Lieber Experte/in,
ich habe mein Homerecording Fachbuch von vorn bis hinten durchgelesen und bei Wikipedia alles über Samplin-Rate und Bittiefe gelesen, aber ich kapier´s immer noch nicht. Vieles habe ich verstanden; ich arbeite selbst mit Cubase-5 und Wavelab.
Meine Frage ist: Wieso Sample-rate ?
Warum muß abgetastet werden und vor allem was muß abgetastet werden?
Ich benötige keine spezifischen Erklärungen sondern wahrscheinlich nur Basiswissen.
Wo kommt überhaupt der Ton her: Die Lautstärke kann ich anhand der Amplitude erkennen.
Ich kann meine Frage noch nicht einmal richtig stellen.
Ich möchte gerne wissen wer oder was tastet ab und warum? Es wird nirgends genau erklärt. Ich bin seit 25 Jahren Musiker und habe ein kleines Homestudio, ich weiß zwar das die Sample-Rate schon mindestens 44,1 kHz
betragen sollte. Es ist mir vieles klar.
Aber wie gesagt, die Frage lautet: Wer tastet ab?
Ich hoffe, Du weißt irgendwie was ich meine.
Freue mich sehr auf eine Antwort.
Viele Grüsse aus Malente
Ralf Bruhn
Hi Ralf,
das wird jetzt ein bisschen länger, aber dir kann geholfen werden:
Ein guter alter Schallplattenspieler konnte ein Signal lesen, indem er einfach einer Spur gefolgt ist. Da kam dann ein analoges Signal raus (zu jedem Zeitpunkt ein Wert, also eine Kurve). Für einen Cd-Player oder PC würde das unendlich viele Daten bedeuten, daher wird das Signal digitalisiert. Dabei wird mit einer gewissen „Sample-Rate“ gearbeitet. Der PC schaut sich die Kurve des Audio-Signals also 441000 mal in der Sekunde an.Dabei kann er nur eine gewisse Anzahl an Werten erkennen, das findet sich in der Bitrate wieder.
http://www2.leuphana.de/medienkulturwiki/medienkultu…
Auf der Y-Achse findest du die Bitrate, also die Auflösung.
Auf der X-Achse hast du die Zeit. Also kannst du dort ablesen, wie oft pro Zeit dein Gerät einen neuen Wert annehmen kann. Die Sample-Rate.
Falls es dich interessiert, warum man meistens mit genau 44.1khz arbeitet: um eine Frequenz digital sauber darstellen zu können, muss die Abtastrate größer als die größte abzutastende Frequenz sein.
Unser Audiobereich geht bis ca 22khz, also müssen wir mit einer Abtastrate > 44khz arbeiten. Nämlich 44.1khz
Hoffe, ich konnte dir ein bisschen Klarheit verschaffen.
LG
Hallo erst einmal
Also fangen wir mal so an…
um aus einem analogen signal ein digitals zu produzieren muss mit einem A/D wandler die „welle“ die analog anliegt ausgelesen werden
sie haben schon richtig erkannt dass die amplitude ausgelesen wird und das in bestimmten zeitabständen bei 44khz sind das dann zB. 44 tausend mal pro sekunde.
der pc speichert nun diese werte einfach hintereinander ab.
wenn nun das signal wieder ausgelesen werden soll muss natürlich bekannt sein in welchen abständen eingelesen wurde und in welchen dementsprechend auch wieder ausgelesen werden muss.
Zu den verschiedenen sampler raten:
je höher desto besser… das steht überall
wenn man sich die welle vorstellt sieht man dass es bein einer tonfrequenz von 20khz und einer sampler rate von 44khz natürlich schwierig ist die welle als eine schöne sinuswelle darzustellen da ja nur 2 werte pro wellenpweiode (ein mal hoch und ein mal runter) gesperichert werden
auf diese weise schränkt sich der abtastbare frequenzbereich ein
ich empfehe daher möglichst 96 khz zu verwenden da hier auch hohe frequenzen „formschön“ abgebildet werden können
noch eine sache kurz zum schluss:
wenn die sampler rate nach dem digitalisieren eines signals verändert wird verändert sich dazu proportional die geschwindigkeit und tonhöhe des audiosignals da die wellen ja schneller wiedergegeben werden…
ich hoffe ich konnte ihre frage beantworten
bei weiteren fragen stehe ich ihnen gerne zu verfügung
Hallo Alex,
danke für Deine Antwort.
