Wie funktioniert die Codierung in digitalem Audio?
Haben Sie sich jemals gefragt, wie Ton auf digitalen Geräten wiedergegeben wird? Wie entsteht ein Tonsignal aus einer Kombination von Einsen und Nullen?
Ich bin sicher, ich habe nachgedacht, seit ich angefangen habe zu lesen! Aber selbst Profis haben oft nur eine allgemeine Vorstellung von der modernen Klangroute. In diesem Artikel erfahren Sie, wie die verschiedenen Formate angezeigt wurden, was ein Digital-Analog-Wandler ist, welche Arten von DACs es gibt und was die Qualität der Tonwiedergabe bestimmt.
PCM
Wie Sie wissen, wird bei digitalem Audio mit seltenen Ausnahmen fast jedes Format mit einem Pulscodestream oder einem PCM-Stream aufgezeichnet – Pulscodemodulation. FLAC, MP3, WAV, Audio-CD, DVD-Audio und andere Formate sind nur Möglichkeiten, den PCM-Stream zu packen und zu “bewahren”.
Wie alles begann
Die theoretischen Grundlagen der digitalen Schallübertragung wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelt, als Wissenschaftler versuchten, ein Audiosignal über große Entfernungen zu übertragen, jedoch nicht per Telefon, sondern auf eine für diese Zeit eher seltsame Weise.
Durch Aufteilen der Schallwelle in kleine Teile könnte sie in einer Art mathematischer Darstellung an den Empfänger gesendet werden. Der Empfänger könnte wiederum die ursprüngliche Wellenform wiederherstellen und die Aufnahme anhören. Darüber hinaus standen die Wissenschaftler vor der Aufgabe, die Bandbreite des “Äthers” zu erhöhen.
1933 wurde der Satz von V.A. Kotelnikov. In westlichen Quellen wird es als Nyquist-Shannon-Theorem bezeichnet. Ja, Harry Nyquist war der erste, der dieses Problem ansprach: 1927 berechnete er die minimale Abtastfrequenz für die Übertragung einer Wellenform, die später seinen Namen “Nyquist-Frequenz” erhielt, aber Kotelnikovs Theorem wurde 16 Jahre zuvor veröffentlicht.
Das Wesen des Satzes ist einfach: Ein kontinuierliches Signal kann in Form einer Interpolationsreihe dargestellt werden, die aus diskreten Berichten besteht, aus denen das Signal rekonstruiert werden kann. Um den ursprünglichen Zustand des Signals grob wiederherzustellen, muss die Abtastrate mindestens doppelt so hoch sein wie die obere Grenzfrequenz dieses Signals.
Bis zum Aufkommen des digitalen Zeitalters war der Satz viele Jahre lang nicht gefragt. Damals fand es eine Verwendung. Insbesondere war der Satz bei der Entwicklung des CDDA-Formats (Compact Disc Digital Audio) nützlich, das im Volksmund als Audio-CD oder Red Book bezeichnet wird. Das Format wurde 1980 von Ingenieuren bei Philips und Sony veröffentlicht und ist zum Standard für Audio-CDs geworden.
Formatmerkmale:
Abtastfrequenz – 44,1 kHz;
Quantisierungskapazität – 16 Bit.
