Analoge und digitale Tonaufzeichnung: Überlegungen und Vergleiche(251 Mal gelesen)


Analoges Audio und digitales Audio


In der Abbildung: links die schematische Darstellung der Welle, die dem analogen Signal entspricht, und rechts (der gepunktete Teil) diejenige, die dem digitalen Signal entspricht. Damit soll verdeutlicht werden, dass die Definition der Schallwelle im digitalen Bereich als eine Reihe von Informationen über die Intensitätsstufe erscheint, die diskontinuierlich und mehr oder weniger dicht beieinander liegen und durch Punkte dargestellt werden. Durch die Erhöhung der Anzahl der Punkte (und damit der Auflösung des digitalen Systems) verschmelzen die Informationen zu einer durchgehenden Linie, die von der analogen nicht zu unterscheiden ist. Ebenso soll die (nicht ganz exakte) Vorstellung vermittelt werden, dass die Darstellung im analogen System hingegen als durchgehende Linie darstellbar ist, die aus der Verbindung unendlich vieler Punkte entsteht.

In der Abbildung: links die schematische Darstellung der Welle, die dem analogen Signal entspricht, und rechts (der gepunktete Teil) diejenige, die dem digitalen Signal entspricht. Damit soll verdeutlicht werden, dass die Definition der Schallwelle im digitalen Bereich als eine Reihe von Informationen über die Intensitätsstufe erscheint, die diskontinuierlich und mehr oder weniger dicht beieinander liegen und durch Punkte dargestellt werden. Durch die Erhöhung der Anzahl der Punkte (und damit der Auflösung des digitalen Systems) verschmelzen die Informationen zu einer durchgehenden Linie, die von der analogen nicht zu unterscheiden ist. Ebenso soll die (nicht ganz exakte) Vorstellung vermittelt werden, dass die Darstellung im analogen System hingegen als durchgehende Linie darstellbar ist, die aus der Verbindung unendlich vieler Punkte entsteht.


Die derzeitige Debatte zwischen den Befürwortern der’analog und die von digital.

Falls es als Anhaltspunkt dienen kann, möchte ich gerne die Meinung eines Musikers zitieren, der als einer der größten Dirigenten aller Zeiten gilt: Herbert von Karajan, der bereits in den 80er Jahren entschieden die absolute Überlegenheit der digitalen Technik bei der Wiedergabe der unendlichen klanglichen und dynamischen Nuancen eines großen Sinfonieorchesters bekräftigte.

Betrachtet man die Frage jedoch unter dem Gesichtspunkt der absoluten Qualität, ergibt sie wenig Sinn, da sich digitale und analoge Audioprozesse einfach voneinander unterscheiden und beide ihre Vor- und Nachteile haben.

Anhand eines einfachen direkten Vergleichs zwischen den beiden Welten können wir, wie wir sehen werden, noch mehr aussagen.

Bevor wir fortfahren, möchten wir betonen, dass – abgesehen vom Qualitätsvergleich – die digitalen Kontrollen der DAW Sie werden uns einige unbestreitbare praktische Vorteile bieten, die im analogen Bereich nicht zu erreichen sind:

  • deutlich niedrigere Anschaffungskosten
  • kein Verschleiß und kein Zeit- und Wartungsaufwand
  • Platzersparnis im Studio
  • Kürzere Verbindungszeiten und keine Verkabelung erforderlich
  • Verringerung des Risikos von Fehlfunktionen, die durch einen einfachen Neustart behoben werden können
  • Möglichkeit, in derselben Arbeitssitzung unbegrenzt viele “Instanzen” desselben Plugins zu erstellen (das heißt: Ich kaufe 1 und nutze 100 gleichzeitig)
  • Speicherung einer unbegrenzten Anzahl von Einstellungsdaten

Hochauflösende Digitaltechnik

Vergleich hinsichtlich Definition und Dynamik während der Aufnahme

Beginnen wir mit einem Vergleich zwischen analog und digital anhand zweier sehr wichtiger Parameter, nämlich der Auflösung und der Dynamik, die bei der Mehrspuraufnahme und bei der Masterproduktion zum Tragen kommen.

Zunächst möchte ich jedoch einige Klarstellungen vornehmen:

Man muss mit der “absoluten” Vorstellung aufräumen, dass das Analoge keine Art von “Auflösung” oder “Schärfe” begrenzter Art habe, so hoch diese auch sein möge. Die vermeintliche “Kontinuität der magnetischen Information” des analogen Tonbands ist eine abstrakte Vorstellung, die erst im Gegensatz zur digitalen Methode eine konzeptionelle Bedeutung erhält, da sie in der realen Welt keine echte Entsprechung hat. Tatsächlich besteht das Eisenoxid, das die magnetische Speicherung von Toninformationen ermöglicht, aus mikroskopisch kleinen Körnchen, deren Größe de facto ein “Maß für die Auflösung” darstellt – auf eine andere, aber analoge Weise wie bei der digitalen Technik.

