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Analoge und digitale Tonaufnahmen: Überlegungen und Vergleiche

Analoges und digitales Audio

In der Abbildung: links ist die schematische Darstellung der Welle des analogen Signals und rechts (der gepunktete Teil) die des digitalen Signals. Damit soll die Vorstellung vermittelt werden, dass die Definition der Schallwelle im Digitalen als eine Reihe von Informationen erscheint, die sich auf ein Intensitätsniveau beziehen, diskontinuierlich und mehr oder weniger dicht beieinander liegen und durch Punkte dargestellt werden. Erhöht man die Anzahl der Punkte (und damit die Auflösung des digitalen Systems), so verschmelzen die Informationen zu einer kontinuierlichen Linie, die von der analogen nicht mehr zu unterscheiden ist. Auf die gleiche Weise wollen wir die (nicht ganz zutreffende) Vorstellung nahelegen, dass im analogen System die Definition stattdessen als eine durchgehende Linie dargestellt werden kann, die das Ergebnis der Verbindung von unendlich vielen Punkten ist.

In der Abbildung: links ist die schematische Darstellung der Welle des analogen Signals und rechts (der gepunktete Teil) die des digitalen Signals. Damit soll die Vorstellung vermittelt werden, dass die Definition der Schallwelle im Digitalen als eine Reihe von Informationen erscheint, die sich auf ein Intensitätsniveau beziehen, diskontinuierlich und mehr oder weniger dicht beieinander liegen und durch Punkte dargestellt werden. Erhöht man die Anzahl der Punkte (und damit die Auflösung des digitalen Systems), so verschmelzen die Informationen zu einer kontinuierlichen Linie, die von der analogen nicht mehr zu unterscheiden ist. Auf die gleiche Weise wollen wir die (nicht ganz zutreffende) Vorstellung nahelegen, dass im analogen System die Definition stattdessen als eine durchgehende Linie dargestellt werden kann, die das Ergebnis der Verbindung von unendlich vielen Punkten ist.


Unversöhnt ist die anhaltende Debatte zwischen den Befürwortern deranalog und die der digital.

Wenn es eine Referenz sein kann, zitiere ich gerne die Meinung eines Musikers, der als einer der größten Dirigenten aller Zeiten gilt: Herbert von Karajan, der bereits in den 1980er Jahren die absolute Überlegenheit der Digitaltechnik bei der Wiedergabe der unendlichen klanglichen und dynamischen Nuancen eines großen Symphonieorchesters betonte.

Bezogen auf die absolute Qualität macht die Frage jedoch wenig Sinn, da digitale und analoge Audioverfahren einfach unterschiedlich sind und beide ihre Vor- und Nachteile haben.

Durch einen einfachen direkten Vergleich zwischen den beiden Welten können wir, wie wir noch sehen werden, etwas mehr feststellen.

Bevor wir fortfahren, möchten wir betonen, dass neben dem Qualitätsvergleich auch die digitalen Bedienelemente des DAW wird uns einige unbestreitbare praktische Vorteile bieten, die in der analogen Umgebung nicht zu erreichen sind:

  • deutlich niedrigere Anschaffungskosten
  • kein Verschleiß und keine Wartungszeit und -kosten
  • Einsparung von Studiofläche
  • reduzierte Anschlusszeiten und keine Verkabelung erforderlich
  • geringeres Risiko von Fehlfunktionen, die durch einen einfachen Neustart behoben werden können
  • Möglichkeit, unendlich viele "Instanzen" desselben Plugins in derselben Arbeitssitzung zu replizieren (z. B.: ich kaufe 1 und verwende 100 gleichzeitig)
  • Speicherung von unendlichen Einstellungsspeichern

High Definition Digital

Vergleich von Definition und Dynamik während der Aufnahme

Beginnen wir mit einem Vergleich zwischen analog und digital anhand von zwei sehr wichtigen Parametern, nämlich Definition und Dynamik, die bei Mehrspuraufnahmen und bei der Masterproduktion zu finden sind.

Lassen Sie mich jedoch zunächst einige Klarstellungen vornehmen:

Es ist notwendig, mit der "absoluten" Vorstellung aufzuräumen, dass das analoge Verfahren keine "Auflösung" oder "Definition" begrenzter Art hat, wie hoch sie auch sein mag. Die angebliche "Kontinuität der magnetischen Information" des analogen Bandes ist eine abstrakte Idee, die im Gegensatz zur digitalen Methode nur eine begriffliche Bedeutung hat, da sie keine reale Entsprechung hat. Tatsächlich besteht das Eisenoxid, das die magnetische Speicherung von Toninformationen ermöglicht, aus mikroskopisch kleinen Körnchen, deren Größe in der Tat ein "Auflösungsmaß" ist, und zwar auf eine andere, aber analoge Weise wie beim digitalen Verfahren.

