Analog zu Digital - so funktioniert Digitalisierung

Schon verrückt, wie technisiert unsere Welt heute ist. Internet, Informationen und ganze Musiksammlungen befinden sich auf dem Smartphone in der Hosentasche und nur wenige Menschen blicken noch bei der Technik durch, die da im Hintergrund abläuft. Die ganze Welt können wir hier auch nicht erklären, aber zumindest wie die Digitalisierung von analogen Audiomaterial in den Computer funktioniert, versuchen wir in einfache Worte zu fassen.

Das analoge Audiosignal

Beim Abtasten des Tonträgers, ob Kassette oder Schallplatte, wird eine durchgängig schwingende Spannung erzeugt und zu den Lautsprechern geleitet. Diese Schwingung kann zwischen einer oberen und unteren Grenze jeden Wert stufenlos einnehmen.
Je länger der Übertragungsweg eines analogen Audiosignals ist, umso störanfälliger wird es. Das eigentliche Signal wird dann von Rauschen überdeckt. Dieses Problem tritt auch beim mehrfachen Überspielen von einem Tonträger auf den anderen auf.

Schema Analoges Audiosignal
Darstellung eines analogen Audiosignals

Das digitale Audiosignal

Digitale Signale hingegen funktionieren anders. Hier verläuft die „Tonkurve“ durch ein Raster, jede Spalte dieses Rasters steht für eine Zeiteinheit. Je kleiner das Raster, umso genauer wird das digitale Signal, benötigt aber auch mehr Speicher.
Die Größe des Rasters wird auch als Abtastrate oder Samplingfrequenz bezeichnet. Für eine Audio-CD liegt diese bei 44,1 Kilohertz, das Raster bietet also 44100 Spalten pro Sekunde für das Audiosignal.

Unsere Soundkurve verläuft nun also durch ein in der Länge endloses (naja, fast) Raster. Aber wodurch wird denn die Höhe des Rasters bestimmt? Diese Höhe wird bestimmt durch die Wortbreite. Um beim Beispiel der CD zu bleiben, beträgt diese 16 Bit. 16 Bit bieten 65536 verschiedene Abstufungen (16 hoch 2). Unser Audiosignal kann sich also über 65536 Zeilen Höhe in unserer Tabelle ausbreiten.

Das digitale Audioraster ist bei einer CD also sehr fein, daraus resultiert die hohe Soundqualität. Jeder Punkt unserer Soundkurve hat sozusagen eine feste Adresse, dadurch haben Störgeräusche wie Rauschen auch kaum eine Chance aufzutreten.
Bei der Aufnahme im Tonstudio wird noch mit weit größeren Werten gearbeitet, aber wie wir bereits erfahren haben, steigt dann auch der Speicherbedarf entsprechend an.

Schema Digitales Audiosignal
Darstellung eines digitalen Audiosignals im Abtastraster

Der Abtastvorgang zum Digitalisieren

Wir kennen jetzt also das analoge und das digitale Audiosignal. Bei der Aufnahme einer Schallplatte oder Kassette in den Computer wird das analoge Audiosignal also mit Hilfe des digitalen Rasters abgetastet. Probieren Sie es doch einfach mal aus, Ihre Tonträger mit weniger als 44,1 Khz und mit nur 8 Bit aufzunehmen. Sie werden mit eigenen Ohren hören, wie eine Vergrößerung des Rasters und mit der einhergehenden Verringerung der Auflösung die Tonqualität deutlich schlechter wird.

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