunde), für SACD 192 kHz

Das Quantisierungsbit charakterisiert die Anzahl der Signalschritte und wird durch die Potenz von 2 gemessen.

Für den CD-Standard werden 16-Bit-Audioadapter verwendet, die 65.536 Quantisierungsschritte (2 bis 16 Potenzen) aufweisen, wie bei einer Audio-CD. Für Standard- und 24-Bit-SACD.

Digitaler Audiospeicher

Informationen zum Digitalisieren von Ton enthält eine Reihe von Signalamplitudenwerten, die in regelmäßigen Abständen erfasst werden und in Dateisequenznummern (Amplitudenwerte) geschrieben werden können.

Zwei Methoden werden häufig zum Codieren von Audioinformationen verwendet:

PCM (Pulscodemodulation)

ADPCM (Adaptive Relative Pulse Code Modulation)

PCM (Pulse Code Modulation) ist ein Verfahren zum digitalen Codieren eines Signals durch Aufzeichnen der Absolutwerte der Amplituden. So werden Daten auf allen Audio-CDs aufgezeichnet.

ADPCM (Adaptive Delta PCM) – Zeichnet Signalwerte in relativen Amplitudenänderungen (Inkrementen) auf, sodass Sie Daten vereinfachen können, um weniger Speicherplatz zu beanspruchen.

Die verlustfreie Codierung (für verlustfreie Daten-Odirovanie) ermöglicht die Datenwiederherstellung aus einem vollständig komprimierten Stream (20-50%).

Beliebte verlustfreie Codierungsalgorithmen:

Windows Wave (WAV) ist das primäre Audiodateiformat für Windows.
Das Audio Interchange File Format (AIFF) ist das primäre Audioformat für den Macintosh.

Mit der Verlustcodierung (verlustbehaftete Datencodierung) können Sie eine Klangähnlichkeit des rekonstruierten Signals zum Original mit der höchstmöglichen Datenkomprimierung (10-1 5-mal) erzielen.

Die Basis von Lossy-Encodern ist die Verwendung von psychoakustischen Modellen: Bestimmte Teile des Signals in bestimmten Frequenzbereichen, die für das menschliche Ohr nicht hörbar sind, Nuancen (maskierte oder unhörbare Frequenzen) und treten auf, um sie aus dem ursprünglichen Signal zu entfernen.


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Die Kopfsteckdose befindet sich in den letzten Tagen

Die Kopfsteckdose befindet sich in den letzten Tagen

Ficha Conector Mini Plug Stereo 3.5 Trs La Roca Envio

In den letzten fünfzehn Jahren haben elektronische Geräte einen dramatischen Sprung in Richtung einer vollständig digitalen Schnittstelle gemacht. Schauen Sie mal rein – auch im Alltag gibt es praktisch keine analogen Verbindungen! Bildschirme, digitale Kommunikation mit Drucker und Maus, digitale Speichergeräte sind digital geworden. Es wurde jedoch nicht alles ersetzt. Wenn Sie sich ein Smartphone schnappen, werden Sie sofort feststellen, dass es praktisch das einzige ist, das noch nicht ersetzt wurde. Ein “analoges Loch”, wörtlich: eine Kopfhörerbuchse oder nur eine Buchse. Aber seine Zeit ist gekommen.

Jack ist nicht einmal eine Erfindung des 20. Jahrhunderts, sondern des 19. Jahrhunderts. Der Legende nach erschien es gleichzeitig mit großen Telefonzentralen im letzten Viertel des 19. Jahrhunderts. Zu dieser Zeit gab es keinen automatischen Teilnehmer-Teilnehmer-Wechsel, das Problem wurde von Live-Betreibern gelöst, die die erforderlichen Kanäle manuell verbanden. Später, Mitte des 20. Jahrhunderts, mit dem Aufkommen tragbarer Audiogeräte, begann der Anschluss zu schrumpfen: Der 1/4-Zoll-Durchmesser wurde auf 1/8 (von 6,35 auf 3,5 mm) reduziert. jeweils) und dann auf 2,5 mm. Und im digitalen Zeitalter variierte es auch in Bezug auf die Anzahl der Kontakte: Anstelle der üblichen zwei oder drei (für Stereo) erschien ein vierter für das Mikrofon, außerdem begannen die Hersteller, die Position der Kontakte auf dem Pin zu ändern nach Belieben. Die Hauptsache ist jedoch, dass das Funktionsprinzip die ganze Zeit unverändert geblieben ist: Ein klassischer Stecker ist eine einfache Kabelverbindung von einer elektrischen Spannungsquelle zu einem Lautsprecher, der tatsächlich Schall erzeugt. Und je weiter, desto mehr Kritik provozierte es.