Die empirische Demonstration des Einflusses des oben genannten kann durch den Vergleich der Ergebnisse, die mit verschiedenen Laufgeschwindigkeiten des Magnetbandes erhalten werden können, gesehen werden: höhere Geschwindigkeiten, in der Tat, verbessern die Linearität der Antwort vor allem bei hohen Frequenzen, sowie spürbar verbessern die allgemeine Wiedergabetreue; dies geschieht, weil mit jeder Verdoppelung der Geschwindigkeit, die Anzahl der magnetischen Informationen von der Kassette gelesen wird verdoppelt; das ist etwas analog zu dem, was in der digitalen Domäne mit der Verdoppelung der Abtastfrequenz passiert.

Die analoge "Definition" verhält sich jedoch anders als die digitale, da die Speicherung der magnetischen Informationen nicht so schematisch erfolgt wie bei der digitalen: Eine Verringerung der Bandlaufgeschwindigkeit entspricht einer Verringerung der nichtlinearen Klangtreue, was zu einer Verformung des Klangs führt, der aber immer noch "hörbar" und nicht "körnig" bleibt und auch bei hohen Frequenzen "abwesend" ist, wie es bei der digitalen durch eine Verringerung der Abtastfrequenz auf nur 24 Khz oder sogar 12 Khz der Fall wäre.

Bei der Digitaltechnik mit Abtastfrequenzen ab 44,1 Khz aufwärts gewinnt der Vergleich der Wiedergabetreue zwischen den beiden Systemen jedoch an praktischer Bedeutung.

MASTERSTUDIENGANG PRODUKTION

ANALOG

A Meister eingraviert in analoges Stereoband mit 1/2 Zoll Breite bei hoher Geschwindigkeit (30 IPS), also 1/4 Zoll für jede Monospur), liefert hervorragende Ergebnisse in Bezug auf die Definition und gute Ergebnisse im Bereich der Dynamik.

N.B..

30 IPS = 30 Zoll pro Sekunde = ca. 76,2 cm pro Sekunde

Ampex 456 Grand Master Band, eines der beliebtesten analogen Mastering-Bänder

Ampex 456 Grand Master Band, eines der beliebtesten analogen Mastering-Bänder

DIGITAL

Um eine andere Ebene der Definition zu erreichen, die jedoch mit der oben genannten vergleichbar ist, ist es notwendig Muster digital unter 24 Bits mit einer Frequenz von 96 Khz.

Auf diese Weise werden im digitalen Bereich sehr ähnliche Ergebnisse in Bezug auf die Definition erzielt, die jedoch aufgrund des größeren dynamischen Raums, der durch die Bittiefe bestimmt wird, in Bezug auf die Dynamik deutlich besser sind.

Detail der Kopfbaugruppe eines 24-Spur-Analogschreibers

Detail der Kopfbaugruppe eines 24-Spur-Analogschreibers

MEHRSPURAUFNAHME

ANALOG 

Sehr gute Ergebnisse, wenn auch etwas weniger in Bezug auf Dynamik und Definition, lassen sich auch erzielen, wenn man bei der analogen Mehrspuraufnahme auf 2-Zoll-Magnetband (24 Spuren auf 2 Zoll = 1/12 eines Zolls für eine Monospur) mit einer Geschwindigkeit von 15 IPS sehr sorgfältig und fachkundig arbeitet (eine Geschwindigkeit, die nicht immer verwendet wurde, da die Geschwindigkeit von 7,5 IPS häufiger bevorzugt wurde, um bei der Größe des 50% die sehr beträchtlichen Kosten für Magnetbänder dieses Typs zu sparen). .

Durch die Verringerung der Geschwindigkeit wurden die Schärfe und insbesondere der dynamische Raum in Bezug auf das Signal-Rausch-Verhältnis verringert.

Bei solchen Systemen nimmt das Übersprechen, das durch das Zusammentreffen von Spuren auf dem Band verursacht wird, im Vergleich zu dem weniger bedeutenden Übersprechen auf dem Masterband zu; es gibt jedoch  hält sich auf einem guten Niveau.

Um den Rauschpegel relativ niedrig zu halten und den effektiven dynamischen Raum zu vergrößern, werden häufig Verfahren zur Rauschunterdrückung eingesetzt, und wenn möglich, besteht die Tendenz, den Aufnahmepegel bis zu den höchsten Werten der vom digitalen Band erträglichen Toleranz zu steigern, was dem Klang eine durch fortschreitende Sättigung hervorgerufene Färbung verleiht, die in der Lage ist, seinen harmonischen Inhalt zu verändern und in gewissem Sinne zu bereichern, was oft als Vorteil angesehen wird, aber nicht immer.

Eine Methode zur Verringerung des Übersprechens besteht darin, die Seitenbänder des Bandes für die empfindlicheren Quellen zu verwenden und auch zu vermeiden, dass sie neben anderen Quellen mit hoher Energie und ähnlichem Frequenzbereich platziert werden (z. B. wurde es manchmal verwendet, die Spuren 01, 02 und 03 des 24-Spur-Recorders für die HH und die Becken zu verwenden, Spur 04 leer zu lassen und von der nächsten Spur aus mit den energiereicheren Quellen wie der Kleinen Trommel, dem Bass usw. fortzufahren.

