HH maczarr.de

Audio: Analog-Digital-Wandler

Die Analog-Digital-Wandlung von Audio-Signalen erfolgt in drei Schritten:

  1. Abtastung/Sampling
  2. Quantisierung
  3. Codierung

Abtastung/Sampling

Am Anfang steht das analoge Audio-Signal. Um es digitalisieren zu können werden in immer gleichen zeitlichen Intervallen die Werte der Welle abgelesen. Die festgelegten Abstände nennt man Abtastfrequenz oder auch Samplingrate.
Jedem ist klar, dass hierbei Qualitätsverluste zu verzeichnen sind, denn man nimmt ja nur Werte in bestimmten Intervallen und nicht jeden möglichen Wert (was auch gar nicht ginge, da das analoge Signal unendlich viele Werte hat).
Um nun dennoch ein gutes Ergebnis zu bekommen, richtet man sich nach dem Nyquist-Shannon-Abtasttheorem (benannt nach Harry Nyquist und Claude Shannon), welches besagt, dass die Abtastfrequenz mindestens doppelt so hoch sein muss, wie die höchste im Signalspektrum vorkommende Frequenz.

Quantisierung

Die Quantisierung setzt nun ein Raster auf die Amplitude (Lautstärke, in grafischen Darstellung i.d.R. die y-Achse). Bei Audio-CDs findet beispielsweise eine 16-Bit-Quantisierung statt, es sind also 65536 Amplitudenwerte möglich.
Liegt ein Messpunkt nicht genau auf einer Quantisierungsstufe wird er gerundet der näherliegenden Stufe zugeordnet. Diese Punkte nennt man dann Quantisierungsfehler, da sie ja im Grunde einen falschen Wert messen.

Codierung

Zu diesem Zeitpunkt hat die Samplingrate festgelegt wann bzw. in welchem festen Abstand gemessen wird und die Quantisierung hat die Werte geliefert. Bei der Codierung werden diese gemessenen Werte nun in Binärcode gewandelt und so digital gespeichert.