Nein, normale Benutzer sind immer noch sehr zufrieden damit. Der analoge Audioausgang ist einfach, zuverlässig und mechanisch robust, kostengünstig und mit wenigen Einschränkungen vielseitig einsetzbar. Aber die Hersteller sehen das anders.

Jack ist für heutige Verhältnisse zu groß. In der modernen Elektronik scheint sogar eine 3,5-mm-Buchse mit nur drei Kontakten zu groß zu sein (zum Vergleich: Es gibt 8 Kontakte am Lightning-Anschluss und bis zu 24 am USB-C-Anschluss). Und drinnen gibt es noch mehr Probleme. Da es sich um eine analoge Schnittstelle handelt, muss sie vor parasitären Tonabnehmern geschützt werden (d. H. Richtig positioniert, ausgelegt und im Stromkreis installiert), da sonst die Klangqualität beeinträchtigt wird. Es ist relativ “dumm”: Es gibt fast kein Feedback, so dass ein Smartphone beispielsweise nichts über ein über einen Anschluss angeschlossenes Headset lernen kann, außer dass es angeschlossen ist. In einer Zeit “kluger” Dinge, in einer Zeit, in der Designer um jeden Kubikmillimeter kämpfen und nach Universalität streben, sind solche Verschwendung und Anachronismus inakzeptabel!

Die Entscheidung bietet sich an und Sie verstehen was, aber es war wirklich schwierig, sich für diesen Schritt zu entscheiden. Allein der Umsatz mit Kopfhörern wird in Milliarden Dollar pro Jahr gemessen. Stellen Sie sich vor, wie viele davon verfügbar sind! Wenn Sie all diesen Leuten sagen, dass die Buchse veraltet ist und dass sie mit neuen Geräten neue Kopfhörer / Kopfhörer benötigen, werden Sie garantiert Probleme haben. Aber die Zeit ist gekommen.

Im vergangenen Monat stellte sich heraus, dass ein Angriff auf analoges Audio in Arbeit war. Nicht so koordiniert, wie wir es uns wünschen, aber immer noch führend in der Elektronikbranche: Unabhängig voneinander planen Intel und Apple, den Anschluss durch digitale Schnittstellen zu ersetzen. Apple ist immer noch in der Gerüchtephase. Die Lecks zeigen, dass dem iPhone 7 / 7S, das voraussichtlich im Herbst erscheinen wird, eine Buchse fehlt. Stattdessen wird vermutlich der Lightning-Port verwendet. Intel schlägt offiziell vor, die Buchse durch USB-C zu ersetzen (was in den meisten Fällen als gleichwertig mit USB 3 angesehen werden kann) und arbeitet bereits an dem entsprechenden Standard und verspricht, die Ergebnisse im zweiten Quartal vorzustellen.

Was bedeutet das alles? Für digitale Geräte ab Modell 2017 benötigen Benutzer zunächst neue Kopfhörer / Ohrhörer oder mindestens einen Adapter. Dies bedeutet, dass der Preis für die “Ohren” steigen wird: Die digitale Schnittstelle benötigt einen eigenen Audioverstärker und einen eigenen Kommunikationschip. Dies bedeutet jedoch sowohl eine höhere Klangqualität (an sich eine Digital-Analog-Umwandlung direkt am Verbrauchspunkt, dies garantiert) als auch eine höhere “Intelligenz” (in “intelligenten” Kopfhörern können Sie Wiedergabesteuerungsfunktionen implementieren Komplexer, vom Zurückspulen bis zur Geräuschunterdrückung. Darüber hinaus können sie grundlegend neue Funktionen ausführen, z. B. die Überwachung des menschlichen Körpers (was für Sportler nützlich ist) und im Allgemeinen die

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 digitales Audio?

Was ist digitales Audio?

Digital Audio

Digitaler Sound ist nichts anderes als eine Kombination von Zahlen. Mit einem bestimmten Algorithmus wird Ton wie Luftdruck in Datenströme umgewandelt und zur weiteren Verarbeitung und Wiedergabe codiert. Abhängig vom verwendeten Algorithmus hat die Musikdatei das eine oder andere Format, die eine oder andere Erweiterung.

Analog Vs. Digital Sound

Denken Sie daran, dass es neben digitalem Ton auch analogen Ton gibt, der durch ein kontinuierliches elektrisches Signal dargestellt wird, das die Änderung der Schallwelle widerspiegelt. Die Analog-Digital-Tonumwandlung ist eine Einstellung des numerischen Werts der Amplitude zu einem bestimmten Zeitpunkt mit einer bestimmten Wertedichte. Je mehr Werte aufgezeichnet werden, desto zuverlässiger und genauer wird das Bild des digitalisierten Klangfragments neu erstellt. Bei einer solchen Digitalisierung entstehen sehr umfangreiche Datenmatrizen, die sich je nach verwendetem Format im Verhältnis von Klangqualität zu Lautstärke der endgültigen Datei unterscheiden.

