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Untersuchung zur Unterscheidbarkeit von analogen und mit 48 kHz und 96 kHz digitalisierten Audiosignalen aus der Sicht des Tonmeisters

Einleitung

Es ist nun gut 15 Jahre her, dass die digitale Technik in der Audioindustrie ihren Siegeszug antrat. Seither ist die analoge Technik fast gänzlich verdrängt worden. Die Vorteile des digitalen Mediums gegenüber dem analogen lagen sowohl für die gesamte Produktion als auch für den Konsumenten auf der Hand. Folglich musste die Schallplatte der CD weichen. Bevor die CD auf den Markt kam, wurde ein einheitliches Format festgelegt, um ein babylonisch-digitales Sprachengewirr zu vermeiden. In diesem CD-Standard ist die Abtastfrequenz bekanntlich mit 44,1 kHz und die Wortbreite mit 16 Bit verankert. Demzufolge ist die maximale Übertragungsbandbreite auf ungefähr 22 kHz begrenzt, und theoretisch läßt sich eine maximale Dynamik von 96 dB erzielen. Diese Werte sind natürlich nicht aus der Luft gegriffen. Zum einen stellten sie das technisch Machbare dar, und zum anderen wurden seinerzeit Hörtests - unter anderem in Deutschland und Japan - durchgeführt, die eine Antwort auf die Frage der nötigen Übertragungsbandbreite geben sollten. Man war sich einig, daß eine Bandbreite bis 16 kHz völlig ausreiche, um ein Musiksignal ohne hörbare Qualitätseinbußen wiederzugeben. Mit dem CD-Standard von 22 kHz glaubte man sich also auf der sicheren Seite.

Dies ist alles Geschichte, und wie so oft wiederholt sich die Geschichte, denn heute stehen wir erneut vor der Frage nach der nötigen Übertragungsbandbreite, um ein Signal keinesfalls negativ zu beeinflussen. Die beiden neuen Schlagwörter der digitalen Welt heißen "DVD" und "Super-Audio-CD". Diese beiden (konkurrierenden) digitalen Formate warten im Vergleich zur "alten" CD mit wesentlich besseren Werten auf. Abtastfrequenzen von bis zu 192 kHz bei 24 Bit und Aufzeichnung eines DSD-Signals sind möglich.

Nun drängt sich einem natürlich der provokante Einwand auf, ob denn unsere Ohren in den letzen 15 Jahren so viel besser geworden seien, daß uns heute 22 kHz nicht mehr gut genug sind? Dieser Einwand wurde übrigens auch schon vor 15 Jahren geäußert.

Gibt es neue Erkenntnisse aus dem Bereich der Hörphysiologie, die ADDA-Wandler mit 96 kHz und 24 Bit erfordern?

Zunächst muss man klar feststellen, dass eine Erhöhung der Abtastrate aus klangästhetischer Sicht nur dann sinnvoll ist, wenn Frequenzen oberhalb von 20 kHz in irgendeiner Weise vom Gehör bewusst oder unbewusst verarbeitet werden und für die Wahrnehmung und Klangbeurteilung eine Rolle spielen. Diese Frage ist spätestens mit dem Aufkommen der 96 kHz-Wandler in der Audiobranche heiß diskutiert, denn sie spiegelt den Kern des Problems wider. Befragt man diesbezüglich die aktuellste Fachliteratur, so kann man leider keine Antwort finden. Es lässt sich lediglich die Frage etwas genauer formulieren.

Wenn man mit reinen Sinustönen die höchste Frequenz bestimmt, die das menschliche Gehör bewusst aufnimmt, scheint die Sache klar. Man kann hier mit Sicherheit davon ausgehen, dass durchschnittlich Frequenzen ab 16-17 kHz nicht mehr wahrgenommen werden. In seltenen Fällen können Personen 20 kHz und darüber detektieren. Diese Angaben beziehen sich aber nur auf die Eigenschaften des Gehörs bei periodischen Stimuli. Da Musik und die meisten Schallereignisse aber nicht nur aus periodischen Vorgängen bestehen, sondern durch unperiodische Einschwingvorgänge charakterisiert werden, muss das Gehör auch auf die Aufnahme und Verarbeitung solcher unperiodischer Signale hin überprüft werden.

Untersuchungen, die speziell mit unperiodischen Signalen und steilen Impulsen als Reiz arbeiten, sind vergleichsweise jung und werfen noch viele Fragen auf. Impulshafte Signale, wie etwa ein Trommelschlag, können in ihrem scharfen Einschwingvorgang sehr hohe Frequenzen über 20 kHz im Frequenzbereich enthalten. Es ist also durchaus denkbar, dass während geräuschhafter Einschwingvorgänge der auditiven Wahrnehmung die Möglichkeit gegeben ist, indirekt auch Frequenzen über 20 kHz zu verarbeiten und zu einer bewussten klanglichen Unterscheidung zu führen. Eine Erhöhung der Abtastrate könnte sich hier positiv bemerkbar machen.


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