Hier ist der dreizehnte Teil der Serie “Was ist Klang?” Eine Übersicht über alle Teile findet sich hier.
Standard Sampling Rates
Die Abtastrate eines digitalen Systems ist die Anzahl der Samples pro Sekunde, die zur Darstellung des Tons verwendet werden. Bei Audio-CDs werden zum Beispiel 44.100 Samples pro Sekunde verwendet. Abtastraten werden als “Häufigkeit pro Sekunde” (das ist, was “Frequenz” bedeutet) in Hertz (Hz) gemessen. Die Abtastrate einer Audio-CD kann also als 44.100 Hz oder 44,1 kHz angegeben werden.
Intuitiv könnte man erwarten, dass eine höhere Abtastrate eine bessere Audioqualität ergibt, und diese Intuition ist erst mal richtig. Die Abtastrate wirkt sich auf den “Frequenzgang” des digitalen Systems aus, d. h. auf den Bereich der Frequenzen, die es darstellen kann. Wir sind ja in diesem Beitrag schon mal darauf eingegangen; hier soll es um mehr die Standards gehen.
Digitale Systeme haben keine minimale darstellbare Audio-Frequenz; sie können bis auf 0 Hz heruntergehen. Sie haben jedoch eine maximal darstellbare Frequenz, die durch die Abtastrate bestimmt wird. Die maximal darstellbare Frequenz ist die Hälfte der Abtastrate. Bei einer Abtastrate von 44,1 kHz beträgt die maximal darstellbare Frequenz also 22,05 kHz. Diese maximale Frequenz wird als “Nyquist-Frequenz” bezeichnet (mehr dazu hier).
Die gebräuchlichsten Abtastraten sind 44,1 kHz, 48 kHz, 96 kHz und 192 kHz. Die niedrigste dieser Raten, 44,1 kHz, wird in der Regel für die Verteilung fertiger Mixe bzw. auch für die Veröffentlichung verwendet. Da mit dieser Abtastrate alle für Menschen hörbaren Frequenzen dargestellt werden können, stellt sich vielleicht die Frage, warum man überhaupt eine höhere Abtastrate verwenden sollte.
Oversampling und Prozessorpower
Die Antwort ist, dass höhere Abtastraten nicht nur die Darstellung höherer Frequenzen ermöglichen, sondern auch dafür sorgen, dass bestimmte Audioprozesse besser klingen und weniger klangliche Artefakte aufweisen. Zu diesen Prozessen gehören Entzerrung und Komprimierung, bestimmte Aspekte der Synthese, wie Filterung und Wellenformsynthese, und bestimmte Aspekte des Sampling, wie Repitching. Siehe auch: Oversampling.
Der Nachteil höherer Abtastraten ist, dass sie eine höhere CPU-Auslastung mit sich bringen. Wenn Sie beispielsweise von 48 kHz auf 96 kHz wechseln, können Sie davon ausgehen, dass die meisten Prozesse doppelt so viel CPU-Leistung benötigen, da sie doppelt so viele Samples in der gleichen Zeit verarbeiten müssen. Bei der Speicherung von unkomprimierten Audiofiles verdoppelt sich in diesem Fall natürlich auch der benötigte Speicherplatz.
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