Audio - Vertiefung

Die eigentlichen Audiodaten werden in einem eigenen Format gespeichert, dem sogenannten Codec, welcher wiederum in einem Containerformat eingebettet wird. NÀhere ErlÀuterungen dazu sind in dem Kapitel Video in den Unterabschnitten Containerformat sowie Codec und Kompression zu finden.

Die QualitĂ€t einer Audiodatei ist zu einem großen Teil von der Abtastrate und Abtasttiefe abhĂ€ngig. Die Anzahl der TonkanĂ€le und deren Anordnung werden mittels der Angabe des Tonsystems beschrieben, welche notwendig ist, um die Datei korrekt abzuspielen.

Die Datenmenge von Audiodaten ist nicht nur von der Abtastrate und der Abtasttiefe, sondern auch von der Bitrate abhÀngig. In dem Kapitel Video wird dieser Begriff in dem Unterabschnitt Datenrate erlÀutert.

Abtastrate und Abtasttiefe

Mit analoger Technik kann Ton so aufgenommen werden, wie er physikalisch auftritt, nĂ€mlich als durchgĂ€ngige Schallwelle. Um dieses Signal zu digitalisieren muss es in bestimmten Zeitintervallen gemessen und gespeichert werden. Die Zeitintervalle, also die HĂ€ufigkeit, in der das Signal gemessen wird, wird als Abtastrate bezeichnet. Je kleiner das Zeitintervall, desto grĂ¶ĂŸer die Abtastrate und desto mehr entspricht das digitale Signal dem analogen Signal. Die Abtastrate wird meist in Kilohertz (kHz) angegeben.

Wie genau der gemessene und gespeicherte Wert dann dem ursprĂŒnglichen Signal entspricht, hĂ€ngt von der Messgenauigkeit ab. Diese Messgenauigkeit wird durch die Anzahl der Bits bestimmt und wird als Abtasttiefe bezeichnet. Sie ist vergleichbar mit der Farbtiefe, die in dem Kapitel ĂŒber Rastergrafiken ab Seite \pageref{RG_Farbtiefe} beschrieben wird. Je grĂ¶ĂŸer die Abtasttiefe, desto feiner kann das Signal gemessen werden und die ursprĂŒngliche TonqualitĂ€t reproduziert werden.

Eine höhere Abtastrate und eine grĂ¶ĂŸere Abtasttiefe fĂŒhren zu einer originalgetreueren digitalen ReprĂ€sentation des Signals.

Der gemessene Wert des Signals kann zwischen zwei Werten der durch die Messgenauigkeit vorgegebenen Messskala liegen, weshalb dieser auf den nÀchstliegenden Wert gerundet werden muss. Dieser Vorgang wird als Quantisierung bezeichnet.

audio_abtastrateAbtasttiefe.png

Die Abtastung und Quantisierung eines Schallsignals. Das Schallsignal (blau) wird in einem vorgegebenen Intervall (senkrechte Linien) gemessen. Der gemessene Wert wird auf den nÀchstgelegenen Wert der durch die Abtasttiefe vorgegebenen Skala (horizontale Linien) quantisiert (Kreuze), weshalb die digitale ReprÀsentation des Signals leicht abweicht.
Die Abtastung und Quantisierung eines Schallsignals. Das Schallsignal (blau) wird in einem vorgegebenen Intervall (senkrechte Linien) gemessen. Der gemessene Wert wird auf den nÀchstgelegenen Wert der durch die Abtasttiefe vorgegebenen Skala (horizontale Linien) quantisiert (Kreuze), weshalb die digitale ReprÀsentation des Signals leicht abweicht.

Puls-Code-Modulation (PCM) bezeichnet das Abtasten eines Signals in einer vorgegebenen Abtastrate und die anschließende Quantisierung des gemessenen Wertes. Die lineare Puls-Code-Modulation verwendet dabei einen immer gleich groß bleibenden Wertebereich, also immer die gleiche Messskala fĂŒr die abgetasteten Werte.

TonkanÀle und Tonsysteme

Bei der Wiedergabe von Audiodateien, beispielsweise ĂŒber Kopfhörer, besteht die Möglichkeit Töne nur auf einem der beiden Hörer auszugeben, um einen rĂ€umlichen Schalleindruck zu erzeugen. DafĂŒr werden technisch die in der Audiodatei gespeicherten TonkanĂ€le (Tonspuren) verwendet und an die unterschiedlichen AusgabegerĂ€te geleitet, wie etwa an den linken und den rechten Kopfhörer.

In einer Audiodatei können eine, zwei oder noch mehr Tonspuren enthalten sein. Dabei kann die intendierte Anordnung der Lautsprecher je nach Anzahl der KanÀle variieren. Bei einer Tonspur wird davon ausgegangen, dass sich das AusgabegerÀt vor dem Hörer befindet und bei zwei Tonspuren von zwei AusgabegerÀten links und rechts vom Hörer. Ab drei KanÀlen sind mehr als zwei Anordnungen möglich, weshalb die Benennung des Tonsystems oder eine Angabe zur Anordnung notwendig wird.

Letzte Änderung: 13. September 2016