Sie möchten in die Welt der Audiophilie eintauchen und werden sofort mit Begriffen bombardiert, die Sie nicht kennen. Hey, das passiert uns allen! Das Beste, was Sie tun können, ist, langsam anzufangen und sich mit einigen der Grundlagen vertraut zu machen. Auf Ihrem Weg zum Audiophilen werden Sie häufig auf diese Begriffe stoßen: Samplerate, Bittiefe und Bitrate. Was bedeuten sie und warum sollten Sie sie kennen? Lass uns eintauchen!
Bevor wir loslegen: Das audiophile Leben kann im Handumdrehen einen Geldbeutel belasten. Erstens kann ein einfaches Audio-Setup aus einem Vorverstärker, Verstärker, DAC, Streamer und manchmal mehr bestehen. Es scheint, als ob Sie eine Menge Geräte benötigen, und diese können ziemlich teuer sein! Lassen Sie sich davon jedoch nicht abschrecken. Als Audiophiler geht es nicht darum, 3.500 Dollar für schicke Geräte auszugeben.
Wir haben einen Leitfaden zum Lesen, bevor Sie viel Geld für teure Audiogeräte ausgeben. Es informiert Sie über einige Dinge, die Sie wissen sollten, bevor Sie Ihre Karte durchziehen. Schauen Sie sich das unbedingt an.
Was ist die Abtastrate?
Ein Audiophiler zu sein bedeutet, mehr auf die scheinbar zufälligen Zahlen auf den Verpackungen von Audiogeräten und auf Websites zu achten. Unter diesen Zahlen sind Ihnen wahrscheinlich Zahlen wie 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz und 192 kHz aufgefallen. Diese heißen Beispielraten. Dieser Begriff ist ziemlich einfach zu verstehen, wenn man sich eine Audiodatei als Bild vorstellt.
Wenn eine Digitalkamera ein Bild aufnimmt, fällt für den Bruchteil einer Sekunde Licht auf den Sensor der Kamera. Der Sensor teilt das Licht in kleine Datenpakete auf, und jedes Paket ist anders. Diese kleinen Datenpakete werden besser als Pixel bezeichnet. Die Anzahl der Pixel pro Quadratzoll eines Bildes wird als Auflösung bezeichnet.
Stellen Sie sich die Samplerate als die Auflösung einer Audiodatei vor. Schallwellen werden in kleine Pakete unterteilt, die jeweils ihre eigenen, einzigartigen Daten enthalten. Nur diese Pakete werden Samples genannt. Die Regeln für Pixel und Samples sind ähnlich. Je mehr Pixel auf einem Quadratzoll untergebracht sind, desto höher ist die Auflösung und desto schärfer das Bild. Nun, je mehr Samples in einer Sekunde zusammengefasst sind, desto höher ist die Samplerate und desto schärfer ist der Ton.
Wenn Sie Audio aufnehmen, wandelt Ihr Mikrofon die Schallwellen in ein elektrisches Signal um. Dieses Signal gelangt zum ADC (Analog-Digital-Wandler) Ihres Geräts, der das Gegenteil eines DAC (Digital-Analog-Wandler) ist. Der ADC nimmt Proben dieses elektrischen Signals und wandelt es dann in eine Folge von Einsen und Nullen um. Diese werden dann zu Ihrer Audiodatei.
Standard-Abtastraten
Es gibt verschiedene Standard-Abtastraten, die oben aufgeführt sind. Sie haben oft 44,1 kHz gesehen, das wird in „Musik in CD-Qualität“ verwendet. Das bedeutet, dass jede Audiosekunde in 44.100 Samples aufgeteilt wurde. 44,1 kHz ist eine ziemlich übliche Abtastrate in der Audiobranche. Betrachten Sie es als das Audioäquivalent von 1080p. Für durchschnittliche Hörer ist es ausreichend scharf, und ein Großteil der Musik, die Sie hören, verfügt über die gleiche Abtastrate. Wenn Sie MP3-Dateien hören, hören Sie höchstwahrscheinlich Musik mit dieser Abtastrate.
Als nächstes gibt es die etwas höheren 48 kHz. Genau wie 44,1 kHz ist 48 kHz auf ganzer Linie ziemlich Standard. Es handelt sich um eine etwas höhere Abtastrate, was bedeutet, dass der Ton etwas klarer klingt. 48 kHz ist ein weiterer Standard, der in der Industrie größtenteils verwendet wird. Wenn Komponisten und Toningenieure Musik machen, möchten sie sicherstellen, dass sie ihre Computer nicht zu sehr belasten. Die Verwendung höherer Abtastraten belastet den Prozessor des Computers stärker, weshalb manche Leute bei 44,1 kHz und 48 kHz bleiben.
