\nDoch nun einmal gucken, wie viele Lautst\u00e4rke-Abstufungen der Krempel ergibt:<\/p>\n
Bei 1 Bit hat man entweder 0 oder 1 (also An oder Aus). Man hat also 2 Abstufungen.
\nBei 2 Bit hat man dann 00, 01, 10, und 11. Das sind dann schon mal 4 Abstufungen.
\nBei 3 Bit hat man 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Ergibt dann 8 Abstufungen.
\nBei 4 Bit habe ich keine Lust mehr alles hinzuschreiben. Dann das sind dann schon 16 Abstufungen.
\nBei 5 Bit werden es dann schon 32 Abstufungen.<\/p>\n
Der ein oder andere wird bei der Betrachtung dieser Entwicklung der Zustandsm\u00f6glichkeiten schon dahinterkommen, wo das denn nun hinf\u00fchrt.
\nEs ist zu sehen, dass die Anzahl der Zust\u00e4nde ziemlich schnell zunimmt. Berechnen kann man die Anzahl mit der einfachen Formel 2 hoch n = Anzahl der Abstufungen (Lautst\u00e4rke Abstufungen). <\/p>\n
Noch mal die Werte f\u00fcr die wichtigsten Bitrates:<\/p>\n
8 Bit: 256 Abstufungen
\n16 Bit: 65.536 Abstufungen
\n24 Bit: 16.777.216 Abstufungen
\n32 Bit: 4.294.967.296 Abstufungen<\/p>\n
Sample-Rate<\/h3>\n
Die zweite Zahl in dem Gebilde 24\/96<\/strong> bezeichnet die Sample rate. Diese gibt Aufschluss \u00fcber die Abtastrate. Aha, und was ist das? Da eine Schallwelle immer eine positive und<\/span> auch eine negative Auslenkung hat, ben\u00f6tigt man die doppelte Abtastfrequenz. H\u00f6\u00e4hhh?<\/p>\n Sehen wir uns dazu mal folgende Grafik an:<\/p>\n Zu sehen ist hier ein einziger Sinuston. Nat\u00fcrlich ist diese optimiert, um nur einen Eindruck von Schall zu vermitteln.\u00a0 Ein Ton besteht immer (!!!) aus einem Wellenberg und einem Wellental. Nun\u00a0 k\u00f6nnte man einen Computer programmieren nur einen Wellenberg zu erzeugen, jedoch w\u00fcrde der Lautsprecher diesen Wellenberg in Wellenberg und Wellental umwandeln (wegen seiner Tr\u00e4gheit –> ein kurzer Impuls verursacht eine physikalische Schwingung).<\/p>\n Zur\u00fcck zum Thema: Es sind mindestens 2 Messungen erforderlich, um zu ermitteln, dass es sich tats\u00e4chlich um ein Wellenberg und ein Wellental handelt. Das Ganze nennt man Nyquist-Abtasttheorem (eine sehr sch\u00f6ne Verdeutlichung von diesem ist bei den Links weiter unten zu finden). Ich versuche das ganze mal\u00a0 zu verbildlichen:<\/p>\n Stellt euch ein Pendel vor. Das Pendel schwingt 2 mal pro Sekunde. Also „links—rechts—links—-recht“ und das innerhalb einer Sekunde. Nun habt ihr eine ganz tolle Handy-Video-Kamera, die aber voll langsam ist (also eher von 2010). Ihr k\u00f6nnt also gerade 2 Bilder (im gleichen Abstand) innerhalb einer Sekunde filmen. Was wird wohl zu sehen sein???\u00a0 Antwort:\u00a0 das Pendel bewegt sich gar nicht. Es ist 2 mal an der gleichen Stelle, da die Kamera zu lahm ist, um auch zu registrieren, dass das Pendel auch mal zwischendurch auf der anderen Seite ist. Ihr ben\u00f6tigt also eine Kamera die 4 Bilder in einer Sekunde registriert, damit ihr erahnen k\u00f6nnt, da\u00df das Pendel sich auch echt bewegt. Genau so ist es mit dem Ton auch, blo\u00df dass man nicht „sieht“, dass die Schallwelle hin und her „pendeln“.