Was ist digitales Audio?


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Was ist digitales Audio?

Digital Audio

Wie funktioniert digitales Audio?

Digital Audio

Wie ist der Wechselkurs? Natürlich kann ich Ihnen nicht direkt erklären, dass “Rate gleich Bitrate” ist. Wenn Sie Sounddateien mit einer Software abspielen, sollten Sie eine kleine Meldung bemerken. Zum Beispiel “128Kbps”, “1411Kbps”… Einige Freunde wissen auch, dass unter normalen Umständen je größer die Zahl vor “Kbps”, desto besser der Soundeffekt ist, zB CD ist “1411Kbps”. Was genau stellen diese Zahlen dar? Kurz gesagt, wie viele Daten pro Sekunde in Ton umgewandelt werden. CDs klingen besser als MP3s, weil CDs mehr Informationen pro Sekunde enthalten als MP3s. Im Vergleich zu einer CD-Datei mit 1411 Kbps kann eine MP3-Datei mit 128 Kbps beispielsweise fast 12-mal weniger Daten pro Sekunde konvertieren als eine CD. Für den gleichen Song ist die CD viel empfindlicher anzuhören (natürlich gibt es eine Gruppe von Leuten in der Menge, die als “Pilze” bekannt sind, die fühlen können, dass der Effekt der gleiche ist). MP3 drückt den gleichen Inhalt mit weniger Daten aus und natürlich ist der Detaillierungsgrad nicht so gut wie der einer CD.

2. Abtastrate.

Abtastrate ist auch ein sehr gebräuchlicher Begriff. Die spezifische Form ist „XXHz“, wobei „XX“ eine bestimmte Zahl ist. Wie „44100Hz (44,1KHz)“, „32000Hz (32KHz)“ und so weiter. Wie oben erwähnt, bestehen digitale Audiodateien aus vielen “Punkten”, daher ist die Abtastrate eigentlich eine Standard-“Menge”, um diese “Punkte” zu sammeln. Offensichtlich ist die Abtastrate von „44100 Hz“ höher als die von „32000 Hz“, sodass mehr Punkte pro Zeiteinheit (1 Sekunde) gesammelt werden. Je mehr Punkte pro Zeiteinheit, desto vollständiger die Toninformation und natürlich desto näher an der Realität. Wenn also die garantierte Rate gleich ist, ist die Datei “44100Hz” besser als “32000Hz” (natürlich ist dies nicht absolut).

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verlustbehaftete Komprimierung

Tatsächlich sind wir alle mit verlustbehafteten komprimierten Audioquellen vertraut.Gebräuchliche verlustbehaftete Formate sind derzeit hauptsächlich MP3, WMA, OGG, MP3pro, AAC, VQF, ASF usw.

2. WMV-Format

Der vollständige Name von WMA lautet WindowsMedia Audio, ein von Microsoft gefördertes Audioformat. Das WMA-Format erzielt eine höhere Komprimierungsrate, indem es den Datenstrom reduziert, während die Tonqualität erhalten bleibt. Das Komprimierungsverhältnis kann normalerweise 1:18 erreichen, und die generierte Dateigröße beträgt nur die Hälfte der entsprechenden MP3-Datei.

3. MP3-Format

Der vollständige Name von MP3 lautet MovingPicture Experts Group Audio Layer Ⅲ. Kurz gesagt, MP3 ist eine Audiokomprimierungstechnologie. Da der vollständige Name dieses Komprimierungsverfahrens MPEGAAudio Layer 3 lautet, nennen die Leute es kurz MP3. Es wurde 1993 geboren und seine “Eltern” sind das deutsche FaunhofeIIS und das französische Thomson.