Auch wenn Sie ein Android-Benutzer sind, sollten Sie mit dieser Abtastrate vertraut sein. Das System wandelt alles automatisch in eine Abtastrate von 48 kHz um, im Gegensatz zu iPhones, die die maximale Abtastrate bei 192 kHz erreichen. Selbst wenn das Audio eine höhere Abtastrate wie 96 kHz hat, wird das System es auf 48 kHz heruntersampeln. Es gibt nur wenige Apps, die diese Einschränkung umgehen, nämlich Tidal und QOBUZ.
Der nächste Standard ist 96 kHz. Es ist doppelt so schnell wie 48 kHz und daher doppelt so scharf. Sie werden sehen, dass einige hochwertigere Audiogeräte Audio mit dieser Abtastrate pushen können. Wenn Sie ein Audiophiler sind, werden Sie wahrscheinlich den Unterschied zwischen 96 kHz und den anderen Abtastraten erkennen.
Schließlich haben wir 192 kHz. Auch hier ist es doppelt so hoch wie bei 96 kHz, und Sie werden kaum Musik finden, die mit einer höheren Abtastrate aufgenommen wurde. Dies ist für Leute gedacht, die die absolut höchste Abtastrate wollen, die die Branche bieten kann.
Warum ist 44,1 kHz etwas Besonderes?
Von allen Standard-Abtastraten scheint 44,1 kHz herauszustechen. Es ist nicht durch 48 teilbar und das einzige mit einem Dezimalpunkt. Warum ist es also der endgültige CD-Qualitätsstandard? Nun, es hat alles mit dem Nyquist-Shannon-Theorem zu tun. Wenn wir uns zu sehr damit befassen würden, würde daraus ein ganzer College-Aufsatz werden, also bleiben wir bei den Grundlagen.
Das Nyquist-Shannon-Theorem besagt, dass ein Signal, damit es genau rekonstruiert werden kann, mit mindestens dem Doppelten seiner höchsten Frequenz abgetastet werden muss. Das Theorem gilt nicht nur für Audio, aber wir sollten hier nicht zu weit gehen.
Das menschliche Ohr kann Töne bis zu einer Höhe von 20 kHz (20.000 Hz) hören. Gemäß dem Nyquist-Shannon-Theorem muss zur korrekten Rekonstruktion eines Tons für das menschliche Ohr dieser Ton mit einer Rate abgetastet werden, die doppelt so hoch ist wie die höchste Frequenz, die ein Mensch hören kann. Da das menschliche Ohr bis zu 20.000 Hz hören kann, muss der Ton mit mindestens 40 kHz (40.000 Hz) abgetastet werden.
Bei einem niedrigeren Wert kann das menschliche Ohr Qualitätsverluste wahrnehmen. Es gibt Abtastraten unter 44,1 kHz, z. B. 36 kHz, 24 Hz usw. Natürlich möchten Sie mit diesen Sampleraten keine Musik hören.
Was den Grund angeht, warum der Standard 44,1 kHz und nicht 40 kHz ist, gibt es mehrere Theorien und Erklärungen, die versuchen, dies zu erklären. Allerdings scheint keiner von ihnen auf einer stichhaltigen Erklärung zu landen.
Was ist Bittiefe?
Wenn Sie eine Abtastrate sehen, wird diese oft von einer anderen Zahl begleitet. Normalerweise werden Zahlen wie 16-Bit, 24-Bit und 32-Bit angezeigt. Diese Zahl ist die Bittiefeund diese Zahl wird normalerweise mit der Bitrate verwechselt. Allerdings sind diese Zahlen völlig unterschiedlich.
Viele Menschen verwechseln auch Bittiefe und Abtastrate und sagen, dass eine höhere Bittiefe zu höher aufgelöstem Audio führt. Obwohl das technisch gesehen nicht stimmt, führt eine höhere Bittiefe zu einem besser klingenden Audio. Warum ist das so?