DIGITAL 

Im Bereich der reinen Definition, d. h. bei digitaler Aufzeichnung mit 24 Bit - 48 Khz, könnte man argumentieren, dass die Ergebnisse etwas schlechter sind als bei analoger Aufzeichnung mit 15 IPS oder etwas besser, wenn sie mit 7,5 IPS aufgezeichnet werden.) 

Bei 96-KHz-Mehrspur-Sessions wird die digitale Technik die analoge in der Wahrnehmung der Definition übertreffen.

In Bezug auf die Dynamik sind 24-Bit- oder noch mehr Digitalformate deutlich überlegen, da sie dank des nahezu rauschfreien Dynamikbereichs einen "entspannteren" Umgang mit den Pegeln bei der Audiomanipulation ermöglichen.

Digitales Übersprechen ist nicht oder fast nicht vorhanden, da es nur bei der A/D-Wandlung und nur bei der gleichzeitigen Aufzeichnung mehrerer Spuren auftreten kann.

Die digitale Technik ist naturgemäß bei jedem Aufnahmepegel linear und bietet daher nicht die Möglichkeit, eine progressive Sättigung in Abhängigkeit von den Aufnahmepegeln zu erzeugen (was auch einen kreativen Wert haben kann).

Im Gegenzug bietet sie eine bessere Klangtreue, d. h. eine bessere Übereinstimmung mit dem aufgenommenen Originalklang.

Probenahme

Die Abtastung mit 48 Khz löste einige der anfänglichen Probleme mit 44,1 Khz; später wurde die Abtastung mit 96 Khz im Produktionsprozess weiter optimiert. 

Viele Toningenieure sind jedoch der Meinung, dass der Vorteil von 192 oder 384 Khz Sampling eher virtuell als real ist: Solche Systeme würden nur einen geringen oder gar keinen nennenswerten Vorteil bieten, während sie dem System sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Verarbeitung viel Energie entziehen.

Andererseits hat die Verwendung von 88,2-KHz- und 96-KHz-Dateien ihre Berechtigung, vor allem in den Phasen der Audiomanipulation, während sie für Endbenutzerdateien ein Overkill sein kann.

Oben sehen Sie eine freie schematisch-konzeptionelle Darstellung der analogen Definition einer Sinuswelle, dargestellt durch eine schwarze Linie (in Wirklichkeit ist die absolute Kontinuität der Linie eher virtuell als real) im Vergleich zu ihren digitalen Kopien, die mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen abgetastet wurden. Es ist offensichtlich, dass durch die Verdoppelung der Frequenz eine größere Anzahl von Koordinaten in Bezug auf die verschiedenen Intensitäts- und Polaritätsebenen der Welle in der Raumzeit definiert werden kann. Dies führt zu einer getreueren Rekonstruktion der ursprünglichen Sinuswelle.

Oben sehen Sie eine freie schematisch-konzeptionelle Darstellung der analogen Definition einer Sinuswelle, dargestellt durch eine schwarze Linie (in Wirklichkeit ist die absolute Kontinuität der Linie eher virtuell als real) im Vergleich zu ihren digitalen Kopien, die mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen abgetastet wurden. Es ist offensichtlich, dass durch die Verdoppelung der Frequenz eine größere Anzahl von Koordinaten in Bezug auf die verschiedenen Intensitäts- und Polaritätsebenen der Welle in der Raumzeit definiert werden kann. Dies führt zu einer getreueren Rekonstruktion der ursprünglichen Sinuswelle.

Bits und Dynamik

Wir können den nützlichen dynamischen Raum besser bewerten.

Digitale Systeme bei 16 Bits bieten eine Bereich von 96 dbgleich oder leicht unter der professionellen analogen Technik, die in der Spitze, dank der großen Toleranz des magnetischen Mediums, einige db mehr liefern kann.

Dieser Vorteil der analogen Aufzeichnung ist jedoch nur theoretisch, da der Rauschpegel bei der analogen Aufzeichnung höher ist und der Dynamikbereich im unteren Bereich um mehrere Dutzend dB verringert wird.

Signal-Rausch-Verhältnis

Kurz gesagt, die besten professionellen analogen Geräte sind in der Lage, einen bestimmten Klang zu reproduzieren. Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-Rausch-Verhältnis), die je nach Qualität des Bandes und des Aufnahmegeräts, der Breite des Magnetstreifens des Bandes und der Laufgeschwindigkeit zwischen 55 db und 73 db schwankt.