<\/p>\n Das menschliche Ohr nimmt Frequenzen zwischen ca. 20 und 20000 Hz wahr, wobei die Obergrenze mit zunehmenden Alter abnimmt. Also w\u00fcrde theoretisch (denkt man jetzt erst mal) eine Sample-Rate von ca. 40000 Hz reichen (also h\u00f6rbaren 20000 Hz). Allerdings muss man noch ein paar Hertz abziehen, damit man auch den obersten Frequenzbereich noch verzerrungsfrei wahrnehmen kann.<\/p>\n Die Audio-CD hat eine Sample rate von 44100 Hz. Also schon mal gar nicht so schlecht, so ziemlich genau 20500 Hz (wegen der oben erw\u00e4hnten H\u00e4lfte) k\u00f6nnen abgebildet werden.<\/p>\n Aber reicht das denn nicht aus? Nun ja…. einige Leute<\/em> h\u00f6ren gerade in dem oberen Frequenzbereich viele Feinheiten (nicht unbedingt Otto-Normal-Verbraucher) raus, womit die Samplerate von 44100 Hz nicht ganz ausreicht. Man f\u00fchrte daraus resultierend die Sample rate 48000 Hz ein, die zur Zeit immer noch\u00a0 bei vielen Filmproduktionen der<\/em> Standard ist und auf diversen Audio-DVDs genutzt wird.\u00a0 Bei dieser Samplerate kann man also also theoretisch 4000 Hz mehr h\u00f6ren (wieder wegen der H\u00e4lfte), als geh\u00f6rt werden kann. Doch wozu braucht man denn nun eine\u00a0 Sample rate von 960000 Hz ?<\/p>\n Bei vielen komplexen Rechenvorg\u00e4ngen innerhalb des Computer werden feinste Feinheiten berechnet und noch mal verwurstet und dann noch mal verbogen. Besonders aufw\u00e4ndige Prozesse finden beispielsweise bei der Hallberechnung statt, da dort mit einer hohen Signaldichte gearbeitet wird. Da das menschliche Ohr aus Erfahrung sehr wohl wei\u00df, wie ein Hall klingt, l\u00e4sst es sich halt nicht so schnell verarschen und kann sehr gut zuordnen, wenn irgendetwas nicht stimmt.<\/p>\n Deswegen werden bei vielen digitalen Hall-Prozessoren Sample rates verwendet, die praktisch nicht h\u00f6rbar sind, allerdings im Resultat doch einen Unterschied machen.\u00a0 Diese Berechnungen laufen intern im Rechner ab. Selbst wenn das Signal vorher mit 8 Bit bei einer Samplerate von 22000 Hz in solch ein Ger\u00e4t geschoben wird, arbeitet das Ger\u00e4t intern z.B: mit 192000 Hz Samplerate. Der einzige Haken an der Sache ist, dass das Ausgangssignal wieder runter gerechnet wird auf 48khz bzw. auf\u00a0 44.1khz bei einer handels\u00fcblichen Audio CD. Eigentlich ist also dieser Bereich bei der Aufnahme eher den Flederm\u00e4usen unter euch zugunsten entstanden. Ok es gibt noch Impulstreue und tralala..f\u00fcr mich aber nichts weiter als eine Mischung aus planlosigkeit und pseudo-Elit\u00e4rem Geschwafel.<\/p>\n Noch mal zur\u00fcck zur Bit-Depth. Wir erinnern uns an die 65.536 Abstufungen (oder auch diskrete Werte) die sich bei 16 Bit ergeben. Leider gibt es ja noch die Sache mit den Wellenberg und dem Wellental. In den 65.536 Abstufungen sind also negative und positive Werte enthalten. Da Schalldr\u00fccke aber sowohl positive wie auch negative Auslenkungen einer Welle beinhalten, ergeben sich somit 32.768 sinnvolle Abstufungen (da die Welle ja digital \u00fcbertragen werden muss). Schade ist daran nur, dass alle Werte, die nicht so recht in diese Skale fallen, einfach falsch zugeordnet werden. Den Kram nennt man dann Quantisierungsfehler, den man von der Dynamik abziehen muss. Diese fallen dann in die Kategorie Rundungsfehler, sind aber bei solch feinen Abstufungen irgendwie verkraftbar und f\u00fcr den Normalverbraucher eh nicht h\u00f6rbar.