Archiv Sound, Video, MP3 und Co 8.736 Themen, 38.491 Beiträge

Abtastraten bei der Digitalisierung von Musik

Olaf19 / 21 Antworten / Flachansicht Nickles

Hallo zusammen.

Mal wieder eine theoretische Frage, die mich schon recht lange beschäftigt.
Wenn man Musik in CD-Qualität digital aufnehmen will, benötigt man eine Datenbreite von 16 bit und eine Abtastrate von 44100 Hz = 44,1 kHz. Letzteres ist auf den ersten Blick unverständlich, da das menschliche Ohr nur bis 20 kHz hören kann - und das auch nur in jungen Jahren. Alles, was darüber liegt, ist schon Ultraschall.

Es gilt aber das nach einem schwedischen Physiker benannte "Nyquist-Theorem": Die Abtastrate von Audio-Material muß mindestens bzw. mehr als doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenz des Nutzsignals - also (über) 40 kHz Abtastrate für 20 kHz im Nutzsignal. Sonst kommt es zu sog. "Artefakten" (Störanteilen im Nutzsignal). Bei diesen Artefakten handelt es sich um Spiegelungen von Frequenzen aus dem Ultraschallbereich in den hörbaren Bereich hinein.

Vor einigen Jahren habe ich mit einem AKAI-Sampler recht höhenlastiges Material mit der halben Sampling-Rate, nämlich 22,05 kHz aufgenommen. Und in der Tat: Das Ergebnis klang "muffig", d.h. die Höhen waren in ihrer Klangqualität hörbar beeinträchtigt, obwohl die Abtastrate 10% über der höchsten hörbaren Frequenz gelegen hat.


Herr Nyquist hatte also recht. Nun zu meiner schlichten Frage: Weiß jemand, warum das so ist?
Wie ist diese akustische Fata Morgana - denn um nichts anderes handelt es sich bei diesen Frequenz-Spiegelungen - zu erklären?
Es sollte mich nicht allzu sehr wundern, wenn dieser Thread mit null Antworten im Nickles-Archiv verschwindet - aber einen Versuch ist es mir wert.

Danke schon mal für Eure Antworten.

CU
Olaf19

Abtasttheorem nach Shannon rill
LP-Direktschnitte rill
LP-Direktschnitte Olaf19
Pumbo Olaf19 „Abtastraten bei der Digitalisierung von Musik“
Optionen

Hallo @Olaf.

Also, das mit der Abtastfrequenz hat @rill schon gut erklärt. Zu Deinen Spiegelungen ist zu sagen, dass bei Überschreiten der Nyquist-Frequenz ein Alias-Signal erzeugt wird. Das bedeutet, daß eine virtuelle Kurve auf dem Meßssignal abgegriffen wird. Stell Dir mal eine Sinusschwingung vor und taste mal diese etwas langsamer ab, als sie selbst ist. Was passiert? Du tastest die Kurve stets an einem anderen Punkt ihres "Schwingzustandes" ab (Phase)(quasi mal im Tal, dann etwas weiter gegen 0-Linie, dann etwas über 0-Linie usw.) Liest Du die einzelnen Meßwerte dann aus und visualsiserst sie z.B., so erhälst Du ebenfalls eine Sinusschwingung, die aber sehr viel tieffrequenter als das Originalsignal ist.

HiFi für Fledermäuse?
Das ist eine uralte Diskussion, noch zu Analogzeiten immer gerne geführt (und sollte uns alten Säcken nicht fremd sein (!38!*g* & Glückwunsch noch)). Es ist zwar physiologisch vollkommen korrekt, was Du o. über menschliches Hören geschildert hast, doch sollte man sich mal ansehen, wie weit das Frequenzspektrum versch. Musikinstrumente reicht. Wenn ich es noch richtig weiß, sind Blechbläser besonders "obertonreich" (bis weit über 50 kHz). Diese Frequenzen hört man zwar nicht, sie haben aber einen Einfluß durch Addtions- und Subtraktionsverhalten auf den hörbaren Anteil des Signals und beeinflussen dadurch entscheidend den "Klang" eines Instrumentes. D. h. Aufnahmetechniken, die möglichst weit in diesen Bereich vorstoßen, führen auch zu möglichst natürlichen Abbildungen. Gleiches gilt übrigens auch gerade im Bereich der "Räumlichkeitsanteile" von Audioaufnahmen. Hier spielen auch Additions- und Subtraktionssignale eine wichtige Rolle. Deshalb können übrigens interessanterweise auch ältere Personen mit einem physiologisch eingeschränkten Hörbereich bis 10 - 12 kHz (also so alte Fürze, wie wir) durchaus noch "gute, natürlich klingende" Aufnahmen von "schlechten" unterscheiden, obwohl das Frequenzspektrum beider Aufnahmen weit über ihre maximale Hörfrequenz hinaus reicht!
(Übrigens sind Streichinstrumente rel. obertonarm. Ein Grund, warum gerne Streichinstrumentalaufnahmen zum "Andrehen" schlechteren Eqipments für Demozwecke herangezogen werden!)
Ich kann nur sagen, dass ich hörbar bessere Aufnahmen beim Digitalisieren von Schallplatten erziele, wenn ich mit meiner EWS64 mit 48kHz sample und erst danach in 44,1 kHz konvertiere.

Schwarzes - weisses Vinyl?
Ist auch so eine esotherische HighEnd-Glaubensfrage aus den 70ern. Bisher haben alle, die ich traf, nur den Kopf darüber geschüttelt. Fakt ist, dass die Matritzengüte und Vinylqualität die Aufnahmen beeinflussen. Interessant ist, dass Matritzen ca. 20 000 Pressungen aufgrund mechanischer Beanspruchung aushalten und dann verschlissen sind. Dabei nimmt die Audioqualität der Pressungen kontinuierlich ab. Aus diesem Grund gab es v.a. bei audiophiem Material unterschieldiche "Handelsklassen". Die ersten Pressungen einer neuen Matritze waren für den audiophilen Bereich betsimmt und wurden z.T. auch mit einer größeren Menge Vinyl pro Pressling erstellt. Das waren dann die Scheiben, die man für ein Schweinegeld als "HigEnd-Pressung" im HiFi-Laden bekam. Das Geraffel vom Schluß der Pressung wurde dann als Supersonderangebote in den einschlägigen Läden verramscht. (Deshalb gab es von manchen audiophilen Aufnahmen "limitierte" Auflagen. Nach Erreichen der für eine gewünschet Pressqualität vorgesehenen Anzahl wurde die Matritze ausgesondert)Durch Mythenbildung hinsichtlich Färbung sollte der audiophile Bereich noch etwas angekurbelt werden. Ich denke, dass man Erklärungsbedarf hat, warum man so blöde ist, damals bis zu DM 100.- und mehr für die gleiche, schwarze Scheibe auszugeben, die man auch für DM 18.- bekommen konnte. Wenn das Wunderding aber aus "Zaubervinyl" bestand und dann vielleicht noch weiss war, war man schon etwas "aus dem Schneider"

(Mach doch mal nen Test und sprüh mal auf eine normale Platte weißen Lack drauf. Ich glaub, die klingt dann schlechter!*g*)

Gruß

Pumbo