MP3 verwendet die MPEGAudio Layer 3-Technologie, um Musik in kleinere Dateien mit einem Komprimierungsverhältnis von 1:10 oder sogar 1:12 zu komprimieren. Mit anderen Worten, Sie können Dateien mit geringem Verlust an Klangqualität auf eine kleinere Größe komprimieren. Und es behält die ursprüngliche Klangqualität sehr gut bei. Gerade wegen der geringen Größe und der hohen Klangqualität von MP3 ist das MP3-Format fast zum Synonym für Online-Musik geworden. Das MP3-Format von Musik pro Minute ist nur 1 MB groß, sodass die Größe jedes Songs nur 3-4 Megabyte beträgt. Verwenden Sie einen MP3-Player, um MP3-Dateien in Echtzeit zu dekomprimieren (dekodieren), sodass MP3-Musik in hoher Qualität abgespielt werden kann.


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Wie funktioniert digitales Audio?

Digital Audio

In unserem täglichen Leben hören wir alle Arten von Musik, und der größte Teil dieser Musik wird in digitaler Form übertragen, egal ob sie angehört oder auf einen Computer heruntergeladen oder auf einem MP3- oder CD-Player abgespielt wird. Natürlich werden Sie oft verschiedene Formate wie MP3, WMV, APE usw. sehen, aber verstehen Sie die Bedeutung dieser Formate? Nachfolgend habe ich einige dieser Inhalte für Sie zusammengestellt, ich hoffe, es hilft Ihnen.

1. Einführung in die digitale Musik

Digitale Audioquellen, also digitale Audioformate, zunächst CDs genannt. Nachdem die CDs komprimiert wurden, wurden verschiedene Formate abgeleitet, die für die Wiedergabe auf Walkmans geeignet sind. Diese komprimierten Formate können in zwei Kategorien unterteilt werden: Es gibt eine verlustbehaftete und eine verlustfreie Komprimierung. Die hier erwähnte Komprimierung bezieht sich auf das Konvertieren des im PCM- oder WAV-Format codierten Audiostroms in andere Formate nach einer speziellen Komprimierungsverarbeitung, um den Effekt der Verringerung der Dateigröße zu erzielen. Verlustbehaftet/verlustfrei bezieht sich darauf, ob das in der neuen Datei erhaltene Tonsignal im Vergleich zum ursprünglichen Signal im PCM/WAV-Format nach der Komprimierung reduziert ist.

PCM-Codierung ist die Abkürzung für PulseCode Modulation, auch bekannt als Pulse Code Modulation, die eine der digitalen Kommunikationscodierungsmethoden ist. Der abgetastete Wert wird entsprechend der hierarchischen Einheit gerundet und quantisiert, und der abgetastete Wert wird durch einen Satz binärer Codes dargestellt, um die Amplitude des abgetasteten Impulses darzustellen.

Die Endform des digitalen Audiosignals besteht immer noch aus „0/1“. Sie können eine beliebige Permutation und Kombination sein, z. B. „0001110101“ oder „11100001010“. Unterschiedliche Kombinationen haben natürlich unterschiedliche Wirkungen. Einigen Freunden hätte es auffallen müssen, als sie das sahen. Wenn der Ton in Form von “00101010” aufgezeichnet wird, ist die endgültige Form kein “Punkt”, dh ein einfacher “Änderungs” -Prozess. Der Ton ist kontinuierlich, wie kann er mit “Punkten” aufgezeichnet werden? Sollte der Ton, den wir hören, nicht Segment für Segment sein? Der Grund ist nicht schwer zu verstehen. Gehen Sie nach Hause und schalten Sie das Neonlicht ein. Können Sie feststellen, dass das Neonlicht flackert? kann nicht? Tatsächlich flackern Leuchtstofflampen ständig. Haben Sie Zeichentrickfilme gesehen? Sie alle sind durch ein Raster aus Standbildern verbunden. Wir können die Bilder auch einfach einzeln als “Punkte” verstehen. Der Mensch gegen die Natur

