HDtracks.com hat geschrieben:Hear what you've been missing!
With our high definition audio, you not only get all of the sound you would hear on a CD version, in some cases you get much more, even two or three times as much data. That makes for bigger file sizes, but much better sound.
Ich vergleiche jetzt den Analog-Digitalwandler mit einer Filmkamera.
Eine Filmkamera wandelt die Sicht des Kameraobjektivs (kontinuierliche Projektion) in Folgen von Einzelbildern auf einem Zelluloidfilm. Den Film kann man aufheben (= speichern), kopieren, editieren.
Ein A/D-Wandler wandelt Musiksignale (Wechselstrom) in Folgen von Datenwörten, die aufgezeichnet werden.
Bei beiden Geräten gibt es eine
zeitliche und eine
messtechnische Komponente der Auflösung.
Was meine ich damit?
1. Zeitliche Auflösung
In Kamera und A/D-Wandler ist die Wandlung getacktet. Das heißt, sie findet in exakt gleich großen Zeitabständen statt, die exakt gesteuert sein müssen. Eine Kamera macht genau 24 Bilder pro Sekunde von der Szene. Ein A/D-Wandler misst 44.100-mal pro Sekunde (44,1 kHz) den Pegel des Musiksignals (in Millivolt). Der Wandler gibt diese Messergebnisse als digitale Datenfolge aus. Die Kamera produziert einen belichteten Filmstreifen mit einer Bilderfolge.
Die zeitliche Auflösung des A/D-Wandlers ist also um 3 Zehnerpotenzen feiner als die der Filmkamera. Dem entsprechend muss die Clock den Wandlerchip sehr viel feiner steuern, als einen Kameraverschluss. Rhythmusschwankungen resultieren beim Film als Bewegungsstörungen, in der Musik als Jitterverzerrungen. Allerdings hinkt jeder Vergleich. Das bedeutet hier: Schon winzigkleiner Jitter (Taktstolpern um Billionstel- bis Milliardstelsekunden) hat eine unangenehme Wirkung auf den Klang der Musik. Bessere Clocks können daher bessere Klangqualität des Wandlers bewirken.
Zwischenergebnis:
Die
Samplefrequenz eines A/D-Wandlers entspricht der Filmtransportgeschwindigkeit in der Filmkamera.
Die technische Qualität des belichteten Kinofilms hängt aber nicht nur von der Zahl der aufgenommenen Bilder pro Sekunde ab, sondern auch von der Korngröße des Filmmaterials.
2. Messsauflösung
Der Film in der Kamera besitzt ein Auflösungslimit für kleine Bilddetails, die der Fotograf nur zu gut kennt: Filmmaterial gibt es in unterschiedlichen Korngrößen. Je feiner die Filmkörnung, desto schärfer das Bild.
Auch ein Wandler misst die Lautstärke des Musiksignals nicht unendlich fein, sondern mit einer gestuften („körnigen“) Skala. Dabei beträgt das Höhenverhältnis zweier benachbarter Stufen 1:2 (z. B. 1 mV, 0,5 mV, 0,25 mV, 0,125 mV, …, 0 mV). Mit 5 Bit kann man also einen Pegel von bis zu 2 Millivolt auf bestenfalls 0,125 mV genau messen und speichern, mit 6 Bit auf 0,0625 mV genau, usw. .... Wer es nachvollziehen möchte: 1 mV + 0,5 mV + 0,25 mV + 0,125 mV = 1,875 mV. Das letzte Bits wird stets für den Wert 0 mV gebraucht. Der kommt zuverlässig in jeder Tonschwingung 2x vor, also Zigtausendmal pro Sekunde.
Das CD-Format löst die Pegelunterschiede auf 16 Spannungsstufen genau auf. Das heißt, dass bei der CD-Aufnahme Datenwörter mit der Länge von 16 Buchstaben entstehen. An jeder der 16 Stellen steht entweder eine 1 oder eine Null (Binärzahlensystem = Zweierzahlensystem. Das hatten wir alle mal in der dritten oder vierten Grundschulklasse und als Nichtinformatiker dann nie wieder….). Alle 16 Stellen ergeben zusammen eine Zahl, die dem gemessenen Musikpegel in Millivolt entspricht.
Ein Analog-Digital-Wandler im Musikstudio produziert also 44.000 Mal pro Sekunde eine Binärzahl mit 16 Stellen. Das ist sein Job.