Der empirische Nachweis des Einflusses der oben genannten Faktoren lässt sich durch einen Vergleich der Ergebnisse verdeutlichen, die bei unterschiedlichen Laufgeschwindigkeiten des Magnetbands erzielt werden: Höhere Geschwindigkeiten verbessern nämlich die Linearität des Frequenzgangs insbesondere im Hochtonbereich, ebenso wie sich die allgemeine Klangtreue spürbar verbessert; Dies geschieht, weil sich bei jeder Verdopplung der Geschwindigkeit die Anzahl der vom Tonkopf gelesenen magnetischen Informationen verdoppelt; dies ist vergleichbar mit dem, was im digitalen Bereich bei einer Verdopplung der Abtastfrequenz geschieht.

Die “Auflösung” des analogen Systems verhält sich jedoch anders als die des digitalen, da die Speicherung der magnetischen Informationen nicht so schematisch ist wie bei der digitalen Technik: Eine Verringerung der Bandgeschwindigkeit führt nämlich zu einem nichtlinearen Qualitätsverlust, der eine Verzerrung des Klangs zur Folge hat, der jedoch weiterhin “hörbar” und nicht “körnig” bleibt, und bei den hohen Frequenzen keine “Ausfälle” aufweist, wie es bei der digitalen Technik der Fall wäre, wenn man die Abtastfrequenz auf nur 24 kHz oder gar 12 kHz senken würde.

Bei digitalen Systemen mit Abtastraten ab 44,1 kHz gewinnen Vergleiche hinsichtlich der Klangtreue zwischen den beiden Systemen hingegen an praktischer Bedeutung.

HERSTELLUNG DES MASTERS

ANALOG

Ein Master eingraviert auf analoges Stereoband mit einer Breite von 1/2 Zoll bei hoher Geschwindigkeit (30 IPS), wobei pro Monospur 1/4 Zoll verwendet wird, liefert dies hervorragende Ergebnisse hinsichtlich der Auflösung und gute Ergebnisse im Bereich der Dynamik.

Anmerkung:.

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


Ampex 456 Grand Master-Band, eines der am häufigsten verwendeten Bänder für das analoge Mastering

Ampex 456 Grand Master-Band, eines der am häufigsten verwendeten Bänder für das analoge Mastering


DIGITAL

Um eine andere, aber im Grunde mit der oben genannten vergleichbare Detailstufe zu erreichen, ist Folgendes erforderlich: abtasten digital bei 24 Bit mit einer Frequenz von 96 kHz.

Auf diese Weise lassen sich bei der digitalen Aufzeichnung sehr ähnliche Ergebnisse hinsichtlich der Schärfe erzielen, die jedoch dank des durch die Bittiefe bedingten größeren Dynamikbereichs in puncto Dynamik deutlich besser ausfallen.


Detailansicht der Tonkopfgruppe eines analogen 24-Spur-Tonbandgeräts


MEHRSPUR-AUFNAHME

ANALOG 

Hervorragende Ergebnisse, wenn auch in Bezug auf Dynamik und Auflösung etwas weniger ausgeprägt, lassen sich erzielen, wenn man auch bei der analogen Mehrspuraufnahme auf 2-Zoll-Magnetband (24 Spuren auf 2 Zoll = 1/12 Zoll pro Monospur) bei einer Geschwindigkeit von 15 IPS (eine Geschwindigkeit, die nicht immer verwendet wurde; häufiger wurde die Geschwindigkeit von 7,5 IPS bevorzugt, um beim Modell 50% die enormen Kosten für Magnetband dieser Art zu senken). .

Durch die Verringerung der Geschwindigkeit verringerten sich die Auflösung und vor allem der Dynamikbereich im Hinblick auf das Signal-Rausch-Verhältnis.

In solchen Systemen nimmt das durch das Nebeneinander der Spuren auf dem Band verursachte Übersprechen im Vergleich zu dem auf dem Masterband auftretenden, weniger ausgeprägten Übersprechen zu; allerdings  hält es auf einem guten Niveau. .

Um den Rauschpegel relativ niedrig zu halten und den effektiven Dynamikbereich zu vergrößern, werden häufig Verfahren zur Rauschunterdrückung eingesetzt, und wenn möglich, wird der Aufnahmepegel bis an die Obergrenze der vom digitalen Band tolerierbaren Werte angehoben, wodurch der Klang eine durch die fortschreitende Sättigung hervorgerufene Färbung erhält, die den harmonischen Gehalt verändern und in gewisser Weise bereichern kann – was oft als Vorteil angesehen wird, jedoch nicht immer.

