Audioqualität erklärt: Bittiefe vs. Beispielrate

Wenn es um Audioqualität geht, kann es etwas schwierig werden, alles zu verstehen, was vor sich geht. Die Leute verwenden unterschiedliche Begriffe, um eine Audiodatei zu definieren, und was noch schlimmer ist, ist, dass Unternehmen normalerweise nicht erklären, wenn sie diesen Audio-Jargon auf ihre Produkte schlagen.

Zwei Begriffe, auf die wir oft stoßen, sind Bittiefe und Beispielrate. Dies sind zwei gängige Begriffe, die wir sehen, wenn wir uns die Eigenschaften einer Audiodatei ansehen. Es ist wichtig zu wissen, was sie bedeuten und wie sie sich auf die Audioqualität auswirken. Schauen wir uns also an, was diese Begriffe bedeuten.

Was ist Abtastrate?

Digitale Bilder bestehen aus Pixeln, winzigen Bits von Farbdaten, die sich zu einem einheitlichen Bild zusammenfügen. Stellen Sie sich eine digitale Audiodatei wie ein digitales Bild vor. Wenn Audio aufgenommen wird, wird der Ton von einem Mikrofon aufgenommen und als elektrischer Strom zum Analog-Digital-Wandler (ADC) geleitet.

Der ADC nimmt mehrere Abtastwerte des Stroms und weist ihnen eine Folge von Binärziffern (mehrere Einsen und Nullen) zu; Stellen Sie sich Samples als das Audioäquivalent von Pixeln vor.

So wie mehr Pixel pro Quadratzoll ein schärferes Bild bedeuten, bedeuten mehr Samples pro Sekunde einen schärferen Ton. Die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde wird als Abtastrate bezeichnet.

Standard-Abtastraten

Es gibt Standardabtastraten, mit denen sowohl Software- als auch Hardwarehersteller kompatibel sein müssen, damit alles richtig funktioniert. Wenn Sie mit Audio arbeiten, sollten Sie mit einigen der Standards vertraut sein. 8kHz ist beispielsweise eine Standard-Samplerate für die Aufnahme der menschlichen Stimme. Es geht um die minimale Abtastrate, um Sprache zu verstehen; niedriger, und der Hörer wird Schwierigkeiten haben, die Wörter zu erkennen.

Wenn es um Musik geht, hat Audio in CD-Qualität eine Abtastrate von 44,1 kHz. Das bedeutet, dass der ADC jede Sekunde 44.100 Samples nimmt! Von da an geht es nur noch nach oben, da der nächste Standard 48kHz ist; diese Abtastrate wird eher für Film-Soundtracks verwendet.

Am oberen Ende des Spektrums haben wir 96 kHz, was die Samples pro Sekunde von 44,1 kHz mehr als verdoppelt und ein klareres Audio ermöglicht. Es gibt jedoch eine Kontroverse um diese Abtastrate, da die Leute normalerweise nicht wissen, ob 96 kHz erforderlich sind.

Viele Experten sind der Meinung, dass 96 kHz einfach übertrieben sind. Apple bietet sogar Audio mit 192 kHz an!

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Was ist Bittiefe?

Die Abtastrate befasst sich mit der Audioklarheit, während sich die Bittiefe mit der Menge an Rauschen im Audio befasst. Im Rücklauf wird jedem Abtastwert vom ADC eine Folge von Binärziffern zugewiesen. Die Anzahl der Binärziffern pro Abtastwert wird als Bittiefe bezeichnet.

Der ADC weist jedem Sample die Binärziffern basierend auf der Amplitude des Audios (der Stärke des Stroms, der vom Mikrofon fließt) zu. Auf diese Weise repliziert es die Schallwelle in digitaler Form. Je mehr Bits pro Abtastung (je mehr Ausgangspins am ACD) vorhanden sind, desto genauer kann der ADC die Welle replizieren.