<\/p>\n Noch Ein paar Fakten:<\/p>\n Mit 1 Bit<\/strong> l\u00e4\u00dft sich ungef\u00e4hr ein Dynamikumfang von 6 db<\/strong> abbilden.\u00a0 Der Grund daf\u00fcr liegt in einer \u00e4tzenden mathematischen Umformung mit Logarithmen und Wurzeln und so, aber das will ich nun wirklich keinem zumuten!<\/em><\/p>\n Bei 16 Bit<\/strong> kommt man also auf 96dB<\/strong> Dynamikumfang und bei 24 Bit<\/strong> auf einen Dynamikumfang von 144 db<\/strong>.<\/p>\n Die empfundene Lautheit<\/strong> wird bei einem Zuwachs von 10dB verdoppelt<\/strong>.<\/p>\n Die Schmerzschwelle<\/strong> liegt zwischen 120dB und 130dB<\/strong>.<\/p>\n Und wie viel ist nun sinnvoll? <\/strong><\/p>\n Tja, da gibt es so eine Einheit, die die Lautst\u00e4rke beschreibt und sich Phon nennt. Ab 3 Phon h\u00f6rt ein Mensch etwas und ab 130 Phon tut es schon weh. Unterschiede von 1 Phon sind nicht h\u00f6rbar. Daraus ergibt sich dann—> 128 Schritte, wenn man komplette Stille dazu nimmt, wenn der Verst\u00e4rker so laut aufgedreht ist, dass es bei dem 127. Schritt schon weh tut. Hmm, wozu braucht man denn nun 16.777.216 Abstufungen bei 24 Bit? Wer die Antwort wei\u00df, kann dies gerne ausf\u00fchrlich kommentieren. Fairerweise sollte man dazu noch sagen, dass die Signale ja noch nachbearbeitet werden und verbogen und gekr\u00fcmmt, aber da sollten eigentlich die 32.766 Abstufungen locker reichen. Fairerweise muss ich hier nat\u00fcrlich noch den Headroom einf\u00fchren der beim recording eine essentielle Rolle spielt. Ich verk\u00fcrze das mal etwas….beim recording ergeben 24 Bit aufnahmen Sinn. Man kann halt viel flexibler mit zu leisen Signalen umgehen, aber beim Mixdown (bzw. bei der fertigen CD) kann auch ruhig schon mal der Tatsache ins Auge geblickt werden, dass der Verst\u00e4rker halt nicht mehr lauter werden kann bzw. dass man nicht einen D\u00fcsenjet im Wohnzimmer haben m\u00f6chte.<\/p>\n Da war doch noch was..ach ja. Was ist eigentlich, wenn die Abtastung nicht immer konstant ist? Das w\u00fcrde nun wirklich den Rahmen sprengen, aber soviel mal vorweg:\u00a0 Das nennt man Jitter <\/span>und passt eigentlich auch gar nicht so recht hier rein. Stell dir einfach vor ,dein billig Handy von 2008 macht mal 2 und dann 3 Bilder pro Sekunde beim Filmdreh. Das Ergebniss wird unsch\u00f6n; das ist Jitter! Ein Grundlegendes Problem<\/strong> bei der ganzen Geschichte ist meiner Ansicht nach, dass niemand zu Hause einen Verst\u00e4rker so weit aufrei\u00dfen w\u00fcrde (oder so einen besitzt), dass er so laut ist wie ein startendes Flugzeug (um wirklich alle feinen Nuancen der Dynamik zu h\u00f6ren) und auch fast niemand so gute Ohren hat den Kram auch noch zu registrieren. Dazu kommen dann noch die bescheidenen Abh\u00f6rm\u00f6glichkeiten, von Stereoortung ganz zu schweigen. Es ist utopisch zu verlangen, dass ein Musikh\u00f6rer die optimalen Abh\u00f6rbedingungen hat. Trotz allem sollte man nat\u00fcrlich bem\u00fcht sein, die optimalen Grundvoraussetzungen als Mischer zu erm\u00f6glichen, aber irgendwo ist halt auch mal Ende der Fahnenstange.