Eine praktische Methode, um Übersprechen kontrolliert zu handhaben, besteht darin, die Seitenbänder des Bandes für die empfindlichsten Quellen zu nutzen und dabei zu vermeiden, diese neben anderen Quellen mit hoher Energie und ähnlichem Frequenzbereich zu platzieren (so wurden beispielsweise manchmal die Spuren 01, 02 und 03 des 24-Spur-Recorders für die Hi-Hat und die Becken verwendet, wobei Spur 04 frei blieb und ab der nächsten Spur mit den energiereicheren Klangquellen wie Snare, Bass usw. fortgefahren wurde.).

DIGITAL 

Rein definitorisch könnte man sagen, dass bei einer digitalen Aufnahme mit 24 Bit und 48 kHz die Ergebnisse etwas schlechter ausfallen als bei einer analogen Aufnahme mit 15 IPS – oder etwas besser, wenn mit 7,5 IPS aufgenommen wird. 

Bei der Wahrnehmung der Bildschärfe wird das digitale Verfahren das analoge übertreffen, wenn Mehrspuraufnahmen mit 96 kHz verwendet werden.

Was den Dynamikumfang angeht, ist die digitale Aufnahme mit 24 Bit oder mehr deutlich überlegen und ermöglicht dank des überaus großzügigen, nahezu rauschfreien Dynamikbereichs eine “entspanntere” Bearbeitung hinsichtlich der Pegelsteuerung während der Audiobearbeitung.

Übersprechen tritt bei digitalen Systemen nicht oder kaum auf, da es nur bei der A/D-Wandlung und ausschließlich bei der gleichzeitigen Aufnahme mehrerer Spuren auftreten kann.

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

Im Gegenzug bietet es eine bessere Klangtreue, da es dem bei der Aufnahme eingespielten Originalklang besser entspricht.

Die Stichprobenentnahme

Die Abtastrate von 48 kHz hat einige Probleme gelöst, die ursprünglich durch die 44,1 kHz verursacht wurden; anschließend wurde die Abtastrate im Laufe der Produktionsprozesse mit 96 kHz weiter optimiert. 

Nach Ansicht vieler Tontechniker ist der Vorteil von Samples mit 192 oder 384 kHz jedoch eher theoretischer als praktischer Natur: Solche Systeme würden kaum oder gar keine nennenswerten Vorteile bieten, während sie dem System sowohl bei der Aufnahme als auch bei der Signalverarbeitung erhebliche Rechenleistung entziehen.

Die Verwendung von Dateien mit 88,2 kHz und 96 kHz hat hingegen ihre Berechtigung, insbesondere bei der Audiobearbeitung, während sie für Dateien, die für den Endnutzer bestimmt sind, überflüssig sein kann.


Oben ist eine freie schematisch-konzeptionelle Darstellung der analogen Definition einer Sinuswelle zu sehen, die durch eine schwarze Linie dargestellt wird (tatsächlich 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 die Verdopplung der Frequenz es ermöglicht, eine größere Anzahl von Koordinaten zu definieren, die sich auf die verschiedenen Intensitäts- und Polaritätsstufen der Welle im Zeit-Raum beziehen. Daraus folgt eine originalgetreuere Rekonstruktion der ursprünglichen Sinuswelle.


Bits und Dynamik

Lassen Sie uns den nutzbaren dynamischen Raum genauer betrachten.

Digitale Systeme mit 16 Bit bieten eine Bereich von 96 dB, gleich oder geringfügig niedriger als der des professionellen Analogbereichs, der uns in seiner höchsten Ausprägung dank der bemerkenswerten Toleranz des magnetischen Trägers einige dB mehr bescheren könnte.

Dieser Vorteil der analogen Technik ist jedoch rein theoretischer Natur, da die analoge Aufnahme ein höheres Rauschpegel aufweist, wodurch der Dynamikbereich im unteren Bereich um einige Dutzend dB eingeschränkt wird.

Signal-Rausch-Verhältnis

Kurz gesagt: Die besten professionellen Analoggeräte sind in der Lage, ein Signal-Rausch-Verhältnis (Signal-Rausch-Verhältnis) zwischen 55 dB und 73 dB, je nach Qualität des Bandes und des Aufnahmegeräts, der Breite der Magnetbahn auf dem Band und der verwendeten Abspielgeschwindigkeit.

Durch die Umgehung Dolby, die vor allem während der Mehrspuraufnahme aber manchmal auch während der Mastering auf einer Stereospur, der Signal-Rausch-Verhältnis Er hätte um etwa 10–12 dB erhöht werden können, wodurch sich ein nutzbarer Dynamikbereich von gut 85 dB ergeben hätte – ein bemerkenswerter Wert, der jedoch immer noch unter dem von digitalen 16-Bit-Systemen liegt. 