Mittels Schaltkreisen Dolbydie vor allem während der Mehrspuraufnahme aber manchmal auch während der Mastering auf Stereospurdie Signal-Rausch-Verhältnis konnte um etwa 10-12 db erhöht werden, was zu einer nutzbaren Dynamik von bis zu 85 db führt, was beachtlich ist, aber immer noch unter der von digitalen 16-Bit-Systemen liegt. 

Einführung von 24-Bit

Mit der Einführung der 24-Bit-Technologie machte die digitale Audioproduktion einen großen Schritt nach vorn.

Jedes einzelne Bit kann in der Tat 6 db Dynamikumfang kodieren, was bedeutet, dass wir mit 24 Bit 48 db mehr Dynamikumfang im Vergleich zu den 96 db des 16-Bit-'Systems' haben, also insgesamt 144 nützliche db.

Auf diese Weise war es möglich, praktisch jedes Hintergrundrauschen, das durch den Abtastprozess selbst verursacht wird, zu eliminieren (abgesehen von Unvollkommenheiten in den A/D-Wandlern, die von der Qualität abhängen), was es uns ermöglichte, mit deutlich niedrigeren Pegeln als üblich zu arbeiten, auch um jegliches Risiko eines versehentlichen Clippings zu vermeiden und unerwünschte Sättigungseffekte zu verhindern.

Weitere Vorteile ergaben sich mit der Einführung von 64-Bit-Daw und Fließkomma-Kodierung.

Solche Systeme wären zwar mit einem theoretisch hohen Dynamikbereich ausgestattet, müssten sich aber immer noch mit 24-Bit-A/D- und D/A-Wandlungssystemen auseinandersetzen.

Dies führt also nicht zu einer nennenswerten Steigerung der Qualität oder der Dynamik in der produzierten Datei, sondern optimiert vielmehr die Handhabung der Dynamik während der Audioverarbeitung, um

  • Vermeiden Sie Clipping beim Rendern
  • Deutliche Reduzierung der bei der Signalverarbeitung erforderlichen numerischen Rundungsfehler
  • es der Daw und den 32- oder 64-Bit-Plugins ermöglichen, "nativ" zu funktionieren und Clipping zu vermeiden (Anmerkung: in der experimentellen Praxis ist dies bei "präzisen" 32- oder 64-Bit-Plugins immer der Fall, während es bei vielen "farbigen" Plugins, wie einigen Equalizern und Emulationskompressoren, nicht immer der Fall ist)

Die hochwertige Audiokette

Um ein hohes Qualitätsniveau aufrechtzuerhalten, muss jedes Glied der digitalen Kette fehlerfrei sein: 

  • virtuelle Instrumente
  • A/D- und D/A-Wandler
  • DAW
  • Plugins
  • andere mögliche verwandte Elemente

Ein weiteres wichtiges Element neben der individuellen Qualität der Komponenten ist die Optimierung der Kompatibilität zwischen ihnen im Bereich der Abtastfrequenz und der Bitanzahl.

Jede der oben genannten Optionen sollte eine sehr hohe Qualität bieten, und die Arbeitssitzung sollte auf einen Mindestwert von 44,1 Khz oder 48,0 Khz eingestellt werden.

Wenn es die Ressourcen erlauben, noch besser bei 88,2 oder 96 Khz

Wie oben beschrieben, Abtastung mit 24 Bit oder mehr, unter Beibehaltung der praktischen Vorteile der dynamischen Ressourcenverwaltung.

Aliasing

Aliasing im Audiobereich ist ein Phänomen, das bei der digitalen Abtastung eines analogen Audiosignals auftritt. Wenn das Signal Frequenzen enthält, die höher sind als die halbe Abtastfrequenz (die so genannte Nyquist-Frequenz), können diese höheren Frequenzen als niedrigere Frequenzen fehlinterpretiert werden, die zusammen mit dem Ton wiedergegeben werden. Diese Fehlinterpretation führt zu Verzerrungen in dem resultierenden digitalen Audiosignal.

Die Lösungen gegen Aliasing sind wie folgt:

Oversampling

        1. Erhöhte StichprobenhäufigkeitDurch Oversampling wird die Abtastfrequenz über die Nyquist-Frequenz hinaus erhöht. Dadurch werden Frequenzen, die Aliasing verursachen könnten, viel weiter nach oben im Spektrum verschoben, so dass sie leichter herausgefiltert werden können.
        2. Leichtere FilterungMit Oversampling kann der erforderliche Tiefpassfilter eine glattere Flanke haben, was die Auswirkungen auf Frequenzen innerhalb des gewünschten Bereichs reduziert.
        3. Bessere KlangqualitätOversampling kann die Gesamtklangqualität verbessern, indem es Aliasing reduziert und eine weniger aggressive Filterung ermöglicht.

