Tag: verliert MP3 mit der Zeit an Qualität

Digitaler Ton

Oberbegriff für Technologien, die Audiosignale in digitale Codes umwandeln, verarbeiten, übertragen und aufzeichnen. Auch PCM-Audio genannt (PCM = Pulse Code Modulation).

Schall ist ein Phänomen, bei dem sich die winzigen Schwingungen von Luftpartikeln und die begleitenden winzigen Schwankungen des atmosphärischen Drucks durch die Luft ausbreiten, und sowohl Partikelschwingungen als auch Druckschwankungen ändern sich oft kontinuierlich mit der Zeit. Selbst wenn ein solcher Ton von einem Mikrofon empfangen und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, ist die Wellenform ähnlich der Wellenform des Originaltons, und die Eigenschaft, dass sich das Phänomen mit der Zeit kontinuierlich ändert, ändert sich nicht. Dieses Verfahren zum Übertragen oder Aufzeichnen eines elektrischen Signals wird in dem Sinne als analoges Audio bezeichnet, dass es ein elektrisches Signal ähnlich einem Tonsignal verarbeitet und bis heute in vielen Bereichen verwendet wird. Es hat eine gute Erfolgsbilanz. Beispielsweise gibt es AM-Rundfunk (AM = Rundfunk unter Verwendung des Amplitudenmodulationsverfahrens), FM-Rundfunk (FM = Rundfunk unter Verwendung des Frequenzmodulationsverfahrens), Plattenaufzeichnungen, Bandaufzeichnungen und dergleichen.

Andererseits handelt es sich um digitales Audio, bei dem ein kontinuierliches elektrisches Signal in eine Folge diskontinuierlicher Codes umgewandelt, verarbeitet, übertragen und aufgezeichnet wird. Die Grundlage für digitales Audio ist die PCM-Technologie. PCM wandelt ein kontinuierliches Signal durch drei Prozesse in eine diskontinuierliche Codesequenz um: Abtastung, Quantisierung und Codierung.

Abtasten ist ein Vorgang, bei dem eine Signalwellenform, deren Amplitude sich kontinuierlich mit der Zeit ändert, in regelmäßigen Intervallen beobachtet wird, wie in der Figur gezeigt, und die ursprüngliche Signalwellenform durch eine Folge von beobachteten Werten ersetzt wird. Springende Beobachtungen werden als Abtastwerte bezeichnet, und die Anzahl der Beobachtungen pro Sekunde wird als Abtastrate bezeichnet. Da die Wellenform des Signals nicht getreu verfolgt wird, sondern nur auf diskrete Weise beobachtet wird, scheint es, dass bei dieser Operation Informationen fehlen, aber die Abtastfrequenz ist mehr als das Doppelte der oberen Grenze der im Vorzeichen enthaltenen Frequenzkomponente. , ist theoretisch bewiesen, dass die Folge von Abtastwerten die im Signal enthaltene Information ohne Auslassung beibehalten kann und das ursprüngliche Signal von nun an vollständig wiederhergestellt werden kann (sogenanntes Abtasttheorem). Bei einer Compact Disc (CD), die ein typisches digitales Audiosystem ist, wird die Obergrenze der Frequenz des aufzuzeichnenden Signals auf 20 kHz und die Abtastfrequenz auf 44,1 kHz eingestellt, was mehr als ist doppelt, mit einigen Zugeständnissen. Auch wenn Sie nervös sind, beobachten Sie 44.100 Mal pro Sekunde im Detail.

Quantisierung ist ein Vorgang, bei dem ein fester Intervallschritt im Bereich vom Minimalwert bis zum Maximalwert der Signalamplitude vorgesehen ist und die sich von Moment zu Moment kontinuierlich ändernde Signalamplitude durch den Wert in der nächstgelegenen Schrittweite ersetzt wird. . Das Bild ist, als würde man den Hang durch eine Leiter ersetzen, wie in der Abbildung gezeigt. Da die glatte Wellenform zu einer unregelmäßigen Stufe wird, wird angenommen, dass eine Signalverschlechterung auftritt, aber wenn die Anzahl der Stufen groß genug ist und die Breite der Stufe (die Höhe einer Stufe der Treppe) wird sie klein genug. sind so nah wie möglich am Hang. Die Anzahl der Inkremente wird in Bits ausgedrückt (die Anzahl der Stellen, wenn die Zahl binär ausgedrückt wird) und wird als Anzahl der Quantisierungsbits bezeichnet. Bei einer CD beträgt die Anzahl der Quantisierungsbits 16 Bit, was in Dezimalzahl als 65.536 ausgedrückt wird. Auch wenn der Hang durch Treppen ersetzt wird, beträgt die Anzahl der Stufen mehr als 60.000 und man sieht, dass es so nah wie möglich am Hang liegt.