ADCs sind jedoch nur in der Lage, jedem Abtastwert eine endliche Anzahl von Spannungen zuzuordnen. Wenn also ein Sample zwischen zwei Spannungen fällt, wird es automatisch aufgerundet; dies wird als Quantisierungsrauschen bezeichnet.

Die obige Grafik zeigt ein Beispiel für eine Schallwelle, die über einen 2-Bit-ADC aufgenommen wurde. Obwohl die ursprüngliche Welle (rot) bei zufälligen Pegeln Spitzenwerte erreicht, landet das quantisierte digitale Signal (blau) nur in Schritten von 0,25 Volt. Niedrigere Bitraten führen digitales Rauschen in das Audio ein, denn je geringer die Bittiefe, desto weniger genau wird die Welle reproduziert.

Standard-Bittiefen

Genau wie bei der Abtastrate gibt es verschiedene Standard-Bittiefen, die Sie in der Branche antreffen. 8-Bit-Audio scheint die minimale Bittiefe zu sein, die Sie sehen werden. Damit hören Sie ziemlich viel Rauschen, aber der Ton ist immer noch brauchbar.

Der nächste Schritt ist normalerweise 16-Bit-Audio, das bei Audio in CD-Qualität vorhanden ist. Normalerweise werden Sie bei 16-Bit-Audio kein Rauschen hören, und die meisten Leute können es ohne große Probleme aufnehmen und bearbeiten. Darüber hinaus haben wir 24-Bit-Audio. Diese Bittiefe wird von professionellen Toningenieuren bevorzugt. Mit 24-Bit-Audio haben Sie kein Rauschen und einen besseren Amplitudenbereich, mit dem Sie arbeiten können.

Schließlich haben wir 32-Bit-Audio, das in Kontroversen gehüllt ist, ähnlich wie die Abtastrate von 96 kHz. Viele Leute glauben, dass es nicht notwendig ist. Sie können Audio in 16-Bit und 24-Bit gut bearbeiten, und 32-Bit scheint übertrieben zu sein.

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Was ist die optimale Abtastrate und Bittiefe?

Was sind also die optimalen Abtastraten und Bittiefen für Ihre Anforderungen?

Beiläufiges Zuhören

Wenn Sie ein Gelegenheitshörer sind, brauchen Sie nichts Höheres als 16-Bit-Audio. Einige Dienste bieten höhere Bittiefen, damit es so klingt, als ob es einem klareren Audio gleichkommt, aber das ist nicht der Fall. Sie sollten auch mit einer Abtastrate von 44,1 kHz zufrieden sein, wenn Sie ein Gelegenheitshörer sind.

Audiophile und Toningenieure

Das Gespräch ändert sich, wenn wir über Audiophile und Toningenieure sprechen; sie wissen was DACs sind und andere Geräte verwenden, um das Beste aus ihrer Musik herauszuholen. 24-Bit-Audio sollte in Bezug auf Rauschen und Dynamikbereich die beste Wahl sein. Es kann leiser ohne hörbare Geräusche und lauter ohne Verzerrung sein.

Wenn es um die Abtastrate geht, wird das Gespräch etwas matschig. Manche Leute sagen, dass sie den Unterschied zwischen 96 kHz und 44,1 kHz nicht erkennen können, während andere behaupten, dass sie einen Unterschied hören können.

Abtastrate vs. Bittiefe: Jetzt wissen Sie es

Technologie kann knifflig sein, und es wird noch schlimmer, wenn verschiedene Begriffe ohne Erklärung herumgeworfen werden. Beim Umgang mit digitalem Audio stoßen wir ständig auf Abtastrate und Bittiefe, und wenn Sie mehr über diese Begriffe wissen, können Sie besser verstehen, was Sie hören.

16-Bit vs. 24-Bit vs. 32-Bit-Audio

Was ist der Unterschied zwischen 16-Bit- und 24-Bit-Audio? Kannst du sie überhaupt auseinanderhalten?

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