Tag: was ist analoges und digitales Signal

Mit Ton arbeiten

Analoges und digitales Audio

Die analoge Tonaufnahme basiert auf der Umwandlung von Schallwellen in elektrische Wellen mit einem Mikrofon. Ein Mikrofon besteht aus einer kleinen Membran, die vibrieren kann, und einem Mechanismus, um die Vibrationen der Membran in ein elektrisches Signal umzuwandeln. (Der genaue elektrische Mechanismus unterscheidet sich je nach Mikrofontyp.) Im Allgemeinen entspricht ein höherer Druck einer höheren Spannung und umgekehrt.

Der Rekorder überträgt die Wellenform noch einmal, diesmal von einem elektrischen Signal über einen Draht zu einem magnetischen Signal auf Band. Bei der Wiedergabe der Aufnahme geschieht das Gegenteil: Das magnetische Signal wird in ein elektronisches Signal umgewandelt, wodurch der Lautsprecher vibriert (normalerweise elektromagnetisch).

Das Hauptgerät für die digitale Aufzeichnung ist ein Analog-Digital-Wandler (ADC, Analog-Digital-Wandler, ADC). Der ADC erfasst einen Teil der elektrischen Spannung auf dem Audiopfad und präsentiert ihn als Nummer, die dann an den Computer übertragen wird. Wenn Sie die Spannung mehrere tausend Mal pro Sekunde erfassen, erhalten Sie ein Signal, das dem Original sehr nahe kommt. Die Aufnahmeeinheit wird als Sample bezeichnet (jede Zahl in einer Audiodatei entspricht einem Sample in einer Wellenform).

Es gibt zwei Faktoren, die die Qualität einer digitalen Aufzeichnung bestimmen:

Abtastrate
Die Frequenz, mit der Samples aufgenommen oder abgespielt werden, gemessen in Hertz (Hz) oder Samples pro Sekunde. Eine typische Audio-CD wird mit einer Abtastrate von 44100 Hz aufgenommen, kurz bekannt als 44 kHz. Dies ist die gleiche Standardabtastrate, die für die meisten Ziffern verwendet wird.

Beispielformat (Größe)
Die Anzahl der Stellen in der digitalen Darstellung jeder Probe. Stellen Sie sich vor, die Abtastrate wird horizontal und die Stichprobengröße vertikal dargestellt. Die Audio-CD ist 16 Bit breit, was ungefähr 5 Dezimalstellen entspricht.

Höhere Abtastraten für die digitale Aufnahme ermöglichen eine genaue Aufnahme bei höheren Frequenzen. Die Abtastrate muss mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste gewünschte Abtastrate. Es wird angenommen, dass das durchschnittliche menschliche Ohr keine Frequenzen über 20.000 Hz unterscheiden kann, weshalb 44.100 Hz als Standard für Audio-CDs gewählt wurden. Jetzt erfolgt der Übergang zu den Frequenzen 96 und 192 kHz schrittweise, insbesondere im DVD-Audio-Format. Viele Menschen hören jedoch einfach nicht den Unterschied zwischen 44,1 kHz und 192 kHz Audio.

Größere Samples bieten einen größeren Dynamikbereich, dh die Möglichkeit, lautere und leisere Klänge zu präsentieren. Wenn Sie mit der Dezibel-Skala (dB) vertraut sind, können Sie ein Beispiel von gewöhnlichen Audio-CDs nennen – ihr Dynamikbereich beträgt theoretisch 90 dB, aber er klingt tatsächlich niedriger als -24 dB. Audacity unterstützt zwei weitere Sample-Größen: 24-Bit, das am häufigsten bei digitalen Studioaufnahmen verwendet wird, und 32-Bit-Gleitkomma, dessen Dynamikbereich alle vorstellbaren Anforderungen abdeckt, obwohl die Daten mit diesen Parametern belegt sind Nur doppelt so viel Speicherplatz wie 16-Bit-Audio.

Bei der Wiedergabe von digitalem Sound wird ein Digital-Analog-Wandler (DAC) verwendet. In diesem Fall wird zur Wiederherstellung des ursprünglichen Signals und zur anschließenden Digitalisierung mit dem ADC eine Probe entnommen, aus der an den Analogausgängen eine bestimmte Spannung hergestellt wird. Die ersten CD-Player haben genau das getan, daher war die Klangqualität nicht sehr gut. Moderne Player glätten das Audiosignal auch durch Abtasten innerhalb eines Bereichs der Abtastfrequenz. Die Qualität der Filter im DAC wirkt sich auch auf das neu erstellte Tonsignal aus. Das Filter ist eine der Signalanpassungsstufen im DAC.

Der unvermeidliche Verlust beim Übergang von analogem zu digitalem Audio kann durch eine Reihe von Vorteilen der digitalen Aufzeichnung ausgeglichen werden. Digitale Daten können beliebig kopiert werden und es kommt zu keinem Qualitätsverlust. Diese Daten können auf eine Musik-CD gebrannt oder als komprimierte Dateien ins Internet gestellt werden. Außerdem sind digitale Aufnahmen viel einfacher zu bearbeiten als analoge Bänder.

Ein Personal Computer verfügt über alle erforderlichen Geräte, um Audiodaten von analog zu digital und umgekehrt umzuwandeln. Zuallererst ist es eine Soundkarte, ein zusätzlich installiertes separates Gerät wie Creative SBLive! Und möglicherweise ein im Motherboard integrierter Soundchip. In beiden Fällen enthält das Audiogerät einen Analog-Digital-Wandler (ADC) zur Tonaufzeichnung und einen Digital-Analog-Wandler (DAC) zur Wiedergabe. Das von Ihnen verwendete Betriebssystem interagiert mit der Soundkarte.