<\/p>\n Noch zu erw\u00e4hnen:<\/strong><\/p>\n Ein Vorteil der sich aus der Erh\u00f6hung der Sample Rate ergibt ist die Verringerung der Latenz beim HD-Recording. Diese kann man meiner Ansicht nach aber auch genauso gut auf anderen Wegen gegen null streben lassen und ist somit eigentlich irrelevant.<\/p>\n Es gibt einen Spezialfall beim dem hohe Samplerates beim recording (und nur hier) Sinn ergeben und zwar, wenn man vor hat sp\u00e4ter das Signal extrem runter pitchen m\u00f6chte und damit die unh\u00f6rbaren Frequenzen in den h\u00f6rbaren Bereich verschiebt. Jedoch ben\u00f6tigt man hierf\u00fcr ein Mikrofon, dass diese Frequenzen aufnehmen kann und da wird es dann schon D\u00fcnne.<\/p>\n Die Erh\u00f6hung der Bitrate wie auch die Erh\u00f6hung der Sample-Rate verursacht bei gleicher Spieldauer eine Audio-Datei eine h\u00f6here Datenmenge mit der der Computer klar kommen muss und auch die Festplattenkapazit\u00e4t sollte bei enorm krassen Einstellungen nicht untersch\u00e4tzt werden.<\/p>\n Als Bitrate bezeichnet man das Verh\u00e4ltnis von einer Datenmenge zur Zeit, also im Prinzip die Bit depth und die Sample rate zusammen, innerhalb eines definierten Zeitraums.<\/p>\n dB<\/strong>:<\/p>\n db steht f\u00fcr Dezibel und ist eine relative, einheitslose Gr\u00f6\u00dfe. Bei Null dB ist die sogenannte H\u00f6rschwelle definiert. Es gibt auch ein absoluten Pegel, jedoch wurde hier erst ein Norm wert eingef\u00fchrt, auf dem sich das Ganze bezieht, also eigentlich eine Mogelpackung.<\/p>\n http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Dezibel#Definition_von_Bel_und_Dezibel<\/p>\n Quellen und Weiterf\u00fchrende Links:<\/strong><\/p>\n http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Audioformat<\/p>\n http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Phon_(Akustik)<\/p>\n http:\/\/www.sengpielaudio.com\/RechnerSonephon.htm<\/p>\n Eine sehr sch\u00f6ne Verdeutlichung zum Abtasttheorem (ab Seite 3)<\/a><\/p>\n http:\/\/www.preuss-media.de\/datenreduktion\/index.html<\/p>\n http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Jitter<\/p>\n http:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Quantisierungsfehler<\/p>\n http:\/\/old.hfm-detmold.de\/eti\/projekte\/diplomarbeiten\/1998\/seite1.html<\/a><\/p>\n
\nDas bedeutet, wie oft der Computer (oder was auch immer) das Audio Signal pro Sekunde abtastet.<\/p>\n![\"\"](\"http:\/\/randyridder.de\/block\/wp-content\/uploads\/2008\/04\/bergtal21.jpg\" "\\"bergtal21\\"")
<\/a><\/p>\n
\nNahe der Grenzfrequenz kann es zu b\u00f6sen Verzerrungen kommen, denen meistens (oder hoffentlich) mit einem Anti-Aliasing-Filter entgegengewirkt werden kann.
\nDieser f\u00fchrt dazu, dass der obere Frequenzbereich dann etwas abgesenkt wird. Wenn man nun also aus den vollen Sch\u00f6pfen will (also das Frequenzspektrum der menschlichen Ohren entsprechend) reicht eine Sample-Rate von 48000khz vollkommen aus. Dazu gibt es ganz viele Studien, wo Personen verschiedene H\u00f6rbeispiele in diversen Sample-Rates zu h\u00f6ren bekommen und entscheiden sollen, was denn nun besser klingt. Bei 48000khz war eigentlich Ende.<\/p>\n
\n<\/span><\/p>\n
\n<\/strong><\/p>\nSelbst zusammengebasteltes Glossar:<\/h3>\n
Bitrate<\/h3>\n