Machen hochauflösende (hochauflösende) Audiodateien einen Unterschied?
High-Resolution Audio ist ein beliebtes Schlagwort in der Welt der Streaming- und Audiodateiformate im Allgemeinen. Streaming-Dienste bewerben dies zunehmend als den nächsten großen Fortschritt im digitalen Audio, wobei Hardwarehersteller Kopfhörer und Musikplayer veröffentlichen, die als „Hi-Res Audio“ vermarktet werden.
Machen hochauflösende (Hi-Res) Audiodateien einen Unterschied? Hi-Res-Audioformate sind objektiv besser als CD-Qualität in Bezug auf ihre technischen Spezifikationen, nämlich Abtastrate und Bittiefe. Hochauflösendes Audio kann für geschulte Ohren durch High-End-HiFi-Systeme einen Unterschied machen. Für die meisten Verbraucher ist es mehr Marketing als ein hörbares Upgrade.
S was bedeutet High-Resolution Audio eigentlich? Wie ist es im Vergleich zu dem Audioformat, das wir bereits verwenden? Lohnt es sich, Ihre Hardware aufzurüsten, um Hi-Res-Audio zu nutzen? Sollten Sie Ihre Audioprojekte in ein High-Res-Format exportieren? Das untersuchen wir in diesem Artikel und beantworten die Schlüsselfrage: Machen hochauflösende (Hi-Res) Audiodateien einen Unterschied?
Was ist hochauflösendes (hochauflösendes) Audio?
Im Gegensatz zu anderen HD-Standards wie High-Definition-Video gibt es keinen allgemein anerkannten Standard für Hi-Res-Audio. Daher können die genauen Besonderheiten von Hi-Res-Audio zwischen den Implementierungen variieren. Stattdessen definierte die Digital Entertainment Group im Jahr 2014 High-Resolution als:
„verlustfreies Audio, das in der Lage ist, den gesamten Klangumfang von Aufnahmen wiederzugeben, die von Musikquellen in CD-Qualität gemastert wurden“.
Im Allgemeinen bezieht sich das Label „High-Resolution“ in Audio jedoch auf die Abtastrate der Datei und die Bittiefe. Genauer gesagt wird das Label mit einer besseren Audioqualität als CD-Qualität in Verbindung gebracht (die eine Abtastrate von 44,1 kHz und eine Tiefe von 16 Bit aufweist).
Abtastraten von „Hi-Res“ Audio
Wir müssen zuerst in die Funktionsweise von digitalem Audio eintauchen, um zu verstehen, was dies bedeutet. Wenn ein analoges Tonsignal in eine digitale Datei umgewandelt wird, nimmt ein Encoder eine Reihe von Schnappschüssen auf, die als Samples bezeichnet werden. Werden diese Schnappschüsse kurz hintereinander abgespielt, stellt dies genau die ursprüngliche Schallwelle dar.
Wenn es darum geht, das digitale Audio für die Wiedergabe in analoges Audio umzuwandeln (Lautsprecher- und Kopfhörertreiber erfordern den Wechselstrom von analogem Audio), sind die Samples [ideally] umgewandelt in eine glatte elektrische Wellenform.
Da digitale Dateien aus binären Ziffern bestehen – 1 oder 0 – erfordert digitales Audio ein zeitdiskretes Signal im Gegensatz zur kontinuierlichen Natur analoger Schallwellen. Daher ist digitales Audio immer eine Annäherung an den Originalton, abhängig von der Anzahl der aufgenommenen Schnappschüsse.
Eine Abtastrate – auch Abtastfrequenz genannt – ist die Auflösung dieser Abtastungen. Diese wird in Kilohertz (kHz) oder „tausendmal pro Sekunde“ gemessen.
Abtastraten haben zwei Effekte: Sie erhöhen theoretisch die Genauigkeit der digitalen Darstellung der Originaldatei. Es bestimmt auch den Frequenzbereich, der in digitalem Audio erfasst werden kann.
Die Abtastrate von Audio in CD-Qualität beträgt 44,1 kHz. Warum eine so scheinbar willkürliche Frequenz? Aufgrund eines Phänomens, das als Nyquist-Frequenz bekannt ist, kann digitales Audio Frequenzen mit bis zur Hälfte seiner Audio-Abtastrate wiedergeben. Dies liegt daran, dass die Abtastung mindestens in der Lage sein muss, den Hoch- und den Tiefpunkt der Wellenfrequenz zu erfassen.
Der Frequenzbereich, den das menschliche Ohr wahrnehmen kann, beträgt 20 Hz und 20 kHz – und so bildet 44,1 kHz alle möglichen Klänge wieder, die wir hören können.
Das Nyquist-Shannon-Abtasttheorem besagt im Wesentlichen, dass ein digitales Abtastsystem eine Abtastrate haben muss, die mindestens doppelt so hoch ist wie die der höchsten abgetasteten Audiofrequenz.
Beachten Sie, dass Frequenzen oberhalb des Hörbereichs bei Aliasing zu Verzerrungen und Artefakten im Hörbereich führen würden.
