Tag: sind digitale Audiokabel defekt

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Digitale Audioinformationen (Teil 3)

Codec-Abtastrate und Bittiefe

Die Abtastung ist die Erfassung von Momentanwerten (Abtastwerten) eines analogen Signals mit einem bestimmten Zeitschritt im Digitalisierungsprozess. Die Häufigkeit dieses Schritts wird als Abtastrate bezeichnet (es ist auch die Abtastrate oder Abtastrate). Je größer es ist, desto besser wird der Ton aufgenommen und wiedergegeben. In Studiogeräten beträgt die Frequenz 48 kHz, in Heimsystemen 44,1 kHz.

Die Bittiefe bestimmt die Qualität des aufgenommenen Audios. Höher ist besser. Der Bitwert, zum Beispiel 32, bezeichnet die Anzahl von Bits, die zugewiesen sind, um die Amplitude des Signals zum Zeitpunkt seiner Messung aufzuzeichnen.

Folglich wird eine Audiodatei mit höherer Qualität erhalten, je öfter (Abtastrate) und genauer (Bittiefe) das Audiosignal gemessen wird.

Bitrate

Die Bitrate (wörtlich: Informationsbitrate) bestimmt die maximale Informationsmenge, die pro Zeiteinheit über den Audiokanal übertragen werden kann. Eine hohe Bitrate ist erforderlich, um ein sattes Klangbild zu übertragen, und ist beim Codieren von Sprache nicht erforderlich. Audioaufnahmen mit einer Bitrate von 128 Kbit / s eignen sich für kostengünstige Lautsprecher. Wenn Sie jedoch auf teure Geräte zugreifen, ist es sinnvoll, Musik mit einer Bitrate von 192 bis 256 Kbit / s zu erhalten.

Praktische Lösung: Codierung mit variabler Bitrate, Ändern Sie die Bandbreite des Audiokanals entsprechend der Qualität und Sättigung des Musikfragments.

Audioformate

MP3 ist derzeit das beliebteste digitale Audioformat. Aufgrund der geringen Größe der endgültigen Dateien (ca. 1/10 der ursprünglichen Audio-CD-Datei) und aufgrund seines speziellen Datenkomprimierungsalgorithmus ist es in Filesharing-Netzwerken weit verbreitet und bietet eine Wiedergabequalität, die der von sehr nahe kommt Original. Das MP3-Format ist mit absolut allen RoverMedia-Playern sowie allen modernen Stereoanlagen und DVD-Playern kompatibel.

WMA ist ein von Microsoft entwickeltes Dateiformat zum Speichern und Übertragen von Audioinformationen. Der Hauptvorteil von WMA gegenüber MP3 ist die größere Komprimierungskapazität, die zu einer kleineren Dateigröße führt. Die neuesten Versionen des Formats, beginnend mit Windows Media Audio 9.1, bieten verlustfreie Codierung, Mehrkanal-Surround-Sound-Codierung und Sprachcodierung.

WAV ist ein Audiocontainer-Dateiformat zum Speichern einer Aufzeichnung eines digitalisierten Audiostreams. Dieses Format wird hauptsächlich zum Aufnehmen von Ton vom Voice-Recorder verwendet, der in RoverMedia-Playern und den meisten modernen Geräten integriert ist.

FLAC (Free Lossless Audio Codec) ist eines der beliebtesten Formate für verlustfreie Audiokomprimierung. Im Gegensatz zu den Formaten MP3 und WMA werden beim Codieren des Audios keine Informationen aus dem Audiostream entfernt. Dank dessen eignen sich FLAC-Dateien nicht nur zum Hören hochwertiger Musik auf tragbaren RoverMedia-Mediaplayern, sondern auch auf hochwertigen Audiogeräten.

Anzahl der Audiokanäle

Infektiöse Mononukleose
Mono (aus dem Griechischen (Monos) – eins) ist ein Präfix, das die Beziehung zum Singular bedeutet.
Mono eng. Mono (Monophonie) wird am häufigsten als Begriff für die Aufnahme und Wiedergabe von Ton verwendet.
Mono bedeutet monophon, einkanalig.