Möglicherweise ist der Hauptvorteil von digitalem Audio gegenüber analogem die Möglichkeit, Daten unbegrenzt zu speichern und zu kopieren, ohne die ursprüngliche Qualität zu verlieren (während beim Kopieren von einem analogen Medium auf ein anderes eine Abnahme der Aufnahmequalität deutlich zu spüren ist).

Das heute am weitesten verbreitete und beliebteste digitale Audioformat ist MP3 (MPEG Layer 3). Es wurde nach einer Reihe von Zwischenformaten und Untersuchungen entwickelt, die 1987 vom Fraunhofer-Institut in Deutschland gestartet wurden.

Die Entwickler des Formats standen vor der Aufgabe, die Kosten für den Versand langer Musikfragmente zu vereinfachen und zu senken. Wie Sie wissen, nimmt eine Minute eines Stereosignals von einer CD (16-Bit-, 44,1-kHz-Abtastrate) etwa zehn Megabyte Speicherplatz ein. Gleichzeitig kann das Audiosignal im Gegensatz zu Text- oder Grafikdateien nicht ohne Qualitätsverlust komprimiert werden. Daher dauert die Modemübertragung einer unkomprimierten Komposition von einer 3-minütigen Audio-CD mit einer Datenübertragungsrate von beispielsweise 24 kbps mehrere Stunden. Wissenschaftlern des Fraunhofer-Instituts gelang es, eine Komprimierung mehrerer Dateigrößen zu erreichen: Durchschnittlich dauert eine Minute eines komprimierten Audiosignals im MP3-Format etwa 1 Megabyte. Das Prinzip der Komprimierung basiert auf der Eliminierung “unnötiger” Geräusche aus der Musikdatei, gegen die das menschliche Ohr immun ist oder die sich gegenseitig duplizieren.

Der Hauptfaktor, der die Beziehung zwischen Dateigröße und Klangqualität innerhalb eines bestimmten Formats bestimmt, ist die Bitrate. Die Bitrate ist ein Indikator dafür, wie viele Informationen eine Sekunde Sound codiert. Je höher es ist, desto weniger Verzerrungen und desto näher ist die codierte Komposition am Original. Die im Internet am häufigsten verwendeten Kompositionen mit Bitraten von 128 und 192 Kbit / s. Die maximale Bitrate, die von Programmen und Geräten unterstützt wird, die mit MP3 arbeiten, beträgt 320 Kbit / s. In der Praxis kann nur ein Experte oder ein Fachmann, der mit Ton arbeitet Beachten Sie die Unterschiede zwischen einer MP3-Datei mit einer Bitrate von 320.

Um die Größe von MP3-Musikdateien bei gleichbleibender Qualität zu optimieren, wird eine variable Bitrate (Abkürzung VBR – Variable Bitrate) verwendet. In diesem Fall unterteilt das Codierungsprogramm die Datei in Fragmente unterschiedlicher spektraler Sättigung und codiert sie mit einer geeigneten Bitrate. Die meisten modernen MP3-Player unterstützen die Wiedergabe mit variabler Bitrate. Ein wesentlicher Vorteil von MP3-Dateien besteht darin, dass sie den Namen des Künstlers, den Namen des Titels und des Albums, das Jahr seiner Veröffentlichung usw. enthalten können. Der Satz dieser Daten wird als ID3-Tags bezeichnet. Die meisten modernen Spieler können sie lesen und auf dem Bildschirm anzeigen.

Im Jahr 2001 entwickelten Swedish Coding Technologies und Thomson Multimedia den MP3 Pro-Codec. Es ist MP3-basiert und daher vollständig MP3-abwärtskompatibel und nur teilweise vorwärtskompatibel. Es verwendet die SBR-Technologie (Spectral Band Replication), sodass der Codec bei niedrigen Bitraten eine gute Qualität bietet. Die Codierungsqualität bei mittleren bis hohen Bitraten ist jedoch schlechter als die der meisten anderen Codecs. Aus diesem Grund wird dieses Format hauptsächlich für Sendungen im Internet und Demonstrationen von Fragmenten neuer Musikkompositionen verwendet.

Eine andere Art von MP3 war die Entwicklung von MP3 Surround, die kürzlich von den Machern von MP3 eingeführt wurde: dem Fraunhofer-Institut. Dieses Format wiederholt alle Eigenschaften von Mehrkanalton und ist dennoch mit Standard-Stereo-MP3 kompatibel: Informationen, die die räumlichen Eigenschaften des Tons beschreiben, werden auf einer zusätzlichen Spur aufgezeichnet. Durch Abspielen von Dateien dieses Formats auf speziellen Geräten, die diese Spur lesen können, erhalten Sie Surround-Sound, der dem Surround 5.1-Standard entspricht.