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Digitale Audiotechnik im Überblick – ein Leitfaden von A bis Z

Finden Sie einige Begriffe und Formulierungen zur Beschreibung von Audiogeräten eher verwirrend? Wir haben einen übersichtlichen Leitfaden erstellt, der Ihnen helfen wird.


Grundlagen: So werden digitale Audiosignale aufgezeichnet

Da Klänge aus der realen Welt ständig variieren, stellen digitale Audioaufnahmen immer eine Annäherung an den kompletten Klangbereich aus dieser Welt dar. Fortschritte in der Aufnahmetechnologie erweitern jedoch kontinuierlich den Bereich sowie die Präzision von Klängen, die digital aufgezeichnet werden können.

Erfolgt eine digitale Aufnahme anhand einer analogen Quelle – wie Livekonzert oder Musiker im Tonstudio – wird der Ton in regelmäßigen Abständen abgetastet. Die Amplitude des Tons wird als Zahl aufgezeichnet, indem eine digitale Aufnahme der analogen Audioquelle als Abfolge einzelner Zahlen erzeugt wird.

Wie häufig der analoge Originalton von der digitalen Aufnahme abgetastet wird, ist abhängig von der Sampling-Frequenz sowie der Bit-Tiefe (wie viele Samples pro Sekunde erfasst werden und wie viele Informationen jedes Sample enthält).

Digitale Audiosignale aufzeichnen und speichern

Sobald digitale Audiosignale aufgezeichnet wurden, können sie in mehreren verschiedenen Formaten gespeichert werden. Jedes Format hat eine bestimmte Klangqualität, die mit der Größe der erstellten digitalen Datei zusammenhängt: Für kleine Musikwiedergabegeräte z. B. waren Aufnahmen von extrem hoher Qualität noch nie sehr praktisch.

Da die digitale Speicherung immer einfacher und zugänglicher wird dank tragbarer Geräte, die sich durch Speicherkapazitäten von mehreren Gigabytes auszeichnen, werden digitale Audiomedien sehr hoher Qualität zu einer praktischen Realität für Millionen von Menschen.

Ein Leitfaden zu Audiofunktionen von A bis Z

5.1-Kanal
7.1-Kanal
Analoge Aufnahme
Bit-Tiefe
Codec
Komprimierung
Digitale Aufnahme
Dolby Digital
Dolby True HD
DSD
DSEE HX
DTS Digital Surround
DTS Master Audio
Hi-Res Audio
LDAC
LFE
Verlustfreie Formate
Verlustbehaftete Formate
LPCM
S-Master HX
SA-CD
Sampling-Frequenz
SBCs
Subwoofer
Surround-Sound
Hochskalierung

5.1-Kanal

Das 5.1-Kanal-System bietet Surround-Sound und sorgt so für ein Kinoerlebnis. Fünf Lautsprecher und ein Subwoofer werden rund um den Zuhörer aufgestellt, wobei jeder einen anderen Kanal empfängt:

  1. Zwei Frontkanäle
  2. Ein Front-Center-Kanal
  3. Zwei Surround-Kanäle
  4. Ein „Low Frequency Effects (LFE)“-Kanal

Der Subwoofer, der den LFE-Kanal empfängt, kann an einer beliebigen Stelle im Raum platziert werden. Verglichen mit einem Surround-Sound-System ohne Subwoofer wird hier Platz gespart: Da alle niedrigen Frequenzen an den Subwoofer gesendet werden, können die anderen Lautsprecher kleiner sein, da sie keinen Bass erzeugen müssen. Siehe auch 7.1-Kanal

7.1-Kanal

Ein 7.1-Kanal-Surround-Sound-System umfasst 7 Lautsprecher und einen Subwoofer. Es ist dem 5.1-Kanal-System ähnlich, verwendet aber zusätzlich zwei Back-Surround-Kanäle.

Analoge Aufnahme

Bei einer analogen Aufnahme wird der Originalton gespeichert, indem ein physisches Medium wie ein Magnettonband oder eine Schallplatte verändert wird. Darin besteht der Unterschied zu einer digitalen Aufnahme.