Der Beginn der 24-Bit-Ära

Mit dem Aufkommen der 24-Bit-Technologie hat die digitale Audioproduktion einen bedeutenden Fortschritt gemacht.

Jedes einzelne Bit kann nämlich 6 dB Dynamikbereich kodieren. Daraus folgt, dass wir bei 24 Bit im Vergleich zu den 96 dB des 16-Bit-“Systems” 48 dB zusätzlichen Dynamikbereich erhalten, was insgesamt 144 dB nutzbaren Dynamikbereich ergibt.

Dadurch konnten wir praktisch jedes noch so geringe Hintergrundrauschen, das durch den Abtastvorgang selbst verursacht wurde (abgesehen von Unvollkommenheiten der A/D-Wandler, je nach Qualität), eliminieren, 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-DAWs und der Gleitkommakodierung.

Solche Systeme würden zwar über einen extrem hohen theoretischen Dynamikbereich verfügen, müssten sich jedoch dennoch mit den 24-Bit-A/D- und D/A-Wandlern messen.

Dies führt also nicht zu einer nennenswerten Verbesserung der Qualität oder der Dynamik der erzeugten Datei, sondern optimiert die Dynamiksteuerung während der Audiobearbeitung, um:

  • Clipping beim Rendern vermeiden
  • Die bei der Signalverarbeitung auftretenden numerischen Rundungsfehler erheblich reduzieren
  • damit die DAW und die 32- oder 64-Bit-Plugins “nativ” laufen können und Clipping vermieden wird (Anmerkung: In der Praxis trifft dies immer auf “präzise” 32- oder 64-Bit-Plugins zu, je nach Fall, während dies bei vielen “farbigen” Plugins, wie beispielsweise einigen Equalizern und Emulationskompressoren, nicht immer der Fall ist)

Die hochwertige Audiokette

Um ein hohes Qualitätsniveau aufrechtzuerhalten, darf kein Glied der digitalen Kette Schwächen aufweisen in Bezug auf: 

  • virtuelle Instrumente
  • A/D- und D/A-Wandler
  • DAW
  • Plugins
  • sonstige damit zusammenhängende Aspekte

Ein weiterer wichtiger Aspekt neben der individuellen Qualität der Komponenten ist zudem die Optimierung der Kompatibilität zwischen diesen hinsichtlich der Abtastfrequenz und der Bitanzahl.

Jedes der oben genannten Elemente sollte eine sehr hohe Qualität aufweisen, und die Arbeitssitzung sollte auf den Mindestwert von 44,1 kHz oder 48,0 eingestellt werden.

Wenn es die Ressourcen zulassen, umso besser bei 88,2 oder 96 kHz

Dies gilt bei einer Abtastrate von 24 Bit oder mehr, wobei die praktischen Vorteile im Bereich der dynamischen Ressourcenverwaltung erhalten bleiben.

Aliasing

Aliasing im Audiobereich ist ein Phänomen, das beim digitalen Abtasten eines analogen Audiosignals auftritt. Enthält das Signal Frequenzen, die höher sind als die Hälfte der Abtastfrequenz (auch als Nyquist-Frequenz bezeichnet), können diese höheren Frequenzen fälschlicherweise als niedrigere Frequenzen interpretiert werden, die dann zusammen mit dem Ton wiedergegeben werden. Diese Fehlinterpretation führt zu Verzerrungen im resultierenden digitalen Audiosignal.

Es gibt folgende Lösungen gegen Aliasing:

Überabtastung

        1. Erhöhung der Abtastfrequenz: Durch die Überabtastung wird die Abtastfrequenz über die Nyquist-Frequenz hinaus erhöht. Dadurch werden die Frequenzen, die zu Aliasing führen könnten, deutlich weiter in den höheren Frequenzbereich verschoben, wodurch sie leichter herausgefiltert werden können.
        2. Einfachere Filterung: Durch die Überabtastung kann der erforderliche Tiefpassfilter eine flachere Flankensteilheit aufweisen, wodurch die Auswirkungen auf die Frequenzen innerhalb des gewünschten Bereichs verringert werden.
        3. Beste Klangqualität: Durch Überabtastung lässt sich die allgemeine Klangqualität verbessern, da Aliasing reduziert wird und eine weniger aggressive Filterung möglich ist.

Tiefpassfilter

        1. Entfernung der hohen Frequenzen: Ein herkömmlicher Tiefpassfilter filtert Frequenzen, die über der Nyquist-Frequenz liegen, vor der Abtastung heraus und verhindert so Aliasing.
        2. Notwendigkeit steiler Hänge: Ohne Überabtastung müssen Tiefpassfilter steilere Flankensteilheiten aufweisen, um Aliasing zu vermeiden, was sich negativ auf Frequenzen in der Nähe der Grenzfrequenz auswirken kann.
        3. Einschränkungen: Tiefpassfilter mit steilen Flankensteilheiten können andere Arten von Verzerrungen verursachen, wie beispielsweise das Ringing (Gibbs-Phänomen).