Zwei Operationen, Abtasten und Quantisieren, führen zu einer kontinuierlichen Signalwellenform, die in eine diskrete, diskontinuierliche (diskrete) Signalfolge umgewandelt wird, sowohl zeitlich als auch oszillierend. Es sollte beachtet werden, dass zuerst eine Probenahme oder Quantifizierung durchgeführt werden kann, und tatsächlich werden beide häufig gleichzeitig durchgeführt.

Codieren ist der Vorgang des Umwandelns eines quantisierten Abtastwerts in einen numerischen Code basierend auf einer vorbestimmten Zusage. Von dem Binärcode, der der Spannung (oder dem Strom) “ja” und “nein” entspricht, zu den Symbolen “1” und “0” wird die geeignete Codeumwandlung für jedes Medium wie zum Beispiel Aufzeichnung und Rundfunk durchgeführt. Die 1982 in die Praxis eingeführte CD (Showa 57) wurde ohne jegliche Komprimierungsoperation codiert, um die Datengröße zu reduzieren, aber die MiniDisc (MD)

Digitales Audio, das wirklich besser klingt

Wenn Sie auf einem tragbaren Audioplayer wie einem iPod nur digitale Musik im 128 kbit/s (bps) AAC- oder mp3-Format hören, werden Sie sich von echter Musik entfernen.

Sie können den Ton verstehen, der wiedergegeben wird, wenn ein iPod an ein Audiogerät angeschlossen wird, indem Sie den Ton der Original-CD mit einem normalen Audiogerät vergleichen. Und es gibt digitales Audio mit noch besserer Klangqualität als CDs. Es ist ein großer Fehler zu glauben, dass MP3s die Klangqualität von digitalem Audio sind und dass digitales Audio besser klingt.

Wenn eine Plattenfirma eine Musikdarbietung digital aufzeichnet, ist es üblich, das PCM-(Pulse Coded Modulation)-Verfahren oder das DSD-(Direct Stream Digital)-Verfahren anzuwenden. Die mit PCM aufgenommenen werden schließlich als CD und DVD-Audio verkauft. Was DSD aufzeichnet, wird als SACD (Super Audio CD) verkauft.

Beim PCM werden die Abtastrate (Rate) und die Anzahl der Abtastbits bestimmt und aufgezeichnet. Der Begriff Sampling-Frequenz ist unabhängig von der Frequenz des Tons und gibt an, wie oft ein Sample pro Zeiteinheit genommen wird. Die Einheit ist “Hz”, und je höher dieser Wert, desto originalgetreuer, aber desto größer ist die Datengröße. Beispielsweise wird für CD 44,1 kHz und für DVD-Audio 96 kHz oder 192 kHz gewählt. DVD-Audio verwendet DVD, um große Datenmengen zu speichern. Eine 44,1 kHz CD kann Signale (Ton) bis zu einer Frequenz von ca. 20 kHz wiedergeben. Der Klang, den Menschen hören können, soll bis zu 20 kHz betragen, aber der Klang eines echten Musikinstruments umfasst viel lautere Klänge, und wenn er bis zu einem so hohen Bereich gespielt wird, verbessert sich die Klangqualität deutlich. Es wurde bestätigt, dass es gemacht wird. Mit einer Abtastfrequenz von 96 kHz lassen sich Signale bis 48 kHz ausdrücken und die Töne von Musikinstrumenten und Stimmen naturgetreuer wiedergeben.

Andererseits ist die Anzahl der Abtastbits die Zahl der Quantisierungsbits, die bestimmt, wie viele Bits die abgetasteten Daten dargestellt werden. Je mehr Bits vorhanden sind, desto originalgetreuer ist der Originalton, aber desto größer ist die Datengröße. Wenn die Anzahl der Bits klein ist, verschlechtert sich die Reproduzierbarkeit eines kleinen Signals (Tons). Die Anzahl der Bits auf einer Audio-CD beträgt 16 Bit. Wenn es 24 Bit ist, kann es mit der 256-fachen Genauigkeit von 16 Bit ausgedrückt werden.

