Audio-Sampling
Digitales Audio verwendet Pulscodemodulation (PCM) und digitale Signale, um Ton wiederzugeben. Dies umfasst Analog-Digital-Wandlung (ADC), Digital-Analog-Wandlung (DAC), Speicherung und Übertragung.
Im Wesentlichen ist ein System, das üblicherweise als digital bezeichnet wird, tatsächlich eine diskrete Zeit analog zu dem diskreten Pegel des vorherigen elektrischen Gegenstücks. Während moderne Systeme in ihren Techniken sehr subtil sein können, besteht der Hauptnutzen eines digitalen Systems in der Fähigkeit, Signale ohne Qualitätsverlust zu speichern, abzurufen und zu übertragen.
Abtastrate
Die gebräuchlichste Maßeinheit für die Abtastrate ist Hz, was für Hertz und für “Zählungen pro Sekunde” steht. Zum Beispiel sind 48 kHz 48.000 Abtastungen pro Sekunde. Wenn Schall aufgenommen werden muss, der den gesamten menschlichen Hörbereich von 20 bis 20.000 Hz abdeckt, z. B. bei der Aufnahme von Musik oder vielen Arten von akustischen Ereignissen, werden Schallwellen normalerweise mit 44,1 kHz (CD), 48 kHz, abgetastet. 88,2 kHz oder 96 kHz.
Die ungefähr doppelte Einsatzanforderung ist eine Konsequenz des Nyquist-Theorems. Abtastraten von mehr als 50 kHz bis 60 kHz bieten möglicherweise keine nützlicheren Informationen für Hörer. Aus diesem Grund haben sich die ersten Hersteller professioneller Audiogeräte für Abtastraten im Bereich von 40 bis 50 kHz entschieden. In der Industrie gibt es einen Trend, Abtastraten zu verwenden, die weit über den Grundanforderungen liegen, wie beispielsweise 96 kHz und sogar 192 kHz. Obwohl Ultraschallfrequenzen für Menschen nicht hörbar sind, ist das Aufzeichnen und Mischen mit höheren Abtastraten wirksam, um Verzerrungen zu beseitigen, die durch Fallback-Aliasing verursacht werden können. Im Gegensatz dazu können Ultraschallgeräusche interagieren und den hörbaren Teil des Frequenzspektrums modulieren (Intermodulationsverzerrung), was die Wiedergabetreue beeinflusst.
Einer der Vorteile höherer Abtastraten besteht darin, dass sie die Anforderungen an das Tiefpassfilterdesign für ADCs und DACs vereinfachen können. Bei modernen Sigma-Delta-Wandlern mit Überabtastung ist dieser Vorteil jedoch weniger bedeutend. Die Society of Sound Engineers empfiehlt für die meisten Anwendungen eine Abtastrate von 48 kHz, erkennt jedoch bis zu 44,1 kHz für CD- und andere Consumer-Anwendungen, 32 kHz für Broadcast-Anwendungen und 96 kHz für höhere Bandbreite oder gedimmt. Anti-Aliasing-Filterung.
Sowohl Lavry Engineering als auch J. Robert Stuart geben an, dass die ideale Abtastrate bei etwa 60 kHz liegen sollte. Da dies jedoch nicht die Standardabtastrate ist, werden 88,2 oder 96 kHz für die Aufnahme empfohlen.
Der PCM-Adapter passt digitale Audio-Samples an einen analogen Videokanal an, z. B. ein PAL-Videoband mit 3 Samples pro Zeile, 588 Zeilen pro Frame und 25 Frames pro Sekunde. 47 250 Hz der weltweit erste kommerzielle PCM-Sprachrekorder von Nippon Columbia (Denon) 48000 Hz Die Standard-Audio-Abtastrate, die von professionellen digitalen Videogeräten wie Tonbandgeräten, Videoservern, Videoumschaltern usw. verwendet wird.
Diese Rate wurde gewählt, weil sie Frequenzen bis zu 22 kHz wiederherstellen und NTSC-Videos mit 29,97 Bildern pro Sekunde mit Systemen mit 25 fps, 30 fps und 24 fps verarbeiten kann. Systeme, die mit 29,97 Bildern pro Sekunde arbeiten, müssen 1601,6 Audio-Samples pro Frame verarbeiten, wodurch eine ganzzahlige Anzahl von Audio-Samples für nur jedes fünfte Video-Frame bereitgestellt wird. Es wird auch für Audio in Consumer-Videoformaten wie DV, Digital-TV, DVD und Filmen verwendet. Professionelle serielle digitale Schnittstelle (SDI) und serielle digitale Schnittstelle Hochauflösende Signale (HD-SDI), die zum Anschließen von Fernsehgeräten verwendet werden, verwenden diese Audio-Abtastrate. Die meisten professionellen Audiogeräte verwenden 48-kHz-Sampling, einschließlich Mischpulte und Digitalrekorder. 50.000 Hz Die ersten kommerziellen digitalen Audiorecorder der späten 70er Jahre von 3M und Soundstream. 50 400 Hz Die vom digitalen Audiorecorder Mitsubishi X-80 verwendete Abtastfrequenz. 64000 Hz Wird nicht häufig verwendet, wird jedoch von Hardware und Software unterstützt. 88.200 Hz Die Abtastfrequenz, die von einigen professionellen Aufnahmegeräten verwendet wird, wenn das Ziel eine CD ist (Vielfaches von 44.100 Hz).
Einige professionelle Audiogeräte verwenden 88,2-kHz-Sampling (oder entscheiden sich möglicherweise dafür), einschließlich Mixer, EQs, Kompressoren, Reverbs, Crossovers und Recorder. 96000 Hz DVD-Audio, einige LPCM-DVD-Spuren, BD-ROM-Audiospuren (Blu-ray Disc), HD-DVD-Audiospuren (High Definition DVD). Einige professionelle Aufnahme- und Produktionsgeräte wählen möglicherweise eine 96-kHz-Abtastung. Diese Abtastrate ist doppelt so hoch wie die Standardrate von 48 kHz.