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Grundlagen für HiFi mit dem Computer

HiFi mit dem Computer und Grundlagen für digitales Audio

Im Grunde geht es dabei immer nur um eines: Das Speichern und Abrufen bzw. Übertragen von Musik als Information in digitaler Form.

Bei der Schallplatte z.B. liegt diese Musik-Information in Form von Erhebungen und Vertiefungen in der Schallplattenrille vor. Abgerufen wird sie durch die Tonabnehmernadel, die - durch die Rille laufend - den Nadelträger in einem Magnetfeld in Bewegung setzt und so Ströme induziert. Diese werden übertragen, verstärkt und schon hat man das analoge Musiksignal.

Bei der digitalen Musik und HiFi mit dem Computer liegt diese Information in Form von Nullen und Einsen vor (= Bits). Ein Bit kann entweder eine "0" oder eine "1" darstellen. Diese Bits werden zu eine Wort (= Byte) zusammengefasst, wobei ein Byte 8 Bits enthält. Diese Bits in kombinierter Form ergeben dann z.B. eine Musikdatei. Diese digitale Musikdatei bzw. dieses digitale Musiksignal wird ausgelesen und von einem Digital/Analog-Wandler (= D/A Wandler) in ein analoges Signal umgewandelt und z.B. direkt an einen Vorverstärker oder eine analoge Ausgangsstufe weitergegeben. Dies geschieht etwa in einem CD-Player (von der Musik-CD zum internen oder externen D/A-Wandler) oder per Computer (von der Festplatte über z.B. USB direkt an den D/A-Wandler).

Interessant wird es, wenn wir den Aufbau und das Auslesen einer solchen Musikdatei betrachten, denn hier treten schnell die Vorteile von digitalem HighEnd mit dem Computer zutage.



Auflösung & Abtastrate

Grundlegend geht es um zwei Dinge:

  • die Auflösung (in Bit, verantwortlich für den Dynamikumfang) und
  • die Abtastrate (meist in Kilohertz angegeben, verantwortlich für die Samplingrate also die Häufigkeit der Signalwerte)


Wortlänge (Bit)
= Auflösung
Dynamikumfang daraus resultierende
Abstufungen
12 Bit 72 dB 4.096
16 Bit 96 dB 65.536
24 Bit 144 dB 16.777.216
32 Bit 192 dB 4.294.967.296


Das heißt im Klartext, je mehr Information digital vorliegt desto größer
die "digitale" Annäherung (grün) an das analoge Signal (rot):
Wortlänge und Abtastrate

Digitale Musik auf CD liegt z. B. in 16 Bit / 44.1 kHz vor. Dies entspricht einem Dynamikumfang von 96 dB mit insgesamt 65.536 Abstufungen. In den seltensten Fällen jedoch ist das Musiksignal tatsächlich mit diesen Raten auf die CD gespeichert worden, denn früher wurde lediglich mit 16 Bit aufgenommen - Reserven für die Aussteuerung, Verluste beim Mastering etc. reduzierten das Signal dann weiter.

Heutzutage jedoch wird meist mit 24 Bit / 192 kHz aufgezeichnet (teils schon mit 32 Bit / 384 kHz), das heißt die Wortlänge ist bedeutend größer (und damit der Dynamikumfang) und die Abtastfrequenz ist höher (und damit die Bandbreite). Und das ist auch der Vorteil von digitalem Audio - liegt eine Audiodatei in hoher Auflösung vor steckt da "deutlich mehr Musik drin" und es gilt jetzt nur noch, diese Datei z.B. mit einem Musikserver per USB an einen hochwertigem D/A-Wandler zu schicken und in ein analoges Signal umzuwandeln. So steht dem Musikliebhaber faktisch mehr Information und mehr Dynamik zur Verfügung und bildet so die Grundlage für hochwertiges Audio per Computer.

Ein sehr gutes Ausgangssignal vorausgesetzt lässt sich abschließend sagen, dass eine höhere Wortlänge kombiniert mit einer den Abstufungen entsprechend hohen Abtastfrequenz ein exzellentes Audiosignal garantiert. Allerdings ist die Steigerung des Informationsgehaltes resultierend aus der höheren Wortlänge exponentiell, so dass Unterschiede zwischen z.B. 16 Bit und 24 Bit Aufnahmen nur mit wirklich gutem Equipment hörbar sind.

Und damit bietet digitales Audio wieder ein breites Feld um auch das "letzte Quäntchen" an Information aus der Musik zu kitzeln. So wird der Selbstbau Audio PC neben einem sehr guten D/A-Wandler zu einem wichtigen Glied in der audiophilen Kette.




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