Stereo
Stereo (aus dem griechischen Festkörper, räumlich)
Stereophonie- oder Stereoton (aus den altgriechischen Wörtern “Stereoros” – fester, räumlicher und “Hintergrund” – Ton): Aufnahme, Übertragung oder Wiedergabe von Ton, in dem die akustischen Informationen über den Ort seiner Quelle gespeichert werden Sounddesign über zwei (oder mehr) unabhängige Audiokanäle. …
Bei der Stereoaufnahme erfolgt die Aufnahme aus 2 Mikrofonen, die einen bestimmten Abstand voneinander haben und jeweils einen eigenen Kanal haben (rechts oder links).
Das Ergebnis ist der sogenannte “Panorama-Sound”.

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Digitale Audioinformationen (Teil 1)

Die Geschichte der Aufnahmetechnik

Die Erzeugung von Ton durch Computer ist eine moderne Etappe in der Geschichte der Entwicklung der Tontechnologie. Werfen wir einen kurzen Blick auf diese Geschichte.

Seit dem späten 19. Jahrhundert haben sich die technischen Mittel zum Speichern und Übertragen von Informationen rasant entwickelt. In den späten 1800er Jahren fertigte der berühmte amerikanische Erfinder Thomas Edison einen Phonographen an.

Das Funktionsprinzip des Phonographen ist wie folgt. Sprache, Musik oder Lied erzeugen Klangschwingungen, die auf den Aufnahmestift des Phonographen übertragen werden. Die Nadel, die auf die Oberfläche der rotierenden Wachswalze wirkt, hinterlässt eine Rille mit variabler Tiefe: eine Tonspur. Wenn ein Ton wiedergegeben wird, geschieht das Gegenteil: Die Bewegung der Lesenadel entlang des Soundtracks wird von ihren Schwingungen mit derselben Frequenz begleitet. Diese Schwingungen werden vom Phonographen in einen hörbaren Klang umgewandelt. Der Edison-Phonograph ist das erste Tonaufnahmegerät.

Dieselbe Idee diente als Grundlage für die Herstellung von Schallplatten und Mechanismen für Zelluloid-Grammophone, die den auf ihnen aufgezeichneten Ton wiedergeben: Grammophon und Grammophon.

Mitte des 20. Jahrhunderts erschien ein Elektrophon, ein elektrisches Analogon eines Grammophons.
Analoge Klangdarstellung

Der Soundtrack einer Schallplatte ist ein Beispiel für eine kontinuierliche Form der Tonaufnahme.

Das elektrische Signal wird an den Lautsprecher des Mikrofons übertragen und in Ton umgewandelt.

Im 20. Jahrhundert wurde das Tonbandgerät erfunden, ein Gerät zur Tonaufzeichnung auf Magnetband. Es wird auch eine analoge Form der Audiospeicherung verwendet. Nur jetzt ist der Soundtrack kein mechanischer “Pit Groove”, wie in Abb. 1.1 und eine Linie mit sich ständig ändernder Magnetisierung. Mit Hilfe eines magnetischen Lesekopfes wird ein elektrisches Wechselsignal erzeugt, das von einem akustischen System ausgesendet wird.

Bis vor kurzem war die gesamte Tonübertragungstechnologie analog. Dies ist sowohl Telefon- als auch Funkkommunikation. Während eines Telefongesprächs werden die Schallschwingungen von der Mikrofonmembran in ein elektrisches Wechselsignal umgewandelt, das über elektrische Kabel übertragen wird. Auf dem empfangenden Telefon werden sie zu Ton.
Audiokodierung und -verarbeitung

Toninformationen. Schall ist eine Welle, die sich mit kontinuierlich variierender Intensität und Frequenz durch Luft, Wasser oder ein anderes Medium bewegt.

Eine Person nimmt Schallwellen (Luftschwingungen) mit Hilfe des Hörens in Form von Geräuschen unterschiedlicher Lautstärke und Tonhöhe wahr. Je höher die Intensität der Schallwelle ist, desto lauter der Schall, desto höher die Frequenz der Welle, desto höher die Tonhöhe.
Abhängigkeit von Lautstärke und Tonhöhe des Schalls von der Intensität und Frequenz der Schallwelle.

