Einführung

HIGHRESAUDIO macht erstmals die Unterschiede zwischen MP3, CD und 96/24 sichtbar.

Warum klingt „High Resolution Audio“ besser als die klassische CD?

An der höheren Abtastfrequenz alleine kann es nicht liegen. Das Ohr nimmt Frequenzen bis ca. 18 Kilohertz war. Somit sollte die CD mit ihrer Bandbreite von 20 kHz auf der sicheren Seite liegen. Nachfolgend möchten wir drei elementare Faktoren vorstellen, die maßgeblich die Musikqualität negativ beeinflussen und durch die Wahl einer höheren Bitrate und Abtastfrequenz in ihrem Einfluss minimiert werden.

1.) Aufgrund der begrenzten Auflösung einer CD von 16 Bit und somit 65.536 Abstufungen des digitalisierten Musiksignals, werden insbesondere leise Töne vom Quantisierungsrauschen gestört. Dieses Rauschen ist grundsätzlich dem Signal überlagert und ist vergleichbar mit dem Rauschen eines Tonbands oder einer Schallplatte, jedoch wirkt es aufgrund seiner digitalen Natur deutlich störender.

2.) Die Wandler zwischen der analogen und digitalen Welt sind keine perfekten Systeme. Die verwendeten Tiefpassfilter im Analog-Digital und Digital-Analog-Wandler, zur Bandbreitenbegrenzung und Rekonstruktion des analogen Signals, sind nicht so fehlerfrei wie es die Theorie erfordert. Schwankungen im Taktsignal (Jitter) können zu einer ungenauen Wandlung führen.

3.) Die Digitalisierung einer Aufnahme erfordert besondere Sorgfalt. Sogenannte „Intersample Peaks“ können Übersteuerungen verursachen, während schlecht ausgesteuertes Material den gegebenen Dynamikumfang nicht vollständig nutzt.

Die oben genannten negativen Einflüsse können mit Hilfe nativer Studio Master Aufnahmen deutlich gemindert werden.

1.) Durch die Wahl einer höheren digitalen Auflösung von 24 Bit wird in der Praxis, mit aktueller Elektronik, ein Dynamikumfang von ca. 120 dB erreicht. Auf diese Weise wird das Quantisierungsrauschen unhörbar, da wesentlich mehr Abstufungen zur Abbildung des analogen Signals zur Verfügung stehen.

Die nativen Studio Master nutzen durchweg eine Auflösung von 24 Bit!

2.) Eine höher Abtastfrequenz des analogen Signals ermöglicht die Abbildung von Frequenzen jenseits von 20 kHz, um das Oberwellenspektrum verschiedenster Instrumente vollständig abbilden zu können. Darüber hinaus werden mit der erhöhten Abtastfrequenz „Intersample Peaks“ minimiert, die bei der Rückwandlung in die analoge Welt zu deutlichen Übersteuerungen und somit Verzerrungen führen würden.

Es stehen native Studio Master mit Abtastraten bis zu 384 kHz zur Verfügung.

3.) Die Kombination aus einer höheren Bitrate und gesteigerter Abtastfrequenz liefert sowohl dem Tonmeister ausreichend Spielraum bei seiner Aufnahme als auch der Musik-Reproduktion auf Ihrem HiFi-System die Möglichkeit das Original deutlich genauer zu reproduzieren.

Es besteht ein fester Zusammenhang zwischen der Bitrate und der Abtastfrequenz. Mit der Erhöhung der Abtastfrequenz steigt der Störabstand in Dezibel (dB), so dass die Anzahl der Bits reduziert werden kann. Ein gutes Beispiel ist „Direct Stream Digital“ (DSD). Hier wird das Prinzip auf die Spitze getrieben, indem lediglich 1 Bit für die Abbildung des Musiksignals genutzt wird, die Abtastfrequenz jedoch auf das 64-fache der CD-Abtastrate erhöht wird.

Nachfolgend möchten wir Ihnen, anhand von Messungen mit dem MusicScope, die Unterschiede zwischen den verschiedenen Formaten kurz vorstellen:

Das folgende Bildschirmfoto zeigt eine CD-Aufnahme (16 Bit / 44.1 kHz) mit ihrem begrenzten Frequenzumfang von ca. 20 kHz, sichtbar im Spektrum und im Wasserfall-Diagramm. Speziell diese Aufnahme zeigt plakativ zahlreiche „Intersample Peaks“ (siehe History), die Übersteuerungen von nahezu +3 dB (siehe True Peak Level) erzeugen.


Eine MP3-Aufnahme (128 kBit/s) konvertiert in WAV (siehe unten) komprimiert die Musik mit einem verlustbehafteten Verfahren. Dabei wird der Frequenzumfang beschnitten und psychoakustische Effekte genutzt, um für das Ohr nicht wahrnehmbare verdeckte Frequenzen zu entfernen. Es ist besonders auffällig, dass alle Frequenzen über 16,5 kHz abgeschnitten werden. Darüber hinaus zeigt das Wasserfall-Diagramm, dass die spektralen Anteile der Musik, durch Anwendung der psychoakustischen Verfahren, ausgedünnt wurden. Bitte vergleichen Sie die MP3-Aufnahme mit dem nativen Studio Master des selben Musikstücks (weiter unten).


Nachfolgend sehen Sie die Analyse eines nativen Studio Master mit einer Bitrate von 24 Bit und einer Abtastfrequenz von 96 kHz. Im Gegensatz zu MP3 werden hochauflösende Audiodateien mit verlustfreien Verfahren (z.B. FLAC oder ALAC) komprimiert. Es ist gut zu erkennen, dass die Aufnahme sehr gut ausgesteuert wurde und keine „Intersample Peaks“ auftreten. Der große Frequenzumfang des Musikbeispiels von bis zu 40 kHz ermöglicht die Übertragung des gesamten Oberwellenspektrums aller Instrumente.


Abschließend möchten wir noch die Messung einer „Direct Stream Digital“ Aufnahme (DSD128 / Abtastfrequenz: 5.6448 MHz) vorstellen. Die Frequenzanteile der Musik sind im Wasserfall-Diagramm noch deutlich bis ca. 48 kHz sichtbar.


Das Equipment: Unser Dank gilt dem XiVero Team (http://www.xivero.de), das für die oben gezeigten Messungen das eigens entwickelte MusicScope genutzt hat.

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