Bit-Tiefe

Die Bit-Tiefe einer digitalen Aufnahme legt fest, wie viele Ziffern verwendet werden, um jedes Sample des analogen Audiosignals zu speichern. Die standardmäßige Bit-Tiefe für eine Audio-CD beträgt 16 und die Sampling-Frequenz 44,1 kHz – das bedeutet, dass 44.100 Samples pro Sekunde erfasst werden und jedes Sample Informationen von 16 Bit enthält. Im Allgemeinen steht eine höhere Bit-Tiefe für eine bessere Klangqualität, aber auch für eine größere Dateigröße

Hi-Res Audio hat eine Bit-Tiefe von mindestens 24 Bit und eine Sampling-Frequenz von 96 kHz oder höher.

Codec

Wenn Töne digital sind, laufen sie durch einen Codierer/Decoder oder kurz Codec. Dabei handelt es sich um Software oder Hardware, die analoge Audiosignale in ein digitales Format umwandelt, das elektronisch gespeichert werden kann. Wenn die Audiosignale dann wiedergegeben werden, decodiert der Codec die digitale Datei, um Töne zu erzeugen.

Jeder Audiocodec verwendet eine andere Technik, um analoge Signale zu codieren. Daher weisen sie verschiedene Vor- und Nachteile hinsichtlich Speicherung und Tonwiedergabe auf.

Komprimierung

Bei einer digitalen Audioaufnahme können sehr große Dateien entstehen, was die praktische Nutzung der Technologie einschränkt – z. B. kann ein digitales Musikwiedergabegerät nur eine begrenzte Anzahl an Songs speichern. Aus diesem Grund nutzen die meisten Audiodateiformate eine Form der Komprimierung, die bestimmte Audioinformationen herausnimmt, um die Größe der gespeicherten Datei zu reduzieren.

Die Art und Weise, wie der Ton komprimiert und bei der Wiedergabe wieder dekomprimiert wird, beeinflusst die Qualität des zu hörenden Tons. Dateiformate, bei deren Speicherung Informationen verloren gehen, werden als verlustbehaftet bezeichnet. Dateiformate, die alle Audioinformationen bewahren oder bei der Wiedergabe wiederherstellen können, werden als verlustfrei bezeichnet.

Digitale Aufnahme

Im Gegensatz zur analogen Aufnahme wird bei der digitalen Aufnahme der Ton in eine Zahlenreihe umgewandelt, die elektronisch gespeichert (z. B. auf einer CD oder einer Festplatte) und dann bei der Wiedergabe wieder in Ton umgewandelt werden kann. MP3 ist ein gängiges digitales Dateiformat.

Dolby Digital

Ein verlustbehaftetes Standardaudioformat, welches für DVDs und als Grundformat für Blu-Ray verwendet wird. Obwohl es ein verlustbehaftetes Format ist, ist seine Qualität gut genug, um in Kinos eingesetzt werden zu können. Im Vergleich zum DTS Digital Surround ist die Klangqualität niedriger, jedoch sind die Dateien dank der höheren Komprimierungsrate kleiner und der Einsatz von Dolby Digital ist daher weiter verbreitet.

Dolby True HD

Ein verlustfreies Audiokomprimierungsformat, ähnlich wie das Format DTS Master Audio. Beide werden als optionale Audioformate für Blu-Ray-Discs verwendet.

DSD (Direct Stream Digital)

Direct Stream Digital (DSD) ist eine digitale Aufnahmetechnik mit einer extrem hohen Sampling-Frequenz, die weit über der von Hi-Res Audio liegt und 64- bis 128-mal höher als die von Audio-CDs ist. Für einige Tontechniker kommt diese digitale Datei der ursprünglichen analogen Audioquelle am nächsten. Bestimmte Sony Hi-Res Audio-Modelle können ebenso DSD-Audioformate wiedergeben.

DSEE HX

Digital Sound Enhancement Engine (DSEE) HX ist die einzigartige Hochskalierungstechnologie von Sony. Wird digitales Audiomaterial in einem komprimierten Format wiedergegeben, ersetzt DSEE HX verloren gegangene hohe Frequenzen in Echtzeit und liefert eine fast hochauflösende Klangqualität. Sämtliche von DSEE HX-Geräten wiedergegebene Audiodateien werden optimiert, so dass Sie sich fühlen, als seien Sie mitten im Geschehen, z. B. im Tonstudio oder beim Konzert.