Kombinierte Anwendung und Vergleich der beiden Methoden

        • Komplementarität: In der Praxis werden Oversampling und Tiefpassfilter häufig gemeinsam eingesetzt. Oversampling ermöglicht den Einsatz von Tiefpassfiltern mit flacherer Flankensteilheit, wodurch unerwünschte Nebeneffekte reduziert werden.
        • Anwendungsbezogene Auswahl: Die Entscheidung zwischen Oversampling und herkömmlicher Tiefpassfilterung hängt von der jeweiligen Anwendung, den verfügbaren Ressourcen und den Zielen hinsichtlich der Klangqualität ab.
        • Wirksamkeit im Kontext: In manchen Fällen kann eine Überabtastung effektiver sein, um Aliasing zu reduzieren und gleichzeitig eine hohe Klangqualität zu gewährleisten. In anderen Fällen könnte ein einfacher Tiefpassfilter ausreichen, insbesondere wenn die Systemressourcen begrenzt sind.

Um das Aliasing-Problem zu vermeiden oder abzuschwächen, sollte jeder hochwertige A/D-Wandler am Eingang mit einem Anti-Aliasing-Filter ausgestattet sein. Ist dies nicht der Fall, könnte die Verwendung eines Tiefpassfilters mit sehr steiler Flankensteilheit, das zwischen der Eingangsquelle und dem Wandler geschaltet wird, das Problem beheben.


Tiefpassfilter. Hier ist er auf eine Grenzfrequenz von 12 kHz und eine Flankensteilheit von 24 dB pro Oktave eingestellt. Für einen sinnvollen Einsatz im Bereich des Anti-Aliasing sollte er eine sehr steile Flankensteilheit (60 dB/Okt oder mehr) und eine Grenzfrequenz von 20 kHz aufweisen.


Diese Lösung schränkt den Frequenzgang des Audioprogramms natürlich auf den Bereich der Hörbarkeit ein, was Vor- und Nachteile mit sich bringt, die ich im Folgenden darlege:

PRO – bei Systemen, die Frequenzen oberhalb des hörbaren Bereichs korrekt abtasten und wiedergeben können, wobei der integrierte Anti-Aliasing-Filter diese (je nach verwendetem System) auf 96 und 192 kHz begrenzt, können die Ultraschallfrequenzen dazu beitragen, im hörbaren Bereich subtraktive Effekte zu erzeugen, die denen in der Akustik ähneln, und so den Klang des hörbaren Frequenzbereichs natürlicher zu gestalten, da Frequenzen und Schwebungen einfließen, die andernfalls verloren gingen

DAGEGEN – Bei denselben Hochfrequenz-Samplings hat der Tontechniker keine akustische Kontrolle über eventuelle hochfrequente Verzerrungen im nicht hörbaren Bereich, die (durch Subtraktion) unerwünschte Obertöne im hörbaren Bereich hervorrufen und so zu einer erheblichen Verschlechterung der Audioqualität führen, was ebenso heimtückisch wie unerträglich ist.

Eine effektivere Anti-Aliasing-Maßnahme wird durch einen Anti-Aliasing-Filter in Verbindung mit einem Oversampling-Verfahren erreicht, das von Wandlern und Plugins angeboten wird und, sofern verfügbar, stets empfehlenswert ist.

Inter-Sample-Verzerrung und Oversampling

Apropos Aliasing, wir wissen, dass die Wandler Sie nutzen ein Interpolationsverfahren zwischen zwei benachbarten Abtastwerten, um eine Simulation kontinuierlicher Abtastwerte zu erzeugen, ähnlich wie beim analogen System.

Dies führt zu einer Aufrundung der Intensitätswerte zweier benachbarter Proben.

Es wird daher deutlich, dass, wenn ein digitales Signal auf Werte nahe oder gleich 0 dB gebracht wird, das’Interpolation Das allein wird bereits zu einer Verzerrung führen.

Dieses Risiko ist umso größer, je niedriger die Abtastrate des Sampling (und damit dessen Auflösung), wodurch das System gezwungen wird, Interpolationskurven größer, um eine größere Lücke zwischen den beiden benachbarten Stichproben auszugleichen.

Zudem könnten bestimmte Verfahren der Tonbearbeitung so schnelle Spitzen erzeugen, dass sie den Punkt digitales Clipping.


Oben ist eine digitalisierte Welle schematisch dargestellt, die als Ergebnis der durch die einzelnen Samples ausgedrückten Pegelkoordinaten definiert ist. Der Interpolationsprozess greift ein, um die Werte um diese Pegel herum zu “runden”, sodass eine harmonischere “virtuelle durchgehende Linie” entsteht. Wenn ein digitaler Wert den Pegel von 0 dB streift, neigt es dazu, dass ein Clipping auftritt, da die durch die Interpolationskurve erzeugten Rundungswerte in den Überlastbereich überlaufen.


