Grundwissen Audiotechnik

Audiodateien 

Eine digitale Audiodatei enthält Klanginformationen, die in Pegeln mittels Zahlen in Form von Daten abgespeichert werden. Wird das Musikstück abgespielt, so werden die Zahlen wieder in den Pegelverlauf rückgerechnet. 

Die Angabe der Samplingrate sagt aus, wie oft in der Sekunde der Audiopegel erfasst und gespeichert wird. Werden 44.100 Werte für eine Sekunde Musik gespeichert, so beträgt die Samplingrate 44.1 kHz.

Neben der Samplingrate spielt vor allem die Speichergröße für die erfassten Werte eine bedeutende Rolle. Je höher der Speicher ist, desto mehr Klanginformationen stehen zur Verfügung und desto feiner ist der Klang des Musikstückes. 16 Bit erlauben 65.536 Werte für jeden einzelnen Samplewert. Die Speichergröße trägt vor allem zur Auflösung bei.

Die Datenmenge, die pro Sekunde berechnet wird, nennt sich Bitrate. Sie wird aus der Samplingrate und der Auflösung berechnet:

2 Kanäle (Stereo) x 16 Bit x 44.1 Khz = 1411.2 kBit/s (CD-Qualität)

Komprimierte Audioformate

Komprimierte Audioformate speichern die Klanginformation platzsparend. Hierbei wird die Bitrate unter dem Aspekt eine bestmögliche Qualität zu erhalten verkleinert. Durch die Kompression gehen jedoch Klanginformationen verloren. Wird eine Musikdatei einer CD von 1411.2 kBit/s als MP3 mit einer Bitrate von 320 kBit/s verkleinert, so wurde die Datenmenge um (320 kBit/s) / (1411.2 kBit/s) = 77% geschrumpft. 

Bluetooth 

Derzeit sind folgende Bluetooth Formate am Markt erhältlich:

  • AAC - 250 Kbit/s
  • SBC - 345 Kbit/s
  • aptx - 354 Kbit/s
  • aptx-HD - 576 Kbit/s
  • LDAC - 990 Kbit/s


Kein Bluetooth Format ist in der Lage, eine Bitrate von mehr als 990 kbit/s zu übertragen (Vergleich: CD-Qualität 1411.2 kBit/s). Um eine unkomprimierte Audiodatei abzuspielen und dabei das volle Klangspektrum ausschöpfen zu können, empfehlen wir daher einen High-Res-Player und ein kabelgebundenes System. 

Dateigröße

Die Dateigröße berechnet sich aus der Bitrate multipliziert mit der Länge des Stückes.

MP3-Qualität:

320 Kbit/s * 300 s = 96.000 Kbit = 12.000 Kbyte = 12 MB

CD-Qualität:
1411.2 Kbit/s * 300 s = 423.360 Kbit = 52.920 Kbyte = 52.92 MB

High-Res-Qualität:
4608 Kbit/s * 300 s = 1.382.400 Kbit = 172.800 Kbyte = 172.8 MB

DAC

Die digitalen Dateien müssen in ein für ein Lautsprecher nutzbares Signal umgewandelt werden. Der DAC (Digital Analog Converter) hat genau diese Aufgabe: die binären bzw. digitalen Signale - bestehend aus Nullen und Einsen - werden in analoge Werte umgewandelt. Hierfür benutzt der DAC eine Schaltung von (unter anderem) Widerständen, durch die ein Strom fließt. Kann ein DAC ein Signal von 8 Bit (Beispiel 8 Bit-Zahl: 01011101) dekodieren, so hat dieser 8 Widerstände verbaut. Für eine 1 schaltet der DAC einen Widerstand aktiv, für eine 0 inaktiv. Je nach Zustand der Widerstände ergibt sich am Ausgang des DAC eine andere Spannung, die im Lautsprecher als Frequenz bzw. Ton ausgegeben wird. Das binäre Signal wird hörbar. Eine Musikdatei ist somit eine Reihenfolge von binären Zahlen, die wir beim Abspielen als dekodierte Tonfolge (Musik) wahrnehmen. 

Je höher die Anzahl der dekodierbaren Bits sind, desto mehr Frequenzen können generiert und desto feiner kann die Musik dargestellt werden. 

Upsampling

Einige Hersteller bewerben High-RES Player oder DAC Module mit einem Upsampling. 

Upsampling ist im Grunde eine Interpolation zwischen den im Musikstück gespeicherten Klanginformation, die man sich als eine Art Punktwolke in einem Grafen vorstellen kann. Berechnen wir nun die Zwischenwerte zwischen den einzelnen Audiopegeln, so erhöhen wir die Samplingrate um die Anzahl der berechneten Zwischenwerte. Die Anzahl der Audiopegel der Punktwolke steigen, somit auch die Anzahl der hörbaren Töne am Lautsprecher. 

DSP

Der DSP (digitale Signalprozessor) ist die intelligente Steuereinheit eines Soundmoduls und führt die kontinuierliche Bearbeitung digitaler Signale aus. Durch diesen können gewisse frequente Hörbereiche verstärkt werden (Tiefen / Mitten / Höhen), es ist möglich dezidierte Wiedergaben für Boxen einzustellen (z.B. bei einem 5.1 System) oder aber man kann mit diesem störfrequente Bereiche unterdrücken - also Signale filtern.