Tiefpassfilter

        1. Beseitigung der hohen FrequenzenEin herkömmlicher Tiefpassfilter eliminiert vor der Abtastung Frequenzen oberhalb der Nyquist-Frequenz und verhindert so Aliasing.
        2. Bedarf an steilen HängenOhne Oversampling müssen Tiefpassfilter steilere Flanken haben, um Aliasing zu vermeiden, was sich negativ auf Frequenzen nahe der Cutoff-Schwelle auswirken kann.
        3. BeschränkungenTiefpassfilter mit steilen Flanken können andere Arten von Verzerrungen hervorrufen, z. B. Ringing (Gibbs-Phänomen).

Kombinierte Anwendung und Vergleich der beiden Methoden

        • KomplementaritätIn der Praxis werden Oversampling und Tiefpassfilterung oft zusammen verwendet. Oversampling ermöglicht die Verwendung von Tiefpassfiltern mit sanfteren Flankensteilheiten, wodurch unerwünschte Nebeneffekte reduziert werden.
        • Anwendungsbezogene AuswahlOversampling: Die Entscheidung zwischen Oversampling und herkömmlicher Tiefpassfilterung hängt von der jeweiligen Anwendung, den verfügbaren Ressourcen und den angestrebten Klangqualitätszielen ab.
        • Effektivität im KontextOversampling: In manchen Kontexten kann Oversampling effektiver sein, um Aliasing zu reduzieren und gleichzeitig eine hohe Klangqualität zu erhalten. In anderen Fällen kann ein einfacher Tiefpassfilter ausreichend sein, insbesondere wenn die Systemressourcen begrenzt sind.

Um das Aliasing-Problem zu vermeiden oder abzuschwächen, sollte jeder gute A/D-Wandler mit einem Anti-Aliasing-Filter am Eingang ausgestattet sein. Andernfalls könnte die Verwendung eines Tiefpassfilters mit sehr ausgeprägter Flankensteilheit zwischen der Eingangsquelle und dem Wandler das Problem lösen. 

Tiefpassfilter. Hier ist er auf einen Cut-Off bei 12 Khz und eine Flankensteilheit von 24 db pro Oktave eingestellt. Um Aliasing zu vermeiden, sollte er eine sehr steile Flanke (60 db/Oktave oder mehr) und einen Cutoff bei 20 Khz haben.

Tiefpassfilter. Hier ist er auf einen Cut-Off bei 12 Khz und eine Flankensteilheit von 24 db pro Oktave eingestellt. Um Aliasing zu vermeiden, sollte er eine sehr steile Flanke (60 db/Oktave oder mehr) und einen Cutoff bei 20 Khz haben.

Diese Lösung begrenzt natürlich den Frequenzgang des Audioprogramms innerhalb der Grenzen der Hörbarkeit, was seine Vor- und Nachteile hat, die ich im Folgenden darlege:

PRO - In Systemen, die in der Lage sind, Frequenzen, die über dem hörbaren Bereich liegen, korrekt abzutasten und wiederzugeben, was durch den eingebauten Anti-Aliasing-Filter auf 96 und 192 Khz (je nach verwendetem System) begrenzt wird, können die Ultraschallfrequenzen dazu beitragen, im hörbaren Bereich subtraktive Reaktionen zu erzielen, die denen in der Akustik ähneln und dazu beitragen, den Klang des hörbaren Bereichs auf natürlichere Weise zu färben, dank des Beitrags von Frequenzen und Schwebungen, die sonst verloren gehen würden

GEGEN - in der gleichen Hochfrequenzabtastung hat der Tontechniker keine akustische Kontrolle über die induzierten Hochfrequenzverzerrungen im unhörbaren Bereich, die (durch Subtraktion) unerwünschte Obertöne im hörbaren Bereich erzeugen können, was zu einer erheblichen Verschlechterung der Audioqualität führt, die ebenso schleichend wie unerträglich ist.

Eine effektivere Anti-Aliasing-Wirkung wird durch einen Anti-Aliasing-Filter in Kombination mit einem Oversampling-Verfahren erreicht, das von Konvertern und Plug-ins angeboten wird und das, wenn verfügbar, immer empfehlenswert ist.

Inter-Sample- und Over-Sample-Verzerrung

Apropos Aliasingwissen wir, dass die Konverter ein Interpolationsverfahren zwischen zwei zusammenhängenden Abtastwerten verwenden, um eine Simulation kontinuierlicher Abtastwerte zu erzeugen, ähnlich wie beim analogen System.

Dies führt zu einer Aufrundung der Intensitätswerte zweier benachbarter Proben nach oben.

Es ist also klar, dass durch das Verschieben eines digitalen Signals auf Werte nahe oder gleich 0 db, dieInterpolation selbst eine Verzerrung erzeugt.

Dieses Risiko ist umso größer, je geringer die Häufigkeit der Probenahme bei der Probenahme (und damit seine Auflösung), was das System zwingt, die Interpolationskurven breiter, um einen größeren Abstand zwischen den beiden zusammenhängenden Proben auszugleichen.

Darüber hinaus können bestimmte Vorgänge bei der Audiobearbeitung Spitzenwerte erzeugen, die so schnell sind, dass sie den Punkt der digitale Beschneidung. 

