Aufnehmen eines Klanges

Für die Aufnahme von digitalen Audiodaten misst der Computer das von einem Mikrofon (oder einem anderen elektroakustischen Gerät) erzeugte elektrische Signal. Da das Signal durch einen Klang erzeugt wird, ändert sich die Signalstärke direkt proportional zu dessen Wellenform. Der Computer misst die Stärke des elektrischen Signals und nimmt auf diese Weise die Wellenform auf.

Bei dieser Messung gibt es zwei wichtige Faktoren. Zunächst die Samplerate – dies ist die Häufigkeit, mit der der Computer die Signalstärke misst und speichert. Es ist ein physikalisches Gesetz, dass zur Messung eines Signals mit einer bestimmten Frequenz die Abtastrate mindestens doppelt so hoch liegen muss. Angenommen, Sie möchten einen relativ hohen Ton einer Geige aufnehmen — zum Beispiel ein A, dessen Grundton die Frequenz 440 Hz hat und dessen Obertöne bis zur fünffachen Frequenz des Grundtons gehen. Die höchste aufzunehmende Frequenz liegt damit bei 2.200 Hz. Sie müssen dann das Signal vom Mikrofon also mindestens 4.400 Mal pro Sekunde messen.

Da Menschen Frequenzen bis weit über 10 kHz hören können, verwenden die meisten Soundkarten und digitalen Audiosysteme viel höhere Samplerates. Heutzutage werden normalerweise die Samplerates 22 kHz, 44,1 kHz und 48 kHz verwendet. 44,1 kHz ist die für Audio-CDs verwendete Samplerate; man spricht deshalb auch von CD-Qualität.

Der zweite wichtige Aspekt der Signalmessung ist die Abtastgenauigkeit oder Auflösung. Die Auflösung bestimmt, wie genau die Amplitude jeder Abtastung gemessen wird. Derzeit wird in der Musikindustrie ein System verwendet, bei dem der Amplitude einer Wellenform einer von 65536 verschiedenen Werten zugewiesen wird. Das Ergebnis jeder Messung wird auf dem Computer in Form von 2 Bytes (also 16 Bits) gespeichert, da für eine Zahl zwischen -32768 und 32767 eben dieser Speicherplatz benötigt wird. Das Verhältnis zwischen dem Pegel des elektrischen Eingangssignals und dem Amplitudenwert wird durch die verwendete Audiohardware und die Position des Pegelreglers in der Software bestimmt.

Was passiert, wenn die Amplitude des abgetasteten Signals so groß wird, dass sie nicht mehr durch eine 16-Bit-Zahl ausgedrückt werden kann? Normalerweise wird das Signal beim Maximalwert abgeschnitten – dieser Vorgang wird als Clipping bezeichnet.

Hier sehen Sie eine abgeschnittene Wellenform:

Dieses Abschneiden ist normalerweise ungewollt und führt zu unangenehm klingenden Verzerrungen. Je plötzliche Abweichung (also ein [Knick]) in einer Wellenform führt zu Klicks, Knacken oder anderen Verzerrungen des ursprünglichen Signals.

 

Siehe:

Digitale Audioaufnahmen – Grundlagen

Audio aufnehmen