Der Wahrnehmung der Welt sind Grenzen gesetzt, sowohl visuell als auch auditiv. Der Grund, warum Cartoons kohärente Bewegungen erzeugen können, ist, dass diese “Punkte” eine Illusion sind, die Menschen erzeugen, wenn das menschliche Sehvermögen nicht rechtzeitig reagiert. Mit Ausnahme von Maschinen können Menschen diese “Punkte” nicht unterscheiden. Ebenso der Klang. Wenn die Frequenz des Tonflimmerns sehr schnell ist, können Menschen es nicht unterscheiden. Auch wenn der Ton eine „digitale Umwandlung von analogen Signalen“ (D/A-Wandlung) durchführt, hat der Decoderchip diese „Punkte“ bereits kohärent verbunden, sodass wir einen sehr kohärenten Klang hören.

Digitale Audioformate

Digitale Audioformate

Digital Audio

Das digitale Audioformat ist ein Format zur Darstellung von Audiodaten, die bei der digitalen Audioaufzeichnung verwendet werden, sowie zur zusätzlichen Speicherung von aufgezeichnetem Material auf einem Computer und anderen elektronischen Medien, sogenannten Audiomedien.

digital audio

Die Audiodatei (eine Datei mit einer Tonaufnahme) ist eine Computerdatei, die Informationen über die Amplitude und Frequenz des Tons enthält und für die spätere Wiedergabe auf einem Computer oder Player gespeichert wird.

Verschiedene digitale Audioformate.

Es gibt verschiedene Konzepte für das Audioformat.

Die digitale Darstellung der Audiodaten hängt davon ab, wie der Digital-Analog-Wandler (DAC) quantisiert. In der Tontechnik sind derzeit zwei Arten der Quantisierung am häufigsten:

Pulscodemodulation

Sigma-Delta-Modulation

Quantisierungstiefe und Abtastrate werden häufig für verschiedene Audioaufzeichnungs- und -wiedergabegeräte als digitales Audio-Rendering-Format (24 Bit / 192 kHz; 16 Bit / 48 kHz) angegeben.

Das Dateiformat bestimmt die Struktur und Präsentationseigenschaften der Audiodaten beim Speichern auf einem PC-Speichergerät. Um die Redundanz der Audiodaten zu beseitigen, werden Audiocodecs verwendet, mit deren Hilfe die Audiodaten komprimiert werden. Es gibt drei Gruppen von Audiodateiformaten:

unkomprimierte Audioformate wie WAV, AIFF

verlustfreie komprimierte Audioformate (APE, FLAC)

verlustbehaftete komprimierte Audioformate (mp3, ogg)

Modulare Musikdateiformate werden hervorgehoben. Synthetisch oder aus voraufgezeichneten Live-Instrumenten-Samples erstellt, werden sie hauptsächlich zur Erstellung moderner elektronischer Musik (MOD) verwendet. Dies kann auch auf das MIDI-Format zurückgeführt werden, bei dem es sich nicht um eine Tonaufnahme handelt. Gleichzeitig können Sie mit einem Sequenzer Musik mit einem bestimmten Befehlssatz in Form von Text aufnehmen und abspielen.

Digitale Audiomedienformate werden sowohl für die Massenverteilung von Tonaufnahmen (CD, SACD) als auch für die professionelle Tonaufnahme (DAT, Minidisc) verwendet.

Bei Surround-Sound-Systemen können auch Tonformate unterschieden werden, bei denen es sich hauptsächlich um Mehrkanal-Soundbegleitungen für Filme handelt. Diese Systeme verfügen über vollständige Formatfamilien von zwei Hauptkonkurrenten, Digital Theatre Systems Inc. (DTS) und Dolby Laboratories Inc. (Dolby Digital).

Das Format wird auch als Anzahl der Kanäle in Mehrkanal-Soundsystemen (5.1; 7.1) bezeichnet. Dieses System wurde ursprünglich für Kinos entwickelt, wurde aber seitdem für Heimkinosysteme erweitert.

Vorteile von “digitalem Audio”

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.