Das hochwertige digitale PCM-Audioformat ist 24-Bit unkomprimiert, 96 kHz (kurz 2496) oder 192 kHz. In diesem Format können jedoch nur DVD-Audio oder Songs gekauft werden, die von Onkyo Marketing auf der Website „e-onkyo music store“ verkauft werden (Abb. 1). Um DVD-Audio abzuspielen, benötigen Sie einen Multiformat-Player wie den Pioneer DV-696AV. Auf Ihrem Computer wird eine Soundkarte wie Sound Blaster Audigy 2 unterstützt DVD-Audio-Wiedergabegeräte sind auf der DVD-Audio-Website aufgeführt.

Abbildung 1 ● Website des Musikladens e-onkyo, der hochwertige 24-Bit-96-kHz-Musikdateien verkauft
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DSD hingegen ist ein völlig anderes Verfahren als PCM und verwendet ein Delta-Sigma-Modulationsverfahren. Um es ganz grob auszudrücken, ein bisschen wechselt mit sehr hoher Geschwindigkeit zwischen den Zuständen Low und High, um die Tonhöhe des Sounds auszudrücken. Es ist ein Verfahren, das die Größe des Audiosignals durch die Dichte (Schattierung) eines 1-Bit-Digitalimpulses ausdrückt. Wenn der Pegel des Originaltons hoch ist (der Ton ist hoch), wird der High-Zustand niedriger, und wenn der Pegel des Originaltons 0 ist, ist er Low und die Anzahl der High bleibt gleich. Die Abtastfrequenz von SACD beträgt 2,8224MHz (CD = 64 mal 44,1kHz). Die Klangqualität übertrifft bei weitem die einer CD mit einem Frequenzgang von 20 kHz und einem Dynamikbereich von 94 dB, mit einem Frequenzgang von mehr als 100 kHz und einem Dynamikbereich von 120 dB oder mehr (der Dynamikbereich ist breit bis laut und leise Geräusche). Je größer, desto besser). Für die Verarbeitung von DSD in einem Personal Computer ist eine Hochgeschwindigkeits-CPU erforderlich, und die im September 2005 angekündigten Sony VAIO Typ R, Typ H und Typ V waren die ersten, die mit DSD-Aufnahme-/Wiedergabefunktionen ausgestattet waren. Auch bei diesen Modellen ist keine SACD-Wiedergabe möglich.

Erfordert dedizierte Hardware
Um den 2496 zu spielen usw. Bei guter Klangqualität muss die Audiohardware des PCs auf 2496-kompatiblen hochwertigen Klang aufgerüstet werden.Die beliebteste Audiohardware für PCs ist die IEEE1394-Schnittstelle. Es ist praktisch, weil es mit einem einzigen Kabel verbunden werden kann.

Ich habe Audiohardware für einen PC angeschlossen und 2496 und 1644.1 (normale CD-Klangqualität) verglichen. Die getestete Audio-Hardware sieht wie folgt aus (Abb. 2).

・ RME Fireface 800 (ca. 210.000 Yen)
・ RME Hammerfall DSP Multiface (PCMCIA)
TerraTec P

Warum ändert sich der Ton, obwohl er digital ist?

Wenn Sie sich für PC-Audio interessieren, denken Sie einmal darüber nach: “Warum ändert sich der Klang, obwohl er digital ist?

Es ist unwahrscheinlich, dass die Daten mit aktuellen digitalen Audiogeräten nicht korrigiert und auf die Originaldaten zurückgesetzt werden können, so dass die digitalen Daten selbst mit Sicherheit gleich sind. Warum dann?
Der Grund dafür ist, dass das Signal, das den Lautsprecher antreibt, obwohl es digital ist, ein “analoges Signal” ist, so dass es das “analoge Signal” beeinflusst, nachdem das Digitale in Analog umgewandelt wurde.
Angenommen, Sie haben einen lauten PC. Wie in der Abbildung unten gezeigt, fließt das Rauschen durch den GND des USB-Kabels zum USB-DAC. Das in den USB-DAC einfließende Rauschen beeinflusst das Signal nach der Analogwandlung und die Klangqualität verschlechtert sich.

Auf der anderen Seite hat ein PC mit weniger Rauschen weniger Auswirkungen, sodass sich die Tonqualität weniger wahrscheinlich verschlechtert.

Bei „wireless“ am Ende ist „wireless“ das „ultimative USB-Kabel“. Es wird überhaupt nicht durch PC-Geräusch beeinflusst. Es ist eine ideale Übertragungsmethode. Die einzige Ausführungsform eines solchen Verfahrens ist die “Air High Resolution Link Technology”.