Aber ich blicke immer noch nicht richtig durch.
Wo kommt beim Plattenspieler eigentlich der Ton her.
Die Nadel fährt durch die Rillen auf der Platte, aber wie entsteht die Musik??
Die Frage ist, wo kommt die Musik her und wer oder was liest die Welle aus.
Stell´ Dir vor ich wäre Dein Schüler (10 jahre) und Du müsstest mir jetzt erklären, wo im PC mit der DAW die Töne entstehen.
Schöne Grüsse
Ralf
Hallo,
danke für Deine Antwort.
Aber ich blicke immer noch nicht richtig durch.
Wer oder was liest die Amplitude aus?
Die Frage ist, wo kommt die Musik her und wer oder was liest die Welle aus.
Stell´ Dir vor ich wäre Dein Schüler (10 jahre) und Du müsstest mir jetzt erklären, wo im PC mit der DAW die Töne entstehen.Mir fehlt wahrscheinlich etwas Basiswissen.
Schöne Grüsse
Ralf
Hallo,
kurz und knackig, es ist eigentlich ganz einfach:
Computer kennen keine Kurven, Audiosignale sind aber Kurven (zB eine Sinuswelle). Computer können sich nur Zahlen merken. Im Zweifelsfall sehr viele Zahlen um zum Ziel zu kommen. Also, wie mache ich meine Sinuswelle zu einem Haufen Zahlen?
Ein Audiosignal ist ja eine elektrische Spannung. Der Computer (also genauer der A/D Wandler, das Soundinterface, die Soundkarte, whatever) guckt sich diese Spannung an und generiert in dem Moment einen Wert und speichert diesen. Und zwar 44100 mal pro Sekunde (Hertz = n / Sekunde). Die Genauigkeit der einzelnen Werte ist übrigens die Bitrate (also wenn du 44.1 KHz und 16 Bit Audiodateien hast, werden 44100 mal pro Sekunde 16 Bit große Zahlenwerte gespeichert).
Zusammengefasst: Die Abstastrate entspricht der Häufigkeit pro Sekunde, in der der Wandler Werte erstellt, um später das Audiosignal möglichst genau darzustellen.
http://www.feierfeil.at/bild_video_ton/images/amplit…
Verstanden? 
Gruß
Tim
in dem pc ist eine sogenannte soundkarte verbaut
diese analysiert das signal dass ihr zugeführt wird
dieser wandler nennt sich A/D wandler (analog/digital)
das kann man sich so vorstellen wie wenn man alle 5 minuten die temperatur im raum messen und aufschreiben würde…
wenn sie nun die messpunkte in einem graphen auftragen ergibt sich daraus eine verlaufskurve…
in der soundkarte passiert das nur nicht alle 5 minuten sondern mehrere zigtausend mal pro sekunde
wenn nun aus einem digitalen signal ein analoges werden soll geschrieht das mit dem sogenannten D/A wandler (digital/analog)
dieser erzeugt mithilfe der gespeicherten daten entspechende verläufe der spannung am ausgang und reproduziert so die ursprüngliche eigangsspannung(welle)
Da braucht man aber sehr viel Vorstellungskraft.
Aber ich danke Dir trotzdem recht herzlich.
Schöne Grüsse
Ralf
Ja, habe schon etwas verstanden. Aber wieso ist ein Audiosignal eine elektrische Spannung?
Frage 2: Was höre ich, wenn ich einen Song in Cubase abspiele (z.B. Gitarre, Baß, Gesang, Drums), ist es digital oder analog?
Ich kann nerven, was?
HG
Ralf
Hallo!
Na, dann versuche ich mal, was Wikipedia und Fachbücher nicht zustandegebracht haben… :
Warum muß abgetastet werden und vor allem was muß abgetastet werden? Wo kommt überhaupt der Ton her? Wer tastet ab?