DTS Digital Surround

Ein verlustbehaftetes Standardaudioformat, welches für DVDs und als Grundformat für Blu-Ray verwendet wird. Im Vergleich zu Dolby Digital ist die Klangqualität von DTS Digital Surround höher, jedoch ist dieses Format nicht so weit verbreitet, da es größere Dateien erzeugt.

DTS Master Audio

Ein verlustfreies Audiokomprimierungsformat, ähnlich wie das Format Dolby True HD. Beide werden als optionale Audioformate für Blu-Ray-Discs verwendet.

Hi-Res Audio

High Resolution Audio bezieht sich typischerweise auf digitale Aufnahmen mit einer Sampling-Frequenz von 96 kHz/24 Bit oder höher. Dies liefert eine Klangqualität, die deutlich besser als die von CD- oder MP3-Aufnahmen ist – das standardmäßige CD-Audioformat hat eine Sampling-Frequenz von 44,1 kHz/16 Bit.

Das Hi-Res Audio-Logo auf Sony Produkten weist darauf hin, dass die Produkte für maximale High Resolution Audio-Klangleistung entwickelt wurden. Sie können ein vollständiges Sony Hi-Res Audio-System einrichten – von tragbaren Musikwiedergabegeräten bis Kopfhörer, Lautsprecher sowie komplette Heimkinosysteme.

Erfahren Sie mehr über Hi-Resolution Audio

LDAC

LDAC ist ein Audio-Codec von Sony, mit dem Sie Ihre Musik in hoher Klangqualität kabellos per Bluetooth-Verbindung genießen können.

Wenn Audioinformationen über Bluetooth übertragen werden, wird dabei normalerweise der standardmäßige Bluetooth-SBC-Codec verwendet, was zu Qualitätsverlusten führen kann. LDAC überträgt dreimal so viele Daten wie der SBC-Codec, bewahrt eine hohe Qualität über Bluetooth und bietet Ihnen so ein verbessertes kabelloses Hörerlebnis Ihrer Musik.

LFE

Ein Low-Frequency Effects (LFE)-Kanal ist eine einzelne Audiospur, die für tiefe Töne zwischen 3 Hz und 120 Hz verwendet wird – beispielsweise für tiefe, dumpfe Soundeffekte in Filmen. In einem Surround-Sound-System wird dieser Kanal normalerweise an den Subwoofer gesendet.

Verlustfreie Formate

Verlustfreie Audioformate speichern digitale Audioinformationen so, dass entweder alle digitalen Originalinformationen bewahrt oder bei der Wiedergabe wiederhergestellt werden. Zu den verlustfreien Audioformaten zählen:

  1. DSD (DFF)
  2. DSD (DSF)
  3. WAV
  4. AIFF
  5. FLAC
  6. ALAC

Verlustbehaftete Formate

Verlustbehaftete Audioformate löschen Informationen der digitalen Originalaufnahme, um Platz zu sparen, und bewahren gleichzeitig bei der Wiedergabe der Aufnahme die bestmögliche ursprüngliche Klangqualität. Jedes Format schafft ein anderes Gleichgewicht zwischen der Komprimierungund dem Erhalt der Informationen, um Platz zu sparen und die Klangqualität zu bewahren.

Zu den verlustbehafteten Audioformaten zählen:

LPCM

Linear Pulse Code Modulation (LPCM) ist die Basis der digitalen Tonaufnahme. Ein analoges Signal wird in regelmäßigen Abständen abgetastet und seine Amplitude wird als Punkt auf einer digitalen Skala gespeichert. Da keine Verarbeitung oder Komprimierung der Daten stattfindet, kann die Klangqualität so hoch sein wie bei professionellen Studio-Masteraufnahmen – da dabei jedoch große Dateien erzeugt werden, eignet sich LPCM nicht für den täglichen Gebrauch.