Oben ist eine digitalisierte Welle schematisch dargestellt, die als die Resultierende der durch die einzelnen Abtastwerte ausgedrückten Pegelkoordinaten definiert ist. Durch den Interpolationsprozess werden die Werte um diese Pegel herum "abgerundet", um eine harmonischere "virtuelle Dauerlinie" zu erhalten. Wenn ein digitaler Wert den 0-db-Pegel berührt, kommt es aufgrund der Überlastung der durch die Interpolationskurve erzeugten Rundungswerte zu einer Übersteuerung.

Oben ist eine digitalisierte Welle schematisch dargestellt, die als die Resultierende der durch die einzelnen Abtastwerte ausgedrückten Pegelkoordinaten definiert ist. Durch den Interpolationsprozess werden die Werte um diese Pegel herum "abgerundet", um eine harmonischere "virtuelle Dauerlinie" zu erhalten. Wenn ein digitaler Wert den 0-db-Pegel berührt, kommt es aufgrund der Überlastung der durch die Interpolationskurve erzeugten Rundungswerte zu einer Übersteuerung.

N.B..

Beide Risiken sind besonders heikel, wenn eine Audiodatei nach einem Mastering-Prozess exportiert wird.

Und selbst bei der Konvertierung und Rückkonvertierung eines Masters in ein und aus einem Audioformat, das Datenkompressionsverfahren verwendet (mp3, aac usw.), ist es möglich, versehentlich die Übersteuerungsgrenze zu überschreiten.

DC-Offset

In der Audioaufnahme ist ein DC-Offset ist eine unerwünschte Eigenschaft eines aufgenommenen Tons. 

Sie treten bei der Tonaufnahme auf, bevor der Ton das Aufnahmegerät erreicht, und werden manchmal durch veraltete, fehlerhafte oder minderwertige analoge Geräte verursacht. 

L'Versatz verursacht die Zentrum des Gleichgewichts" der Wellenform nicht bei 0 db liegt, sondern bei einem etwas höheren oder niedrigeren Wert. 

Dies könnte zu zwei möglichen Nachteilen führen: 

  1. Übersteuerung von Spitzen, wenn die Wellenformbasis angehoben wurde - daher ist es ratsam, die Pegel des Audioprogramms bereits während der Aufnahme zu überwachen, um unerwartete Verzerrungen zu vermeiden
  2. eine niederfrequente Verzerrung

Nach der Digitalisierung in eine Tonspur sollte der Nachteil mit Hilfe einer speziellen Daw-Funktion beseitigt werden, sofern vorhanden (DC-Offset-Entfernung).

Mit dieser Funktion können wir in der Regel auch eine "verdächtige" Datei analysieren, um das Problem zu diagnostizieren und zu beseitigen.

Fehlt die Daw, ist die Anwendung eines Hochpassfilter mit einer drastischen Absenkung unterhalb des hörbaren Bereichs (20 hz oder noch viel weniger) sollte das Problem auf jeden Fall beseitigt werden.

Neben der Gefahr des Abschneidens ist auch das Vorhandensein von DC-Offset kann auch das Ansprechverhalten eines Dynamikkompressors beeinträchtigen, so dass es immer eine gute Idee ist, ihn so bald wie möglich zu entfernen.

Darstellung einer Wellenform mit DC-Offset (oben) und dieselbe normalisiert (unten).

Darstellung einer Wellenform mit DC-Offset (oben) und dieselbe normalisiert (unten).

Der Montgomery-Test

Hier ist eine kurze Zusammenfassung einer Untersuchung, die vomIngenieur Christopher Montgomery (Schöpfer des OGG und ein eifriger Gelehrter in Sachen Audio-Sampling und akustische Wahrnehmung), bei dem ein ganzes Jahr lang zahlreiche Tests durchgeführt wurden, an denen zahlreiche Audiophile, darunter auch einige "Insider", beteiligt waren.

Ziel des Tests war es, zu überprüfen, ob eine große Anzahl erfahrener Hörer tatsächlich in der Lage ist, dieVergleichendes Hören zwischen Audiodateien, die dasselbe Tonprogramm enthalten, aber mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen abgetastet wurden.

TESTERGEBNIS

Keiner dieser erfahrenen Hörer konnte jemals zuverlässig einen Unterschied zwischen Audiodateien von Quellen, die in sehr hoher Auflösung abgetastet wurden, und solchen, die mit verschiedenen Kombinationen von Frequenz und Bitanzahl konvertiert wurden, feststellen.

Was die bitEs sollte klar sein, dass die Bearbeitung einer Audiodatei einen Verlust an Dynamik mit sich bringt. Daher ist es ratsam, immer mit einer hohen Anzahl von Bits zu arbeiten, was den Prozessen einen großen Toleranzbereich einräumt, um jegliches Risiko einer Verzerrung zu vermeiden.

