Was sind Abtastrate und Abtastauflösung? - studio.kaedinger

Was sind Abtastrate und Abtastauflösung?

Hier ist der zehn­te Teil der Serie “Was ist Klang?” Eine Über­sicht über alle Tei­le fin­det sich hier.

Neben dem Clip­ping hat der Pro­zess der Ana­log-Digi­tal-Wand­lung einen Ein­fluss auf die Audio­qua­li­tät – und der kann sich durch­aus nach­tei­lig aus­wir­ken. Dar­über hin­aus kann die Ver­ar­bei­tung von Audio­da­ten in digi­ta­ler Form die Qua­li­tät auf­grund von Run­dungs­feh­lern in den nume­ri­schen digi­ta­len Ver­ar­bei­tungs­al­go­rith­men (in den ver­wen­de­ten Plugins z.B.) wei­ter verschlechtern.

Es gibt zwei Eigen­schaf­ten eines digi­ta­len Audio­sys­tems, die sei­ne Wie­der­ga­be­treue bestim­men: Abtast­ra­te und Abtast­auf­lö­sung. Wenn bei­de Eigen­schaf­ten aus­rei­chend gut sind, führt die digi­ta­le Auf­nah­me und Ver­ar­bei­tung nur zu einer gerin­gen oder gar kei­ner hör­ba­ren Beein­träch­ti­gung der Klangqualität.

© Wiki­me­dia Commons

Was ist die Abtast­ra­te (sam­pling rate)?

Die Häu­fig­keit, mit der das Sys­tem den Aus­schlag der ana­lo­gen Kur­ve misst, ist die sam­pling fre­quen­cy oder rate. Typi­sche Wer­te sind 44,1 kHz (CD), 48 kHz (wird in der Film­welt viel ver­wen­det), 96 kHz, 192 kHz etc. Dabei bedeu­tet zum Bei­spiel 44,1 kHz, dass 44100 mal pro Sekun­de der Aus­schlag der Wel­len­form gemes­sen, also abge­tas­tet wird. Eine beson­de­re Rol­le spielt hier die soge­nann­te Nyquist-Fre­quenz, ein Wert, der die mini­ma­le Abtast­ra­te dar­stellt, mit der ein ana­lo­ges Signal gemes­sen wird, damit bei der Wie­der­ga­be des Signals die resul­tie­ren­de Kur­ve ohne Alia­sing (also die inkor­rek­te Berech­nung der Wer­te auf­grund feh­len­der Daten) wie­der­ge­ge­ben wer­den kann. Men­schen kön­nen unge­fähr zwi­schen 20 Hz und 20000 Hz hören, für die voll­stän­di­ge Wie­der­ga­be sol­cher Signa­le wären also min­des­tens 40000 Hz Abtast­ra­te nötig (damit kann ein voll­stän­di­ger Zyklus einer Sinus­wel­le bei 20 kHz kor­rekt wie­der­her­ge­stellt wer­den). Bei den 44,1 kHz wie bei einer CD liegt die Nyquist-Fre­quenz bei 22050 Hz, also außer­halb des hör­ba­ren Berei­ches – Ziel erreicht! (Bei der Audio-Bear­bei­tung kön­nen aller­dings durch Effek­te Ver­schie­bun­gen auf­tre­ten, die dann ein Overs­am­pling erfor­dern, also eine höhe­re Rate wäh­rend der Berech­nung als das resul­tie­ren­de Signal.)

Was ist die Abtast­auf­lö­sung (bit depth)?

Die Abtast­auf­lö­sung eines Sys­tems ist die nume­ri­sche Genau­ig­keit der ein­zel­nen Sam­ples. Je mehr nume­ri­sche Wer­te für ein Sam­ple mög­lich sind, des­to höher ist die Abtast­auf­lö­sung. Da Com­pu­ter binär arbei­ten, wird die Abtast­auf­lö­sung in der Regel in “Bits” beschrie­ben. Ein 4‑Bit-Digi­tal­sys­tem hat 16 mög­li­che nume­ri­sche Wer­te für jede Pro­be. Ein 8‑Bit-Sys­tem hat 256 mög­li­che Wer­te. Ein 16-Bit-Sys­tem hat 65.536 mög­li­che Wer­te, und ein 24-Bit-Sys­tem hat 16.777.216 mög­li­che Wer­te. Da die­se Wer­te den “Fein­heits­grad” der Aus­schlag­mes­sun­gen (im Gegen­satz zur Häu­fig­keit bei der Abtast­ra­te), gilt hier: je mehr, des­to bes­ser, da näher am ori­gi­na­len ana­lo­gen Signal.

Denn eine zu nied­ri­ge Abtast­auf­lö­sung ver­schlech­tert die Audio­qua­li­tät durch die Ein­füh­rung von “Quan­ti­sie­rungs­rau­schen”. Quan­ti­sie­rungs­rau­schen ist ein hör­ba­res Arte­fakt, das durch die Run­dungs­feh­ler bei der Ana­log-Digi­tal-Wand­lung ent­steht. Es äußert sich in der Regel in Form eines lei­sen Zisch­ge­räuschs, das dem Geräusch ähnelt, das man in lei­sen Abschnit­ten auf ana­lo­gen Bän­dern und Vinyl hört. Die­ses Geräusch über­deckt sub­ti­le Details im Klang und macht aus­rei­chend lei­se Töne unhörbar.

<- 9. Was ist Clipping? 11. Was ist Dyna­mic Range? ->

 

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.

Sie haben unserer Erklärung zur DSGVO bereits zugestimmt. (Schließen) (Widerrufen)