Zuerst die Frage nach dem Was: ganz einfach: es muß die Schwingung des Tonsignals abegetastet werden. Du hast ja zuerst einmal ein analoges Signal, also zuallererst die Schwingung des Schalls (von Instrument/Stimme/Ensemble/etc.). Diese Schwingung wird vom Mikrofon in - ebenfalls analoge - Schwingungen, aber diesmal elektrische, umgewandelt. So, und als nächsten Schritt hätte man früher diese Schwingung analog auf Band oder auf eine Schallplattenrille gespeichert.
EXKURS: Stell dir diese Schwingung vereinfacht als Sinusschwingung vor. „Analog“ heißt: In dem Maße, in dem die Schwingung zur einen oder anderen Seite ausschlägt, schlägt bei der Schallplattenrille auch die „Kurve“ zur einen oder anderen Seite aus (resp. bei der Bandaufzeichnung die Magnetisierung des Tonbandes zur positiven oder negativen Ladung)
Nun zum Warum: Eine CD, ein DAT-Band oder eine Festplatte - all diese digitalen Aufzeichnungsmöglichkeiten verstehen kein „analog“; die ganze Computerwelt (und damit der Bereich, in dem du u.U. die Tonaufzeichnung weiterbearbeiten willst) versteht kein analog. Dort zählen nur digitale Daten, also letztlich Nullen und Einsen, also das binäre System. Insofern muß eine Schwingung „abgetastet“ = gesampelt werden (sorry für das anglisierte Deutsch, aber so weit sind wir mittlerweile halt leider schon… . Das geht folgendermaßen:
Das analoge (Mikrofon-)signal geht im digitalen Aufzeichnungsgerät (z.B. ein DAT- oder Speicherkarten-Recorder) zuerst in einen Analog-Digitalwandler. Dort wird mit einem Schwingquarz (wegen dessen hoher Frequenzstabilität, die notwendig ist) eine Abtastfrequenz vorgegeben, beispielsweise beim CD-Format 44,1 kHz. „Abtastfrequenz“ (=Samplingfrequenz=Samplingrate) heißt: Dieser Schwingquarz gibt der Elektronik des Wandlers, welcher sich um das eingehende Analogsignal kümmert, quasi den Takt vor: „Meßt das mal, und zwar EXAKT! vierundvierzigtausendeinhundert Mal in der Sekunde - und wenn’s geht, subito!“
Vom ankommenden Analogsignal wird nun also 44100 mal in der Sekunde eine Probe genommen (daher der Name „Sampling“: Sample=(Stich-)Probe), das heißt: es wird seine momentane Amplitude (=Lautstärke) gemessen und daraus ein Zahlenwert gebildet und gespeichert. Wie gesagt: Dies geschieht in diesem Beispiel 44100 mal in der Sekunde. Du kannst dir das Ergebnis grafisch als eine Treppchenkurve vorstellen (denk wieder an die Sinuskurve!), wie ein statistisches Balkendiagramm, nur halt nicht schön abgerundet wie die analoge Schwingungskurve, sondern treppchenartig, weil ja die ursprüngliche analoge Schwingung (bspw. von 1 sec Länge) nun in 44100 einzelne Balken unterschiedlicher Höhe (je nach Amplitude zu dem jeweiligen Zeitpunkt) zerlegt wurde.
Wenn das klar ist, ist dann auch einleuchtend, daß eine höhere Samplingfrequenz (=mehr Abtastungen pro Sekunde) eine feinere Nachbildung des analogen Signals - aber auch mehr anfallende Daten (=Zahlenwerte) bedeuten müssen? Oder umgekehrt: Daß eine geringere Samplingrate zwar weniger Daten, also kleinere resultierende Klangdateien, erzeugt, aber durch die „gröbere Treppchenbildung“ einleuchtenderweise der originale Klang der ursprünglichen Analogschwingung nicht mehr gut nachgebildet werden kann.