Ein Digital-Analog-Wandler rekonstruiert aus diesem Schwall von Datenwörtern wieder 44.000 Mal pro Sekunde eine Wechselspannung. Nämlich mehr oder weniger genau die Wechselspannung des ursprünglichen Musiksignals. Das ist sein Job.
Zwischenergebnis:
Die
Länge dieser Datenwörter entspricht der Filmkörnung respektive der kleinstmöglichen Messauflösung: Je feinstufiger die Messung, desto längere Datenwörter entstehen dabei.
Umgekehrt hatten die ersten Philipps CD-Player nur einen 14-Bit-Wandler mit dem Wandlerchip TDA 1540. Der unterschlug also geflissentlich die beiden hintersten Stellen im Datenwort…“So ein Grobian!“, denkt der Ingenieur von heute. Der 14-Bit-Philips-Grobian soll allerdings besser klingen als mancher heutige Wandlerchip mit 16 Bit Datentiefe…
3. HD = Höher auflösende Formate
Du siehst schon, wo es Verbesserungsmöglichkeiten für digitale Musikformate gibt.
1. Zum einen kann man öfter als 44.000 mal pro Sekunde den Pegel des Musiksignals messen/reproduzieren = die Samplerate erhöhen. Also z. B. 48.000 mal pro Sekunde (die 48 kHz der DAT-Rekorder aus den 90er Jahren), 96 kHz, 192 kHz, … .
2. Zum anderen kann man feiner messen (mehr als 16 Abstufungen). Dabei entstehen längere Datenwörter. Also z. B. 18 Bit, 20 Bit, 24 Bit, usw.
Es ist ungünstig, Musiksignale (20 – 20.000 Hz) nur 44.000 Mal pro Sekunde zu vermessen, wenn man daraus wieder sauber ein 20.000 Hz-Signal rekonstruieren will. Im Jahr 1980 konnte man sich aber nicht vorstellen, das wir größere Datenmengen bald dermaßen preiswert handhaben könnten. Aus heutiger Sicht wäre beispielsweise 96 kHz Samplefrequenz besser. Das bringt im Hörvergleich mehr Klangverbesserung, als eine Erhöhung der Messgenauigkeit auf 20 Bit.
Ideal ist natürlich eine Erhöhung beider Auflösungsparameter. Beim heutigen Stand der Technik ist das kein Problem mehr. Also den Musikpegel in Millivolt z. B. 96.000-mal pro Sekunde messen auf 24 Binärstellen genau. Damit erhältst du das Format 24 Bit/96 kHz. Die Auflösung ist nicht mehr so grob wie von CD und behagt auch Analogfreunden besser, deren Tonträgerproduktion das Musiksignal ja – nomen „analogos“ est omen - überhaupt nicht in Brocken zerhackt (weder in Samplerhythmen noch in Messgenauigkeitsstufen).
4. Medien für höher aufgelöste Digitalmusik
Gute Tonstudios produzieren schon heute in 24 Bit- oder zumindest 20 Bit-Qualität. Lediglich zum Schluss, also bei der Herstellung der CD, wird dann noch auf die 16 Bit/44 kHz heruntergerechnet. Warum? Weil unser konservativer CD-Player zuhause sonst nur noch Bahnhof versteht bei diesem Datenwortschwall. Und darum kaufen wir uns heute lieber einen D/A-Wandler statt einen CD-Player, der nur die Sprache von 1980 versteht. Denn D/A-Wandler verstehen mehrere Bitraten und Samplefrequenzen. So müssen wir uns zuhause nicht mehr mit der besch…..eidenen Auflösung der CD von 1980 begnügen. Adieu, (schlechter) Digitalsound!
Wenn die Musik im Studio sowieso schon in 24/96 aufgenommen und weiterbearbeitet wurde – dann bitte her damit! Aber bitte nicht auf Datenträgern, die zum Aussterben verurteilt sind, wie SACD (= hochauflösende CD) oder DVD-Sonstwie-Suffix. Download von hochaufgelöster Musik auf Computerlaufwerk und Abspielen von Festplatte oder SSD (Festkörperlaufwerk) hinein in einen verständigen und musikalischen D/A-Wandler – das löst mit einem Schlag viele Limits und Problemchen.
Ich hoffe, ich konnte mit diesem Vergleich ein wenig System ins Kauderwelsch digitaler Formate bringen.
Herzliche Grüße
Pit