Das menschliche Ohr nimmt Schall mit einer Frequenz von 20 Schwingungen pro Sekunde (leiser Schall) bis 20.000 Schwingungen pro Sekunde (hoher Schall) wahr.

Eine Person kann Schall in einem weiten Bereich von Intensitäten wahrnehmen, bei denen die maximale Intensität 1014-mal höher ist als die minimale (einhunderttausend Milliarden Mal). Zur Messung der Lautstärke wird eine spezielle Einheit “Dezibel” (dbl) verwendet. Eine Abnahme oder Zunahme der Schalllautstärke um 10 dB entspricht einer 10-fachen Abnahme oder Zunahme der Schallintensität

Lautstärke

Lautstärke in Dezibel:
– Untere Grenze der Empfindlichkeit des menschlichen Ohrs 0
-Rascheln Blätter 10
– Sprechen Sie 60
-90 Autohupe
-120 Strahltriebwerk
-Schmerzschwelle 140

Sound Time Sampling. (Teil 1)

Damit ein Computer Ton verarbeiten kann, muss ein kontinuierliches Audiosignal mithilfe von Zeitabtastung in eine diskrete digitale Form umgewandelt werden. Eine kontinuierliche Schallwelle ist in separate kleine Zeitabschnitte unterteilt, für jeden Abschnitt wird ein bestimmter Wert für die Schallintensität festgelegt.

Daher wird die kontinuierliche Abhängigkeit der Lautstärke des Schalls zum Zeitpunkt A (t) durch eine diskrete Folge von Lautstärkepegeln ersetzt. In der Grafik scheint dies eine glatte Kurve durch eine Folge von “Schritten” zu ersetzen.

Parameter, die die Qualität von digitalem Audio beeinflussen. (Teil 3)

Die Qualität des erhaltenen digitalen Klangs hängt von der Anzahl der Messungen des Schallpegels pro Zeiteinheit ab, dh von der Abtastfrequenz.

Die Audio-Abtastrate ist die Anzahl der Audio-Lautstärkemessungen in einer Sekunde.

Je mehr Messungen in einer Sekunde durchgeführt werden (je höher die Abtastfrequenz), desto genauer wiederholt die “Leiter” des digitalen Audiosignals die Kurve des analogen Signals.

Jedem “Schritt” des Diagramms wird ein bestimmter Wert für die Lautstärke zugewiesen. Lautheitspegel können als eine Reihe möglicher N-Zustände (Abstufungen) betrachtet werden, für deren Codierung eine bestimmte Menge an I-Informationen erforderlich ist, die als Audiocodierungstiefe bezeichnet wird.

Die Audiocodierungstiefe ist die Informationsmenge, die zum Codieren der diskreten Lautstärkepegel von digitalem Audio erforderlich ist.

Bei bekannter Codierungstiefe kann die Anzahl der digitalen Audio-Lautstärkepegel nach der allgemeinen Formel N = 2 I berechnet werden.

Wenn die Audio-Codierungstiefe beispielsweise 16 Bit beträgt, beträgt die Anzahl der Audio-Lautstärkepegel:

N = 2 I = 2 16 = 65 536.

Während des Codierungsvorgangs wird jedem Schallpegel ein eigener 16-Bit-Binärcode zugewiesen. Der niedrigste Schallpegel entspricht dem Code 0000000000000000 und der höchste – 1111111111111111.

Digitalisierte Audioqualität

Je höher die Abtastrate und die Tiefe der Audiokodierung sind, desto besser klingt der digitalisierte Ton und desto besser können Sie den digitalisierten Ton näher an den Originalton bringen.

Die höchste Qualität des digitalisierten Klangs, die der Qualität einer Audio-CD entspricht, wird mit einer Abtastrate von 48.000 Mal pro Sekunde, einer Abtastrate von 16 Bit und der Aufnahme von zwei Audiospuren (Stereomodus) erreicht. .

Es ist zu beachten, dass das Informationsvolumen in der Audiodatei umso größer ist, je höher die Qualität des digitalen Klangs ist.