Denn um eine Nachbildung des analogen Materials, der analogen Schwingung handelt es sich bei aller digitalen Aufzeichnung ja immer, das muß klar sein. Selbst bei Samplingraten von 192 kHz sinds halt immer noch (nun seehr feine) „Treppchen“ - auch wenn den Unterschied nachher kein Mensch mehr hört…
Ich hoffe, ich habe nicht allzusehr zur Verunsicherung beigetragen…
Grüßli
Andreas
kein problem
man hilft doch gerne
bei weiteren fragen einfach melden
Hallo Andreas,
ich weiß garnicht was ich sagen soll. So eine ausführliche Antwort hätte ich nicht erwartet.
Vielen vielen Dank dafür.
Alles was Du geschrieben hast, habe ich soweit verstanden, bis auf einige technische Zusammenhänge.
Einige Fragen zu Deinen Erklärungen:
1.Wie werden analoge Schwingungen z.B. von einer Sängerin in elektrische (ebenfalls analoge)Schwingungen umgewandelt? Könntest Du das bitte mal ganz genau (mechanisch/technisch) beschreiben?
2.Mit einem Schwingquarz wird eine Abtastfrequenz vorgegeben. Was passiert da (technisch) genau? Wird der Schwingquarz elektrisch in Schwingungen versetzt ?
3.Warum wird nur ein Sample (Stichprobe) gemacht?
4.Was passiert in einem A/D Wandler genau? Das hast Du zwar schon erklärt, aber ich meine was passiert technisch bzw. mechanisch, welche Bauteile befinden sich in dem Gerät?
Wenn wir uns mal treffen, gebe ich einen aus.
Schöne Grüsse aus Malente
Ralf
Hallo Ralf,
erstmal grundsätzlich zum Verständnis der Unterschiede analog und digital:
Bei analoger Technik werden im Grunde nur Wechselspannungsgemische mit verschiedenen Spannungen verarbeitet. Wenn etwas lauter werden soll, wird also die Spannung erhöht und vice versa. Equalizer sind Schwingkreise, die aus Kondensatoren und Spule bestehen und entsprechend ihrer Konstruktion bestimmte Frequenzen abschwächen oder verstärken. Bei der Speicherung auf Magnetband kommen da noch die entsprechenden physikalischen Gesetze das Magnetismus ins Spiel. Das ist so im Telegrammstil die einfach formulierte Grundlage der Analogtechnik.
Bei der Digitaltechnik ist es völlig anders. Am Eingang haben wir einen Analog/Digitalwandler und am Ausgang einen Digital/Analogwandler. Dazwischen befindet sich unser digitales System zur Bearbeitung der (inzwischen digitalisierten) Audiosignale.
Damit das Computerprogramm mit den Audiodaten etwas anfangen kann, müssen sie also in ein digitales Format übertragen werden. Aus dem Wechselspannungsgemisch werden also Zahlenketten. Bei einer Abtastrate von 44,1 kHz wird also das analoge Signal im A/D-Wandler 44100 mal pro Sekunde abgetastet. Dabei wird der zu diesem Zeitpunkt existierende Wert der Spannung gemessen und als Zahl abgebildet. Für jeden Audiokanal haben wir dann also 44100 Zahlengruppen, die dem Spannungsverlauf der Wechselspannung entsprechen. Diese Zahlengruppen werden dann in der digitalen Welt weiterverarbeitet und am Ende zum Digital/Analogwandler geschickt. Der D/A-Wandler modelliert dann aus diesen Zahlenketten die entsprechenden Spannungen. Das Resultat ist erst einmal eine treppenförmige Wechselspannung (mit 44100 Treppenstufen). Das wird anschließend noch geglättet und wir haben wieder ein analoges Signal, das wir dann hören können.
Hallo Andreas,
superklasse, ich danke Dir.
Könntest Du mir bitte meine Frage 1 und 2 noch beantworten?
HG
Ralf
Hallo Andreas,
hier nochmal die Fragen 1,2, u.3 der vorletzten Mail
1.Wie werden analoge Schwingungen z.B. von einer Sängerin in elektrische (ebenfalls analoge)Schwingungen umgewandelt? Könntest Du das bitte mal ganz genau (mechanisch/technisch) beschreiben?
