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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
Olaf19 Pumbo „Hallo @Olaf. Also, das mit der Abtastfrequenz hat @rill schon gut erklärt. Zu...“
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Hallo Pumbo!

> (!38!*g* & Glückwunsch noch).

Danke :-)

> Diese Frequenzen hört man zwar nicht, sie haben aber einen Einfluß durch Addtions- und Subtraktionsverhalten auf den hörbaren Anteil des Signals... Gleiches gilt übrigens auch gerade im Bereich der "Räumlichkeitsanteile"

Das ganze ist wohl vergleichbar mit dem Wurzelwerk einer Pflanze: Die Wurzeln verlaufen zwar unterirdisch und können nicht gesehen werden, sie sind aber vorhanden und sind lebenswichtig für die Pflanze. Beim Audio-Signal ist neben den ganzzahligen Vielfachen der Grundtöne - den Obertönen - das daraus resultierende Beziehungsgeflecht von Bedeutung, die sog. Summations- und Differenztöne, die aus dem Ultraschallbereich heraus in den hörbaren Bereich hineinwirken.

> Übrigens sind Streichinstrumente rel. obertonarm.

Das überrascht mich. Ich hätte gerade die Streicher zusammen mit den Bläsern und der menschlichen Stimme für ganz besonders obertonreich gehalten und eher vermutet, daß geräuschhafte und perkussive Klänge obertonärmer sind.

> hörbar bessere Aufnahmen ... wenn ich mit meiner EWS64 mit 48kHz sample und erst danach in 44,1 kHz konvertiere.

Das finde ich geradezu erstaunlich - das musikalische Intervall mit der Proportion 44:48 = 11:12 entspricht etwa einem Dreiviertelton. Das ist ja nun wirklich nicht viel. Erschwerend kommt hinzu, daß die Umrechnung von einer Abtastrate zur anderen einen Qualitätsverlust nach sich ziehen müßte, zumal bei so gebrochenen Zahlenverhältnissen.

Was Du über die Qualitätsunterschiede bei der Fabrikation von Vinyl-Platten sagst - insbesondere über den langsamen, aber unaufhaltsam fortschreitenden Qualitätsverlust bei einer hohen Anzahl Pressungen von der gleichen Matrize - habe ich auch so in Erinnerung. In den frühen Achtziger Jahren habe ich auch die eine oder andere bunte Vinylplatte gehabt - allerdings nie in Weiß. Die wurden allerdings mehr als optisches Gimmick verkauft denn als audiophile Leckerbissen :-)

Danke auch für Deinen lehrreichen und ausführlichen Kommentar!

CU
Olaf