Sie können das Informationsvolumen in einer digitalen Stereo-Sounddatei mit einer Dauer von 1 Sekunde und einer durchschnittlichen Klangqualität (16 Bit, 24.000 Messungen pro Sekunde) leicht abschätzen. Dazu muss die Codiertiefe mit der Anzahl der Messungen pro Sekunde multipliziert und mit 2 Kanälen multipliziert werden (Stereoton):

16 Bit × 24.000 × 2 = 768.000 Bit = 96.000 Byte = 93,75 KB.

Es gibt drei Haupttypen von Audio-Ziffern:

Format – keine Komprimierung;
Format (verlustbehaftet) – verlustbehaftete Komprimierung;
Format (verlustfrei): verlustfreie Komprimierung.
Verlustbehaftete Komprimierung: Technologie, bei der die codierte Datei im Vergleich zum Original erheblich reduziert wird, da Informationen entfernt werden, die vom menschlichen Ohr nicht wahrgenommen werden.

Der Nachteil dieser Technologie ist die Tatsache, dass die komprimierte Datei niemals mit dem Original identisch sein wird.

Liste der häufigsten verlustbehafteten Formate:

AAC (.m4a, .mp4, .m4p, .aac): Erweiterte Audiokodierung (häufig im MPEG-4-Container)
MP2 (MPEG-Schicht 2)
MP3 (MPEG Layer 3)
MPC (bekannt als Musepack, früher MPEGplus oder MP + genannt)
Ogg Vorbis
WMA (Windows Media Audio)

Verlustfrei – Verlustfreie komprimierte Audioformate, einschließlich:

FLAC (Free Lossless Audio Codec)
APE (Mono-Audio)
WV (WavPack)
Diese Formate können CDs unter Beibehaltung der Qualität in digitale Formate konvertieren. Als Beispiel können Sie eine CD nehmen, sie in WAV konvertieren, dann WAV in FLAC, dann von FLAC in WAV zurückkehren und sie dann auf eine leere CD brennen, und Sie haben eine absolut identische Kopie Ihrer Quelle.

Welches Format klingt die Musik mit der besten Qualität?
Am beliebtesten ist das verlustfreie FLAC-Format, und eines der am häufigsten verwendeten Konvertierungsprogramme von CD zu FLAC ist EAC (Exact Audio Copy).

Bei allen Parametern des digitalen Audios müssen vor allem die folgenden Indikatoren berücksichtigt werden:

Abtastrate (Genauigkeit der zeitlichen Digitalisierung eines analogen Signals),
Bitrate (Menge an Informationen, die in einer Datei in einer Sekunde enthalten sind).

Die Abtastrate ist die Frequenz, mit der digitales Audio verarbeitet wird. Die häufigste Abtastrate für hochwertige Audioformate beträgt 44,1 kHz.

Es ist allgemein anerkannt, dass eine hohe Bitrate die beste Qualität garantiert; Dies ist wahr, aber nur, wenn die Quelldatei von guter Qualität ist. Ein MP3 mit hoher Qualität sollte eine Bitrate von 320 kbps haben, aber ein FLAC-Format mit hoher Qualität hat im Allgemeinen eine Bitrate von 900 kbps und höher.

Was ist das beste Musikformat?
Zusätzlich zu den Audioformaten selbst werden für einen hochwertigen Musikklang auch hochwertige Wiedergabegeräte benötigt: Lautsprecher, Verstärker, Kopfhörer.

Parameter, die die Qualität von digitalem Audio beeinflussen. (Teil 2)

Das Format wird auch als Anzahl der Kanäle in Mehrkanal-Soundsystemen (5.1; 7.1) bezeichnet. Ursprünglich wurde ein solches System für Kinos entwickelt, später jedoch vom Software Codec verbreitet

Audio-Codec auf Software-Ebene

§ G.723.1 – einer der grundlegenden Codecs für IP-Telefonieanwendungen

§ G.729 – proprietärer Schmalband-Codec zur digitalen Darstellung von Sprache

§ Internet Low Code Rate Codec (iLBC) – ein beliebter kostenloser Codec für IP-Telefonie (insbesondere für Skype und Google Talk)

Audio Codec (Audio Codec; Audio Encoder / Decoder) – Ein Computerprogramm oder eine Hardware zum Codieren oder Decodieren von Audiodaten.