Die Reduzierung der Definition auf 16 Bits ist nur noch am Ende der Arbeit tolerierbar, durch eine entsprechende Dithering die die durch die endgültige Umrechnung entstehenden Nachteile minimiert.

Abschließende Zusammenfassung

      • es reicht aus, die Frequenzen 44,1 oder 48 Khz sowohl bei der Audioverarbeitung als auch bei der Erstellung von Audiodateien für den Endverbraucher zu verwenden
      • wenn es die Ressourcen des Aufnahme- und Verarbeitungssystems erlauben, ist es ratsam, bei der Produktion und der anschließenden Bearbeitung des Tons 88,2 oder 96 Khz zu verwenden, während höhere Frequenzen zu stark wirken würden
      • insbesondere Mastering-Prozesse, die keinen sehr hohen Aufwand an Daw-Ressourcen erfordern, sollten im Oversampling durchgeführt werden, mit Frequenzen, die doppelt so hoch sind wie die des Mixes
      • die Verwendung von 24 Bit oder mehr ist bei der Bearbeitung von Audiodateien und beim Export eines Archivmasters unerlässlich, während ihre Verwendung beim Export von Dateien für den Endbenutzer als fakultativ angesehen werden kann, wofür 16 Bit absolut ausreichend wären
      • die Verwendung von Gleitkommasystemen ist immer ratsam, um die Verwaltung der Ebenen in der Daw praktischer, schneller und sicherer zu machen

Was die Abtastfrequenzen der Systeme 176,4, 192, 352,8 und 384 Khz anbelangt, so hat Montgomery selbst angesichts des Fehlens jeglicher Rückmeldung über die Qualität, die sich während der Tests ergab, deren Nützlichkeit als zweifelhaft eingestuft.

Der Klang

Durch die Verwendung einer angemessenen Anzahl von Bits und geeigneter Abtastfrequenzen für Digital ist es nicht mehr möglich, eine Überlegenheit zwischen Digital und Analog im Bereich des reinen Klangs zu definieren, da beide sehr unterschiedliche Vorteile und Kritikalitäten bieten und aus diesem Grund kaum vergleichbar sind. Dennoch soll im Folgenden versucht werden, die charakteristischen Unterschiede zusammenzufassen

  1. Digital:
    • Sauberkeit und KlarheitDigitale Systeme neigen dazu, sehr saubere und klare Aufnahmen zu produzieren, fast ohne Hintergrundgeräusche.
    • LoyalitätOriginalgetreue Wiedergabe des Originaltons mit minimaler Verfärbung oder Veränderung.
    • DynamicsGroßer Dynamikbereich, insbesondere bei 24-Bit- oder höheren Formaten. Der Dynamikbereich der Quellen wird originalgetreu wiedergegeben
    • Rascheln: Das Grundrauschen des Systems selbst ist nicht vorhanden, obwohl es in der Praxis zu einem sehr geringen Teil durch die Eingangs- und Ausgangswandler induziert werden kann.
  2. Analog:
    • Wärme und CharakterAnaloge Aufnahmen werden oft als "wärmer" und "voller" beschrieben, mit einer gewissen Klangfärbung, die ästhetisch ansprechend sein kann, obwohl es sich in Wirklichkeit um eine Veränderung handelt, die auf Elemente zurückzuführen ist, die nichts mit den ursprünglichen Quellen zu tun haben, sondern durch Bandschwankungen und den harmonischen Verzerrungsprozess des Bandes und des Geräts verursacht werden.
    • Natürliche SättigungWenn das Band überlastet ist, erzeugt es eine harmonische Sättigung, die viele als musikalisch ansprechend empfinden.
    • Die Dynamik: Der Dynamikbereich ist im Allgemeinen eingeschränkter als bei der digitalen Wiedergabe; bei hohen Dynamikwerten neigen Quellen dazu, leicht komprimiert zu werden, was sowohl auf die relative Sättigung der Vorverstärker als auch auf den "dynamischen Hemmungsaufwand" des Magnetbands zurückzuführen ist.
    • RaschelnHintergrundgeräusche (wie z. B. Tonbandrauschen) können stärker wahrnehmbar sein, aber wenn sie unterhalb des hörbaren Pegels liegen, tragen sie zur Färbung des Klangs bei, der dadurch schmutziger wird, aber auch an Klangfülle gewinnt.

Die Zukunft der Digitalisierung

Die Geschichte jeder Technologie lehrt uns, dass traditionelle Verfahren einen unüberwindbaren Gipfel der Evolution erreichen, während neue Verfahren ihre ersten bescheidenen Schritte machen.

Dies war bei der analogen Technik der Fall, die bei der Einführung der digitalen Technik in fast jeder Hinsicht unbestreitbar besser war als diese. 

In den letzten Jahren haben wir eine qualitative Flankierung der beiden Technologien erlebt, wenn auch mit Unterschieden, die die Möglichkeit einer intelligenten Interaktion zwischen den beiden Welten nahelegen.

