Digitale Audiocodierung
Digitale Audiotechnologien werden zum Aufnehmen, Verarbeiten, Massenproduzieren und Verteilen von Ton verwendet, einschließlich der Aufnahme von Songs, Instrumentalstücken, Podcasts, Soundeffekten und anderen Sounds.
Die heutige Online-Musikdistribution basiert auf digitaler Aufzeichnung und Datenkomprimierung. Die Verfügbarkeit von Musik als Datendateien anstelle von physischen Objekten hat die Vertriebskosten erheblich reduziert. Vor dem Aufkommen des digitalen Klangs verteilte und verkaufte die Musikindustrie Musik und verkaufte physische Kopien in Form von Schallplatten und Kassetten.
Mithilfe von Online- und digitalen Audioverteilungssystemen wie iTunes verkaufen Unternehmen digitale Audiodateien an Verbraucher, die der Verbraucher über das Internet erhält. Ein analoges Audiosystem wandelt die physikalischen Schallwellenformen unter Verwendung eines Wandlers wie eines Mikrofons in elektrische Darstellungen dieser Wellenformen um. Die Töne werden dann auf analogen Medien wie Magnetbändern gespeichert oder über analoge Medien wie Telefonleitungen oder Funkgeräte übertragen. Bei der Wiedergabe wird der Vorgang umgekehrt: Ein elektrisches Audiosignal wird verstärkt und dann über einen Lautsprecher wieder in physikalische Wellenformen umgewandelt.
Analoges Audio behält seine grundlegenden Wellenformeigenschaften bei, wenn es gespeichert, konvertiert, verdoppelt und verstärkt wird. Analoge Audiosignale sind aufgrund der inhärenten Eigenschaften elektronischer Schaltungen und verwandter Geräte anfällig für Rauschen und Verzerrungen. Interferenzen in einem digitalen System führen nicht zu einem Fehler, es sei denn, die Interferenz ist groß genug, um zu bewirken, dass ein Zeichen als ein anderes Zeichen falsch interpretiert wird oder nicht in der richtigen Reihenfolge ist.
Daher ist es im Allgemeinen möglich, ein vollständig fehlerfreies digitales Audiosystem zu haben, bei dem zwischen der Umwandlung in digital und der Umwandlung in analog kein Rauschen oder Verzerrung auftritt. Das digitale Audiosignal kann weiter codiert werden, um alle Fehler zu korrigieren, die während der Speicherung oder Übertragung des Signals auftreten können. Diese als Kanalcodierung bekannte Technik ist für Rundfunk- oder aufgezeichnete digitale Systeme erforderlich, um die Bittreue aufrechtzuerhalten. Die Modulation von acht auf vierzehn ist ein Kanalcode, der auf Audio-CDs verwendet wird. Umwandlungsprozess
Der Lebenszyklus von Ton von seiner Quelle über ADC, digitale Verarbeitung, DAC und schließlich wieder als Ton. Ein digitales Audiosystem beginnt mit einem ADC, der ein analoges Signal in ein digitales umwandelt. Der ADC arbeitet mit der angegebenen Abtastrate und konvertiert in eine bekannte Bitauflösung.
Beispielsweise hat CD-Audio eine Abtastrate von 44,1 kHz (44.100 Abtastungen pro Sekunde) und eine Auflösung von 16 Bit für jeden Stereokanal. Analoge Signale, die noch nicht bandbegrenzt waren, sollten vor der Umwandlung gedämpft werden, um Interpolationsverzerrungen zu vermeiden, die durch Audiosignale oberhalb der Nyquist-Frequenz (die Hälfte der Abtastrate) verursacht werden.
Das digitale Audiosignal kann gespeichert oder übertragen werden. Digitales Audio kann auf einer CD, einem digitalen Audioplayer, einer Festplatte, einem USB-Flash-Laufwerk oder einem anderen digitalen Speichergerät gespeichert werden. Das digitale Signal kann durch digitale Signalverarbeitung modifiziert werden, wobei Effekte gefiltert oder angewendet werden können. Frequenztransformation Abtastraten, einschließlich Erhöhen und Verringern der Abtastrate, können verwendet werden, um Signale, die mit einer anderen Abtastrate codiert wurden, an eine gemeinsame Abtastrate vor der Verarbeitung anzupassen. Audiokomprimierungsmethoden wie MP3, Advanced Audio Coding, Ogg Vorbis oder FLAC werden häufig verwendet, um die Dateigröße zu reduzieren.
Digitales Audio kann über digitale Audio-Interfaces wie AES3 oder MADI übertragen werden. Digitales Audio kann über ein Netzwerk mit Audio über Ethernet, Audio über IP oder anderen Standards und Medienübertragungssystemen übertragen werden. Für die Wiedergabe muss digitales Audio mithilfe eines DAC wieder in ein analoges Signal umgewandelt werden. Gemäß dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem kann mit einigen praktischen und theoretischen Einschränkungen die bandbreitenbegrenzte Version des ursprünglichen analogen Signals aus dem digitalen Signal genau rekonstruiert werden. – –