2.Mit einem Schwingquarz wird eine Abtastfrequenz vorgegeben. Was passiert da (technisch) genau? Wird der Schwingquarz elektrisch in Schwingungen versetzt ?
3.Warum wird nur ein Sample (Stichprobe) gemacht?
Schöne Grüsse
Ralf
Hallo Ralf,
Zur 1. Frage:
Du sprichst offenbar von einem Mikrofon. Da gibt es grundsätzlich zwei verschiedene Funktionsprinzipien.
- das dynamische Mikrofon
Auch Tauchspulenmikrofon genannt. Das beschreibt schon das Wirkprinzip. Eine an einer Zentrierung schwingend aufgehängte Spule befindet sich in einem Magnetfeld. Die Schallwellen versetzen die Spule in Bewegung, die Spule bewegt sich also in den Magneten hinein und wieder heraus. Dadurch wird eine Spannung induziert. Diese Wechselspannung bildet genau die Schallwellen ab. - Kondensatormikorofon
Das Kondensatormikrofon besteht aus zwei Kondesatorplatten, die ebenfalls durch die Schallwellen in Schwingung versetzt werden. Die Wirkungsweise wird aber hier besser beschrieben, als ich das hier im Forum tun kann:
http://de.wikipedia.org/wiki/Kondensatormikrofon
Zur 2. Frage:analog digital wandler
Wie die Abtastfrequenz erzeugt wird - also ob durch einen quartz oder einen Schwingkreis oder mit einem Analog-Digital-Umsetzer - ist völlig unerheblich, ebenso, wie der Schwingkreis angeregt wird. Das ist lediglich eine Frage des Schaltungsdesigns und hat für die Verwendung keine Bedeutung. Was da genau passiert, ist zu komplex, um das mit drei Worten zu beschreiben. Auch das ist eine Frage des Schaltungsdesigns, da sich Aufbau und wirkungsweise von Fall zu Fall untgerscheiden.
Deine 3. Frage versteh ich nicht.
Hallo Andreas,
danke zunächst mal.
Frage 3. Warum Stichprobe. Du hast davon gesprochen,
dass ein Sample eine Stichprobe des Signals ist.
Das verstehe ich nicht.
Gruss
Ralf
Hallihallo,
Sampling Rate ist relativ einfach zu verstehen.
Auf einer normalen CD gibt es eine Sampling Rate von 44,1 khz. Das heisst das analoge Aufnahmesignal wird 44100 mal in der Sekunde abgetastet. Das heisst: Eigentlich ist Digital ein Ausschnitt der Musik die gespielt wurde. Praktisch ist es allerdings wohl die, im Moment, beste Möglichkeit Musik aufzunehmen und wieder zu geben…
Viele Grüsse vom Schallereignissortierer
Hallo Ralf,
das Wort Stichprobe finde ich nicht in meiner Antwort.
Gruß
Andreas
Hallo Andreas,
Du hast in Deiner allerersten Mail von einer Stichprobe gesprochen. Ich habe ein Auschnitt dieser Mail hier herein kopiert:
Vom ankommenden Analogsignal wird nun also 44100 mal in der Sekunde eine Probe genommen (daher der Name „Sampling“: Sample=(Stich-)Probe), das heißt: es wird seine momentane Amplitude (=Lautstärke) gemessen und daraus ein Zahlenwert gebildet und gespeichert. Wie gesagt: Dies geschieht in diesem Beispiel 44100 mal in der Sekunde. Du kannst dir das Ergebnis grafisch als eine Treppchenkurve vorstellen (denk wieder an die Sinuskurve!), wie ein statistisches Balkendiagramm, nur halt nicht schön abgerundet wie die analoge Schwingungskurve, sondern treppchenartig, weil ja die ursprüngliche analoge Schwingung (bspw. von 1 sec Länge) nun in 44100 einzelne Balken unterschiedlicher Höhe (je nach Amplitude zu dem jeweiligen Zeitpunkt) zerlegt wurde.
Das mit der Stichprobe verstehe ich nicht ganz. Wird denn nicht kontinuierlich abgetastet?
Viele Grüsse
Ralf