Anmerkung:.

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

Auch bei der Konvertierung und Rückkonvertierung einer Masterdatei in ein bzw. aus einem Audioformat, das Datenkomprimierungsverfahren verwendet (MP3, AAC usw.), kann es vorkommen, dass versehentlich die Clipping-Grenze überschritten wird.

Gleichstrom-Offset

In der Audioaufnahme ist ein Gleichstrom-Offset ist ein unerwünschtes Merkmal eines aufgenommenen Klangs. 

Es tritt bei der Tonaufnahme auf, noch bevor der Ton das Aufnahmegerät erreicht, und wird manchmal durch veraltete, defekte oder minderwertige analoge Geräte verursacht. 

Das’Offset bewirkt, dass der “Gleichgewichtspunkt” der Wellenform nicht bei 0 dB liegt, sondern bei einem etwas höheren oder niedrigeren Wert. 

Dies könnte zwei mögliche Nachteile mit sich bringen: 

  1. Spitzenabschneidung, falls der Grundpegel der Wellenform angehoben wurde – daher lautet der erste Tipp, die Pegel der Audiosoftware bereits während der Aufnahme im Auge zu behalten, um unerwartete Verzerrungen zu vermeiden
  2. eine Niederfrequenzverzerrung

Sobald die Aufnahme in eine Audiospur digitalisiert wurde, sollte das Problem mithilfe einer entsprechenden Funktion der DAW behoben werden können, sofern diese vorhanden ist (Beseitigung des Gleichstrom-Offsets).

In der Regel ermöglicht uns diese Funktion auch, eine “verdächtige” Datei zu analysieren, um das Problem zu diagnostizieren und zu beheben.

Falls die DAW nicht darüber verfügt, sollte ein Hochpassfilter Eine drastische Absenkung unterhalb des hörbaren Frequenzbereichs (20 Hz oder sogar noch deutlich darunter) sollte das Problem jedenfalls beseitigen.

Neben dem Risiko des Clippings stellt das Vorhandensein von Gleichstrom-Offset Es könnte sich auch auf das Ansprechverhalten eines Dynamikkompressors auswirken, weshalb es immer ratsam ist, es so schnell wie möglich zu beseitigen.


Darstellung einer Wellenform mit Gleichstromversatz (oben) und derselben normalisierten Wellenform (unten).


Der Montgomery-Test

Im Folgenden finden Sie eine kurze Zusammenfassung einer Studie, die von der’Ingenieur Christopher Montgomery (Ersteller der Datei im Format OGG und ein aufmerksamer Forscher auf dem Gebiet der Audio-Abtastung und der akustische Wahrnehmung), bei dem über ein ganzes Jahr hinweg zahlreiche Tests durchgeführt wurden, an denen eine große Anzahl von Audiophilen teilnahm, darunter auch verschiedene “Fachleute”.

Ziel des Tests war es, zu überprüfen, ob eine beträchtliche Anzahl erfahrener Hörer tatsächlich in der Lage war, beim’Vergleichshörprobe zwischen Audiodateien, die dasselbe Klangprogramm enthalten, jedoch mit unterschiedlichen Abtastraten abgetastet wurden.

TESTERGEBNIS

Keiner der oben genannten erfahrenen Hörer konnte jemals mit verlässlicher Sicherheit einen Unterschied zwischen Audiodateien aus Quellen mit extrem hoher Auflösung und solchen, die von ihnen in verschiedene Kombinationen aus Frequenz und Bitrate konvertiert worden waren, feststellen.

Was die Bit, Es ist zu beachten, dass bei der Bearbeitung einer Audiodatei ein Dynamikverlust auftritt. Daher ist es ratsam, stets mit einer hohen Bitrate zu arbeiten, um den Bearbeitungsprozessen einen großen Spielraum zu gewähren und so jegliches Risiko von Verzerrungen zu vermeiden.

Die Reduzierung der Definition auf 16 Bit ist mittlerweile nur noch nach Abschluss der Arbeit durch einen geeigneten Prozess Dithering die eventuelle Nachteile, die durch die abschließende Konvertierung entstehen, so gering wie möglich hält.