Es ist unvermeidlich, dass die digitale Technik in Zukunft fast vollständig an die Stelle der analogen Technik tritt, da sie immer besser in der Lage sein wird, deren Qualitäten und Charakter zu emulieren (was sie bereits tut) und gleichzeitig neue und exklusive Qualitäten zu entwickeln, die von den unbestreitbaren und erheblichen praktischen Vorteilen der digitalen Verwaltung bestimmt werden.

Tausend sind die "urbanen Legenden", die so viele traditionelle Geräte begleiten, die, obwohl sie zweifellos von hervorragender Qualität sind, oft als "mythologisch" angesehen werden und manchmal die objektive Realität durch einen Mythos übertreffen.

Über die Qualität hinaus ist die besondere Farbe eines Hardware-Equalizers etwas Einzigartiges, ebenso wie die progressive Reaktivität, die ein dynamischer Röhrenprozessor hervorruft.

Dies rechtfertigt die Zuneigung und Verehrung vieler Toningenieure, die es nach wie vor bevorzugt verwenden.

Die Qualität und der Erfolg von High-End-Analogprozessoren wird auch durch die Bemühungen vieler Softwareentwickler bestätigt, die berühmtesten Hardwaregeräte zu emulieren, indem sie sie in Form von Plug-ins entwickeln - mit manchmal überraschenden Ergebnissen.

Eine persönliche Meinung

Da ich zu Beginn meiner Erfahrungen in der analogen Aufnahmetechnik arbeiten konnte, verstehe ich, dass viele Toningenieure die von Magnetband und Hardware-Prozessoren bestimmte Klangdimension mögen.

Hier wird jedoch jeder ehrliche Vergleich oft durch individuelle Präferenzen verzerrt, während die Suche nach objektiver Qualität im Hinblick auf das zu erreichende Ziel zählt.

Was die Verarbeitung betrifft, so hatte ich mehrfach die Gelegenheit, die Leistung einiger der besten analogen Prozessoren und der besten digitalen Plug-ins in den besten DAWs direkt zu vergleichen.

Im Bereich der Tonwertkontrolle und manchmal auch im Bereich der dynamischen Kontrolle habe ich oft die digitale Lösung bevorzugt, während in anderen Fällen das Gegenteil der Fall war.

Im Allgemeinen könnte ich das behaupten:

Präzise digitale Equalizer sind im Allgemeinen im Bereich der chirurgischen Entzerrung vorzuziehen, z. B. in den Vorstufen der Entzerrung, die darauf abzielt, den Klang von unerwünschten Resonanzen zu befreien, da sie das Tonspektrum millimetergenau und hochselektiv lokalisieren und kontrollieren, ohne irgendeine Art von Färbung einzuführen; sie sind auch oft bei passiven Klangfärbungsvorgängen vorzuziehen, d. h. wenn sie zur Dämpfung einer Gruppe von Frequenzen eingesetzt werden

in Abhängigkeit von aktiver Klangfärbung, d.h. wenn versucht wird, einen Tonbereich zu verstärken, erreiche ich mit analogen Equalizern, aber auch mit deren digitalen Emulatoren (ich verwende oft Neve und Pultec) oft befriedigendere Ergebnisse, von denen einige inzwischen auch zu beeindruckenden Ergebnissen im Bereich der Anpassung an das entsprechende Hardware-Modell führen.

Im dynamischen Bereich könnte ich vielleicht sagen, dass präzise digitale Kompressoren eine detaillierte und neutrale Kontrolle der Gesamtdynamik von Tracks ermöglichen, während analoge Kompressoren und ihre digitalen Emulatoren, obwohl sie weniger präzise sind, dazu neigen, dynamische Winkel in einer "anpassungsfähigeren" Art und Weise zu glätten und das harmonische Spektrum in einer modulierten Art und Weise anzureichern, was zu einem reichen, düsteren und warmen Klang beiträgt.

Bild des berühmten Hardware-Kompressors Universal Audio 1176 (oben) und zwei Versionen seines Emulators in der Waves-Version, dem CLA-76.

Bild des berühmten Hardware-Kompressors Universal Audio 1176 (oben) und zwei Versionen seines Emulators in der Waves-Version, dem CLA-76.

Einige wertvolle analoge Maschinen haben auch ihre eigene einzigartige und angenehme "Farbe", die uns einige der erfolgreichsten Emulatoren in Form von Plug-ins teilweise wiedergegeben haben.

Folglich hängt die Entscheidung von dem zu behandelnden Fall, dem persönlichen Geschmack, dem verfügbaren Budget und der Fähigkeit ab, mit den verschiedenen Problemen umzugehen, die sowohl digital als auch analog auftreten können.

Wie üblich wird das Fehlen jeglicher Voreingenommenheit die beste Richtschnur für die Auswahl sein und den Aufbau eines "gemischten" Setups ermöglichen, das einige analoge Elemente in einem modernen digitalen Kontext enthält.

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