Werfen wir einen Blick auf den ADC (Analog-Digital-Wandler). Wie Sie sich vorstellen können, nimmt der ADC Abtastwerte einer Audiowelle und wandelt sie jeweils in ein digitales Signal um. Jedes Sample stellt einen Teil der Schallwelle dar und unterscheidet sich von anderen Samples. Die Sache ist, dass die Qualität des ADC die Genauigkeit jeder Probe bestimmt.
Vereinfachtes Beispiel
Eine gute Möglichkeit, die Bittiefe zu ermitteln, besteht darin, sich ein vereinfachtes Beispiel anzusehen. Wir verwenden eine einfache Schallwelle, eine Abtastrate von nur 16 Hz, einen ACD mit nur vier Zinken (zwei auf jeder Seite, es handelt sich also um einen 2-Bit-ADC) und einen ADC mit acht Zinken (vier auf jeder Seite). .
Nebenbei bemerkt: Die Anzahl der Zinken auf jeder Seite bestimmt nicht immer die Bittiefe. Verschiedene Hersteller haben unterschiedliche Arten von ADCs mit unterschiedlicher Anzahl von Zinken entwickelt, je größer die Bittiefe ist. In diesem Artikel halten wir die Dinge jedoch einfach und achten darauf, dass die Anzahl der Bits den Zinken entspricht.
In der folgenden Grafik ist die X-Achse die Abtastrate und die Y-Achse das Bit. Wir sehen die einfache Welle, die in der Grafik dargestellt ist. Sie werden feststellen, dass dieses 2-Bit-Signal vier Linien auf der X-Achse hat. Warum das so ist, erklären wir gleich.
Schauen Sie sich Grafik Nr. 2 an und bemerken Sie, dass es Punkte gibt, die die grobe Form der Welle darstellen. Jeder Punkt sitzt dort, wo die Welle die X-Achse und die Y-Achse schneidet. Wenn die Welle nicht genau auf einem Schnittpunkt landet, wird der Punkt auf dem Schnittpunkt platziert, der der Welle am nächsten liegt.
Die Diagramme Nr. 3 und Nr. 4 zeichnen eine Linie zwischen den Punkten. Ist Ihnen aufgefallen, dass es schwierig ist, die Welle richtig darzustellen, weil der Abstand zwischen den Bits so groß ist? Wir sehen keine angemessene Darstellung der Welle. Warum ist das so?
Schauen wir uns nun die Grafik unseres ADC an. Wir sehen, dass der Chip nur zwei Zinken hat. Wie bereits erwähnt, wandelt das Mikrofon Audiowellen in ein elektrisches Signal um, und dieses Signal gelangt zum ADC, wo es in Samples aufgeteilt wird. Da es nur zwei Ziffern gibt, besteht jedes Beispiel aus einer Folge von bis zu zwei Binärziffern (1 und 0).
Nehmen wir zum Beispiel an, dass die erste Stichprobe 10 ist, die zweite 01 und so weiter. Es gibt vier verschiedene mögliche Sequenzen, die ein 2-Bit-ADC erzeugen kann (11, 00, 10 und 01). Deshalb gibt es auf der X-Achse vier Linien.
Mit zunehmender Bittiefe steigt auch die Anzahl der möglichen Binärziffern. Ein 4-ADC könnte 16 verschiedene Kombinationen erzeugen, da jede Sequenz bis zu vier Ziffern haben kann (0000, 0001, 0011…). Ein 8-Bit-ADC kann 256 Kombinationen erzeugen. Um die Anzahl möglicher Kombinationen zu ermitteln, nehmen Sie einfach 2 und potenzieren Sie sie mit der Bittiefe. Also 2² = 4, 2⁴ = 16, 2⁸ = 256 und so weiter.
Schauen wir uns nun einen 4-Bit-ADC an.
Die X-Achse wird dichter sein. Dies bedeutet, dass die Punkte die Welle genauer darstellen können. Ein 4-Bit-ACD hat immer noch einige Probleme beim Zeichnen der Welle, aber Sie können sehen, dass die Grafik etwas originalgetreuer ist.
Niemand würde realistischerweise einen Song mit einem 4-Bit- oder sogar einem 8-Bit-ACD aufnehmen. Das branchenübliche Minimum ist 16-Bit-Audio. Ein 16-Bit-ADC kann bis zu 65.536 Kombinationen erzeugen, was sich nur schwer grafisch darstellen lässt. Eine solche Grafik wäre jedoch in der Lage, die Welle richtig darzustellen. Wir müssen auch berücksichtigen, dass die Abtastrate bei einem professionellen ADC viel höher wäre.