Die Sampling-Frequenz bestimmt die Präzision des ursprünglichen digitalen Datenstroms

S-Master HX

Die digitale Verstärkertechnologie von Sony wurde speziell für Hi-Resolution Audio entwickelt, um Störungen und Rauschen in größeren Frequenzbereichen zu reduzieren. Da S-Master digitale Signale direkt verstärkt – anstatt sie zuerst in analoge Signale umzuwandeln – wird die Reinheit der ursprünglichen Signale bewahrt, was für eine originalgetreuere Wiedergabe sorgt.

SA-CD

Super Audio CD ist ein Aufnahmeformat, das von Sony entwickelt wurde, um Töne im DSD-Format aufzuzeichnen, die den Dynamikbereich einer CD übertreffen. Während der Dynamikbereich von Standard-Audio-CDs 96 dB beträgt, liegt der von SA-CDs bei 120 dB. Die Sampling-Frequenz von SA-CDs beträgt 2,8 MHz und ist somit 64-mal so hoch wie die von Standard-CDs.

Anders als normale Audio-CDs, unterstützen SA-CDs den 5.1-Kanal-Surround-Sound sowie den 2-Kanal-Ton (Stereo). SA-Audio-CDs sind zu Zwecken des Kopierschutzes verschlüsselt, d. h., sie können über analoge, HDMI- oder i-Link-Ausgabekabel, aber nicht über optische oder Koaxialkabel, wiedergegeben werden.

Sampling-Frequenz

Bei einer digitalen Aufnahme anhand einer analogen Quelle stellt die Sampling-Frequenz das Zeitintervall zwischen den Samples dar. Je höher diese ist, desto weniger Informationen werden ausgelassen. Audio-CDs z. B. haben eine standardmäßige Sampling-Frequenz von 44,1 kHz, was bedeutet, dass 44.100 Samples pro Sekunde erfasst werden.

Allgemein gilt: Je höher die Sampling-Frequenz, desto besser die Klangqualität der Aufnahme. Hi-Res Audio hat eine Sampling-Frequenz von 96 kHz oder höher und eine Bit-Tiefe von mindestens 24 Bit.

SBC

Der standardmäßige Audio-Codec zur Übertragung digitaler Audiosignale über Bluetooth. Da der SBC eher für die effiziente Nutzung der Bandbreite als für eine hohe Klangqualität entwickelt wurde, eignet er sich weniger zur Übertragung qualitativ hochwertiger Audiosignale. Der LDAC von Sony enthält dreimal so viele Daten wie der SBC und ermöglicht so die Übertragung von hochwertigen Audiosignalen über Bluetooth.

Subwoofer

Bei einem 5.1-Kanal- oder 7.1-Kanal-Surround-Sound-System ist der Subwoofer ein Lautsprecher, der wie der spezielle LFE-Kanal ausschließlich niederfrequente Töne erzeugt. Da unser Gehör die Richtung, aus der niederfrequente Töne kommen, nicht so einfach bestimmen kann, kann der Subwoofer an einer beliebigen Stelle im Raum platziert werden.

Da alle niedrigen Frequenzen an den Subwoofer gesendet werden, können die anderen Lautsprecher kleiner sein – so nimmt das gesamte System weniger Platz in Anspruch.

Surround-Sound

5.1- sowie 7.1-KanalSurround-Sound-Systeme senden einzelne Audiokanäle an die Lautsprecher, welche um den Zuhörer herum platziert werden und bei diesem so für ein verbessertes Hörerlebnis sorgen. Die Zahl „.1“ verweist auf die Verwendung eines Subwoofers als zusätzlicher niederfrequenter Lautsprecher.

Hochskalierung

Wird eine digitale Audioaufnahme in einem verlustbehafteten Format wiedergegeben, können einige „Lücken“ im Originalton gefüllt werden, indem mathematisch abgeschätzt wird, wo sich die Originalinformation befunden hätte. Diese Technik wird als „Hochskalierung“ bezeichnet, da sie Aufnahmen niedriger Qualität zu hochwertigen Aufnahmen verbessern kann.

Der einzigartige DSEE HX-Algorithmus von Sony verbessert die Qualität vorhandener Audioquellen zu nahezu Hi-Resolution Audio-Qualität.