Abschließende Zusammenfassung

      • Es reicht aus, sowohl bei der Audiobearbeitung als auch bei der Erstellung von Audiodateien für den Endnutzer die Frequenzen von 44,1 oder 48 kHz zu verwenden.
      • Sofern die Ressourcen des Aufzeichnungs- und Audiobearbeitungssystems dies zulassen, empfiehlt es sich, bei der Produktion und der anschließenden Bearbeitung des Audiomaterials 88,2 oder 96 kHz zu verwenden, während höhere Frequenzen überflüssig wären.
      • Insbesondere sollten die Mastering-Prozesse, da sie keinen besonders hohen Ressourcenaufwand seitens der DAW erfordern, im Oversampling durchgeführt werden, wobei die Abtastrate doppelt so hoch sein sollte wie die des Mixes.
      • Die Verwendung von 24 Bit oder mehr ist bei der Audiobearbeitung und beim Export eines Archiv-Masters unerlässlich, während ihre Verwendung beim Export von Dateien für Endnutzer als optional angesehen werden kann, da hierfür 16 Bit völlig ausreichen würden
      • Die Verwendung von Gleitkommasystemen ist immer empfehlenswert, um die Bearbeitung der Ebenen in der DAW praktischer, schneller und sicherer zu gestalten.

Was die Abtastfrequenzen der Systeme mit 176,4, 192, 352,8 und 384 kHz betrifft, so stellte Montgomery selbst deren zweifelhaften Nutzen fest, da sich bei den Tests keinerlei Hinweise auf eine damit verbundene Qualitätsverbesserung ergaben.

Der Klang

Wenn man bei der digitalen Wiedergabe eine angemessene Bitanzahl und geeignete Abtastraten verwendet, lässt sich heutzutage hinsichtlich des reinen Klangs keine Überlegenheit des digitalen gegenüber dem analogen Verfahren mehr feststellen, da beide sehr unterschiedliche Vor- und Nachteile bieten, die aus diesem Grund kaum miteinander vergleichbar sind. Dennoch wird im Folgenden versucht, eine Zusammenfassung zu erstellen, um die charakteristischen Unterschiede hervorzuheben.

  1. Digital:
    • Sauberkeit und Klarheit: Digitale Systeme liefern in der Regel sehr saubere und klare Aufnahmen mit nahezu keinem Hintergrundrauschen.
    • Treue: Hohe Wiedergabetreue des Originalklangs mit minimalen Verfärbungen oder Verzerrungen.
    • Dynamik: Großer Dynamikbereich, insbesondere bei Formaten mit 24 Bit oder mehr. Der Dynamikbereich der Quellen wird originalgetreu wiedergegeben
    • Rauschen: Das System selbst erzeugt keinerlei Grundrauschen, auch wenn in der Praxis durch die Eingangs- und Ausgangswandler ein äußerst geringes Maß an Rauschen entstehen kann.
  2. Analog:
    • Wärme und Charakter: Analoge Aufnahmen werden oft als “wärmer” und “voller” beschrieben, mit einer gewissen Klangfärbung, die ästhetisch ansprechend sein kann, auch wenn es sich dabei tatsächlich um eine Verfälschung handelt, die nicht auf die Originalquellen zurückzuführen ist, sondern durch Schwankungen des Tonbands sowie durch harmonische Verzerrungen des Tonbands und der Geräte hervorgerufen wird.
    • Natürliche Sättigung: Wenn das Band überlastet wird, entsteht eine harmonische Sättigung, die viele als musikalisch angenehm empfinden.
    • Ablauf: Der Dynamikbereich ist im Allgemeinen begrenzter als bei digitalen Systemen; bei hohen Dynamikwerten neigen die Quellen dazu, leicht komprimiert zu werden, was sowohl auf die relative Sättigung der Vorverstärker als auch auf die “dynamische Begrenzung” durch das Magnetband zurückzuführen ist.
    • Rauschen: Das Hintergrundrauschen (wie das Rauschen des Tonbands) kann deutlicher wahrnehmbar sein; liegt es jedoch unterhalb der Hörschwelle, trägt es dazu bei, den Klang zu färben, der dadurch zwar „schmutziger“ wirkt, aber auch an klanglicher Fülle gewinnt.

Die Zukunft der Digitalisierung

Die Geschichte jeder Technologie lehrt uns, dass traditionelle Verfahren einen unüberwindbaren Höhepunkt ihrer Entwicklung erreichen, während neue Verfahren ihre ersten bescheidenen Schritte machen.

So war es auch bei der analogen Technik, die bei Erscheinen der digitalen Technik dieser in fast jeder Hinsicht unbestreitbar überlegen war. 

In den letzten Jahren haben wir eine qualitative Annäherung der beiden Technologien beobachtet, wenn auch mit Unterschieden, die auf die Möglichkeit einer intelligenten Interaktion zwischen den beiden Welten hindeuten.

In Zukunft wird es unvermeidlich sein, dass das Digitale das Analoge fast vollständig ablöst, da es dessen Qualitäten und Charakter immer besser nachbilden kann (was bereits geschieht) und zudem neue und einzigartige Eigenschaften entwickelt, die sich durch die unbestreitbaren und bemerkenswerten praktischen Vorteile der digitalen Verwaltung steuern lassen.