Wie wirkt sich die Bittiefe auf den Ton aus?
Wie Sie sich vorstellen können, kann ein 2-Bit-ADC das Signal nicht richtig wiedergeben, da er es ständig auf- oder abrunden muss. Dies nennt man Quantisierung. Je extremer die Quantisierung, desto mehr Rauschen entsteht im Signal. Die Amplitude des Signals landet immer etwas höher und niedriger als die tatsächliche Welle. Dies verursacht zufällige Rauschanteile. Während der Audiowiedergabe hören Sie, wie sich diese zufälligen Audiofragmente aufbauen und zu weißem Rauschen werden.
Das ist vielleicht kein 1:1-Vergleich, aber denken Sie an digitales Rauschen in einem Video. Im gesamten Video sieht man kleine Farbtupfer, die immer wieder auftauchen. Das kann dem weißen Rauschen in einer Audiodatei ähneln.
Was ist Bitrate?
Wie bereits erwähnt, verwechseln Menschen normalerweise Bittiefe und Bitrate. Die Bitrate ist eigentlich etwas einfacher zu erklären; es sind nicht ganz so viele Diagramme erforderlich; es ist eigentlich nur eine Gleichung.
Um die Bitrate zu erhalten, multiplizieren Sie die Abtastrate mit der Bittiefe. Anschließend nehmen Sie dieses Produkt und multiplizieren es mit der Anzahl der Audiokanäle (normalerweise 2). Nehmen Sie schließlich diese große Zahl und dividieren Sie sie durch 1.000.
Nehmen wir also ein typisches Beispiel: 16-Bit/44,1 kHz. Erstens: Multiplizieren Sie nicht 16 mit 44,1. Da es sich bei 44,1 kHz um 44.100 Samples pro Sekunde handelt, sollten Sie 16 mit 44.100 multiplizieren. (44.100 × 16 = 705.600).
Nehmen Sie diese Zahl und multiplizieren Sie sie mit 2, da Ihr Audio über zwei Kanäle verfügt. (705.600 × 2 = 1.411.200).
Die große Zahl, die Sie erhalten, ist die Anzahl der Bits pro Sekunde. Um eine sauberere Zahl zu erhalten, teilen Sie sie durch 1.000, und Sie erhalten die Anzahl der Kilobit pro Sekunde. (1.411.200 ÷ 1.000 = 1.411,2). Die Bitrate beträgt also 1.411,2 kbps. Das sehen Sie vielleicht, wenn Sie sich die Audio-Spezifikationen für eine CD oder einen Song in CD-Qualität ansehen.
Andere typische Bitraten sind 128 Kbit/s, 196 Kbit/s und 320 Kbit/s. Mit höherer Bittiefe und höheren Abtastraten erhalten Sie höhere Bitraten.
Halten Sie Ausschau nach diesen Begriffen
Das Beste, was Sie tun können, ist, sich mit der Fachsprache vertraut zu machen. Ein Audiophiler zu werden kann ein ziemlich teurer und komplizierter Prozess sein. Die Kenntnis dieser Begriffe kann jedoch sehr hilfreich sein! Wenn Sie beispielsweise auf der Suche nach Bluetooth-Kopfhörern/Ohrhörern sind, möchten Sie wissen, mit welchen Codecs diese kompatibel sind. Codecs wie Qualcomms aptX HD erreichen eine Höchstgeschwindigkeit von 24 Bit/48 kHz. Wenn Sie ein Hörerlebnis mit höherer Qualität wünschen, sollten Sie sich ein Paar zulegen, das mit diesem Codec kompatibel ist, und nicht einen Codec, der auf 16 Bit/44,1 kHz begrenzt ist.
Wussten Sie außerdem, dass Android eine Grenze hat, die verhindert, dass die Audioqualität 48 kHz überschreitet? Das ist wichtig zu wissen, wenn Sie ein Android-Benutzer sind. Möchten Sie schließlich ein Audio-Setup zusammenstellen? Nun, Sie möchten die Spezifikationen Ihres DAC, Verstärkers, Vorverstärkers und anderer Geräte kennen, und die Abtastrate, Bittiefe und Bitrate gehören zu diesen Spezifikationen.
Mehr über den Klang zu wissen, der in Ihre Ohren gelangt, ist der erste Schritt auf Ihrem Weg zum Audiophilen.