Software-Codec

Ein Audio-Codec auf Software-Ebene ist ein spezialisiertes Computerprogramm, ein Codec, der digitale Audiodaten gemäß einem Audiodateiformat oder einem Streaming-Audioformat komprimiert (komprimiert) oder dekomprimiert (dekomprimiert). Die Aufgabe eines Audio-Codecs als Kompressor besteht darin, ein Audiosignal mit einer bestimmten Qualität / Präzision und der kleinstmöglichen Größe bereitzustellen. Durch die Komprimierung wird der zum Speichern von Audiodaten erforderliche Speicherplatz verringert, und es ist auch möglich, die Bandbreite des Kanals zu verringern, über den die Audiodaten übertragen werden. Die meisten Audio-Codecs sind als Softwarebibliotheken implementiert, die mit einem oder mehreren Audio-Playern wie QuickTime Player, XMMS, Winamp, VLC Media Player, MPlayer oder Windows Media Player interagieren.

Beliebte Software-Audio-Codecs nach Anwendung:

§ MPEG-1 Layer III (MP3) ist ein proprietärer Codec für Audioaufnahmen (Musik, Hörbücher usw.) für Computergeräte und digitale Player

§ Ogg Vorbis (OGG) – das zweitbeliebteste Format, das in Computerspielen und Filesharing-Netzwerken zum Übertragen von Musik weit verbreitet ist

§ GSM-FR ist der erste digitale Sprachcodierungsstandard, der in GSM-Telefonen verwendet wird

Adaptive Multispeed (AMR): Sprachaufzeichnung auf Mobiltelefonen und anderen Mobilgeräten

Abhängigkeit der Lautstärke sowie des Tons von der Intensität und Frequenz der Schallwelle.

Hertz (bezeichnet mit Hz oder Hz) ist eine Maßeinheit für die Frequenz periodischer Prozesse (z. B. Schwingungen).
1 Hz bedeutet eine Ausführung des Prozesses in einer Sekunde: 1 Hz = 1 / s.

Wenn wir 10 Hz haben, bedeutet dies, dass wir zehn Ausführungen dieses Prozesses in einer Sekunde haben.

Das menschliche Ohr kann Schall mit Frequenzen von 20 Schwingungen pro Sekunde (20 Hertz, leiser Schall) bis 20.000 Schwingungen pro Sekunde (20 KHz, hoher Schall) wahrnehmen.

Darüber hinaus kann eine Person Schall in einem weiten Bereich von Intensitäten wahrnehmen, bei denen die maximale Intensität 1014-mal höher ist als die minimale (einhunderttausend Milliarden Mal).

Zur Messung der Schalllautstärke wurde eine spezielle Einheit von “Dezibel” (dB) erfunden und verwendet.

Eine Abnahme oder Zunahme der Schalllautstärke um 10 dB entspricht einer 10-fachen Abnahme oder Zunahme der Schallintensität.

Lautstärke in Dezibel

Damit Computersysteme Ton verarbeiten können, muss ein kontinuierliches Audiosignal durch Zeitabtastung in eine diskrete digitale Form umgewandelt werden.

Dazu wird eine kontinuierliche Schallwelle in separate kleine Zeitabschnitte unterteilt, für jeden Abschnitt wird ein bestimmter Wert der Schallintensität eingestellt.

Daher wird die kontinuierliche Abhängigkeit der Lautstärke des Schalls zum Zeitpunkt A (t) durch eine diskrete Folge von Lautstärkepegeln ersetzt. In der Grafik scheint dies eine glatte Kurve durch eine Folge von “Schritten” zu ersetzen.

Audio-Sampling synchronisieren

Ein an die Soundkarte angeschlossenes Mikrofon wird verwendet, um analoges Audio aufzunehmen und in ein digitales Format umzuwandeln.

Je dichter die diskreten Streifen in der Grafik sind, desto besser ist es letztendlich möglich, den Originalton wiederherzustellen.