Es gibt unzählige “Großstadtlegenden” rund um viele Geräte traditioneller Bauart, die – wenn sie zweifellos von hervorragender Qualität sind – oft als “mythisch” angesehen werden, wobei der Mythos manchmal die objektive Realität übertrifft.

Abgesehen von der Klangqualität ist der besondere Klangcharakter eines Hardware-Equalizers etwas Einzigartiges, ebenso wie die progressive Ansprache, die durch einen dynamischen Röhrenprozessor hervorgerufen wird.

Das oben Gesagte erklärt die Vorliebe und die Begeisterung vieler Tontechniker, die dieses Gerät nach wie vor bevorzugen.

Die Qualität und der Erfolg hochwertiger analoger Prozessoren zeigen sich auch darin, dass viele Softwareentwickler große Anstrengungen unternehmen, um die bekanntesten Hardwaregeräte nachzubilden, indem sie diese in Form von Plugins entwickeln – mit teilweise überraschenden Ergebnissen.

Eine persönliche Meinung

Da ich zu Beginn meiner beruflichen Laufbahn im Bereich der analogen Tonaufnahme tätig war, verstehe ich, dass viele Tontechniker die Klangwelt schätzen, die durch Magnetband und Hardware-Prozessoren geprägt ist.

In diesem Zusammenhang wird jedoch jeder ehrliche Vergleich oft durch individuelle Vorlieben verzerrt, während es doch auf das Streben nach objektiver Qualität ankommt, die auf das zu erreichende Ziel ausgerichtet ist.

Was die Signalverarbeitung angeht, hatte ich mehrfach Gelegenheit, direkte Vergleiche zwischen der Leistung einiger der besten analogen Prozessoren und den ausgefeiltesten digitalen Plugins anzustellen, die in den besten DAWs installiert sind.

Oft habe ich im Bereich der Tonsteuerung und manchmal auch bei der Dynamiksteuerung die digitale Technik bevorzugt, während es in anderen Fällen umgekehrt war.

Generell könnte ich sagen, dass:

Digitale Equalizer vom Präzisionstyp sind im Bereich der chirurgischen Entzerrung im Allgemeinen vorzuziehen, beispielsweise in den Vorbereitungsphasen der Entzerrung, die darauf abzielt, den Klang von unerwünschten Resonanzen zu befreien, dank ihrer millimetergenauen Präzision bei der Lokalisierung und Steuerung des Frequenzspektrums auf höchst selektive Weise, ohne jegliche Verfärbung zu verursachen; sie sind auch häufig bei passiven Klangfärbungen vorzuziehen, d. h. wenn sie zur Dämpfung einer Frequenzgruppe eingesetzt werden

Bei der aktiven Klangfärbung, also wenn man versucht, einen bestimmten Frequenzbereich anzuheben, erziele ich oft zufriedenstellendere Ergebnisse mit analogen EQs, aber auch mit deren digitalen Nachbildungen (ich verwende häufig Neve und Pultec), von denen einige mittlerweile beeindruckende Ergebnisse liefern, auch was die Wiedergabetreue gegenüber dem entsprechenden Hardware-Modell angeht.

Was die Dynamik betrifft, könnte ich vielleicht sagen, dass digitale Kompressoren eines bestimmten Typs eine detaillierte und neutrale Steuerung der allgemeinen Dynamik der Spuren ermöglichen, während analoge Kompressoren und ihre digitalen Nachbildungen – obwohl sie weniger präzise sind – dazu neigen, dynamische Ecken und Kanten auf eine “anpassungsfähigere” Weise abzurunden und das harmonische Spektrum auf modulierte Weise zu bereichern, was dazu beiträgt, den Klang voll, kraftvoll und warm klingen zu lassen.


Abbildung des berühmten Hardware-Kompressors Universal Audio 1176 (oben) und zweier Versionen seines Emulators von Waves, dem CLA-76.


Einige hochwertige analoge Geräte haben zudem ihren ganz eigenen, angenehmen “Klangcharakter”, den uns einige der gelungensten Emulatoren in Form von Plugins teilweise wieder nähergebracht haben.

Daher hängt die Entscheidung zum gegenwärtigen Zeitpunkt vom jeweiligen Einzelfall, vom persönlichen Geschmack, vom verfügbaren Budget sowie von der Fähigkeit ab, die unterschiedlichen Herausforderungen zu bewältigen, die sowohl mit der digitalen als auch mit der analogen Technik verbunden sind.

Wie immer wird die Unvoreingenommenheit der beste Leitfaden für die Entscheidungen sein und es ermöglichen, ein “gemischtes” Setup zu schaffen, bei dem einige analoge Elemente in einen modernen digitalen Kontext integriert werden.


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Manuale di Audio Recording, Editing e Tuning Digitale

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