Bei einer Abtastrate von 44,1 kHz liegt die höchste Frequenz des Audiosignals also bei 22,05 kHz oder 22.050 Hz. Dies ergibt einen kleinen Frequenzbereich bis hin zu Roll-Off-Frequenzen zwischen 20 kHz und 22,05 kHz mit einem Tiefpassfilter.
Bittiefe von „Hi-Res“ Audio
Umgekehrt ist die Bittiefe die Anzahl der Bits, die für jedes Sample verfügbar sind. Je größer die Anzahl der Bits, desto höher die Qualität jedes Audiosamples. Dies betrifft in erster Linie die Genauigkeit der Audiodatei.
Die Opfer einer niedrigen Bittiefe sind oft leisere Töne, da eine geringe Bittiefe zu Frequenzverlusten führt. Eine höhere Bittiefe ermöglicht es auch, Audiodateien lauter zu machen. Eine Erhöhung der Bittiefe um 1 Bit führt zum Dynamikumfang – der Differenz zwischen den leisesten und lautesten Sounds in einem Mix – inFalten um ca. 6 Dezibel.
Audio in CD-Qualität hat eine Bittiefe von 16 Bit. Dies erhöht sich normalerweise auf 24-Bit für DVD-Audio.
HD-Audio
Das bringt uns zu High-Resolution Audio. Hi-Res-Audio neigt dazu, Abtastraten und Bittiefen zu haben, die die von CD-Audio übersteigen. Zur Erinnerung: Das ist eine Abtastrate von 44,1 kHz und eine Bittiefe von 16 Bit.
Hochauflösende Audiodateien verwenden in der Regel eine Abtastfrequenz von 96 kHz oder 192 kHz bei 24 Bit. Das gebräuchlichste High-Resolution-Audioformat ist das verlustfreie Standard-FLAC. Das für Tidal Master Hi-Res verwendete Format ist der MQA-Standard (Master Quality Authenticated), der schnell verwendet wird.
Nachdem wir nun beschrieben haben, wie unverwechselbar Hi-Res-Audiodateien sind, können wir tatsächlich den Unterschied zwischen einer Hi-Res-Datei und einem sogenannten „Low-Res“-Sound erkennen?
Machen hochauflösende (hochauflösende) Audiodateien einen Unterschied?
Die Antwort auf diese Frage hängt weitgehend vom Audio-Setup ab, das Ihre Zuhörer – oder vielleicht Sie – haben.
Die Verwendung einer höheren Abtastrate bietet den meisten Menschen nicht viele Vorteile in Bezug auf die Klangqualität. Denn 44,1 kHz gibt bereits den gesamten Schallbereich wieder, den das menschliche Ohr wahrnehmen kann. Wir untersuchen dann die Genauigkeit des Klangs, um den Vorteil einer hohen Abtastrate zu bestimmen.
Eine höhere Abtastrate reduziert das Audio-Aliasing – ein Abtastfehler bei niedrigen Abtastraten. Mit 44,1 kHz wird ein Tiefpassfilter verwendet, um dies zu beseitigen. Eine höhere Abtastrate reduziert diesen Fehler jedoch nativ, ohne dass ein Filter erforderlich ist. Dies erhöht von Natur aus die Klangqualität.
Daher kann ein Zuhörer möglicherweise einen Unterschied wahrnehmen, wenn er ein hochwertiges HiFi-Audio-Setup hat – wie Studiokopfhörer oder ein teures Lautsprechersystem.
Der Dynamikumfang einer höheren Bittiefe kann wirklich nur mit einem leistungsstarken Verstärker genossen werden, der in der Lage ist, das Audiosignal so zu verbessern, dass Sie den Unterschied bemerken können.
Hi-Res-Audio ist jedoch nicht so bahnbrechend, wie Unternehmen wie Sony es vermarkten. Die Realität ist, dass die meisten Menschen keinen Unterschied bemerken können – da die meisten Menschen den Unterschied zwischen 320 kbps MP3 und verlustfreien FLACs in CD-Qualität nicht wirklich erkennen können.
Es gibt einen klaren Nachteil von Hi-Res-Audio, den jeder bemerken kann: die Dateigröße. Da wir die Datenmenge in jeder Audiodatei erhöhen, hat Hi-Res-Audio viel größere Dateigrößen als „Low-Res“-Audio. Dies nimmt mehr Platz auf einem Laufwerk in Anspruch und verbraucht die Datenmengen und die Bandbreite der Zuhörer.
Es gibt jedoch noch einen weiteren entscheidenden Vorteil. Hi-Res-Audio wird normalerweise gemastert, um den höheren Dynamikumfang zu nutzen, so dass es von Natur aus für eine bessere Klangqualität gemastert wird. Dies funktioniert auf die gleiche Weise, wie HDR-Video normalerweise zu besser aussehenden Bildern führt, selbst in SDR. Wenn Sie also in Hi-Res mastern, erstellen Sie ein besseres Master und damit einen qualitativ hochwertigeren Mix.
