Computer Audio: Die neue Dimension des Musikgenusses. Music Server & Streaming: Konzepte und Fallstricke

Transkript

1 : Die neue Dimension des Musikgenusses Music Server & Streaming: Konzepte und Fallstricke

2 Themen Geräte Systemkonzepte Content CDs rippen Musik Downloads Bibliotheksverwaltung Multiroom HD-Audio Gliederungsebenen Metadaten Formate, Mythen Sinn und Unsinn

3 : phile - Musikwiedergabe ab Festplatte - über das IT-Netzwerk NAS als Backup

4 System Architektur PC/Mac mit NAS PC/Mac (stand alone) mit: - Server/Player (itunes) - Rip-Funktion - Metatag-Editor NAS als Backup Mehrzweck PC Nicht optimiert für Musikwiedergabe

5 System Architektur PC/Mac mit NAS PC/Mac mit: - Server/Player (itunes) - Rip-Funktion - Metatag-Editor NAS als Backup Mehrzweck PC Nicht optimiert für Musikwiedergabe

6 System Architektur PC/Mac mit NAS Einfache NAS Server Software: - NAS proprietär - Twonky - Minim - Nur Ethernet Anbindung PC/Mac mit: - Rip-Funktion - Metatag-Editor

7 System Architektur mit Music Server Music-Server - Spezialisiert auf Musik-Wiedergabe & -Verwaltung - Audiophiler Klanganspruch - durch spezialisierte Audio Hardware Komponenten - durch spezialisierte Audio Software Komponenten - Hochstehende Bibliotheksverwaltung

8 System Architektur mit Music Server Music-Server - Spezialisiert auf Musik-Wiedergabe & -Verwaltung - Audiophiler Klanganspruch - durch spezialisierte Audio Hardware Komponenten - durch spezialisierte Audio Software Komponenten - Hochstehende Bibliotheksverwaltung - Auto-Rip-Funktion (Accurate Rip) - Metatag-Editor in Bibliothekssoftware integriert - Umfangreiche, intuitive ipad App-Steuerung - Ethernet und Digital-Direct Anbindung - Mehrraumkonzept > UPnP/DLNA Server

9 System Architektur mit Music Server Steuerung mit ipad - Umfangreiche, intuitive App-Steuerung - Kein «am PC arbeiten» Feeling beim Musikhören - Audio Gerät im Wohnraum, ohne Lüfter und Festplattengeräusch (SSD)

11 CD-Rippen Musikdaten von der CD auf die Festplatte kopieren Auto-Rip CD einlegen, Kopierprozess startet automatisch Mit Accurate-Rip 100% Datenauslese möglich (Vergleich der Prüfsumme, Re-Rip CD-Spieler kann nur linear lesen) Metadaten von Internet-Datenbank abrufen (Album, Interpret, Cover) Aria: Abfrage von 5 Datenbanken (Auswahl automatisch mit Perfect Match) Dateiformate wählbar: WAV, FLAC, AIFF

12 Musik-Download Uns interessieren nur Anbieter die mindestens CD-Qualität bieten (Lossless - 16Bit/44.1kHz) Datenreduzierte Musik kann nicht befriedigen (itunes 256kbs und MP3) Zunehmend Anbieter mit Lossless-Angebot In der Regel auch HD-Downloads im Angebot Eine Auswahl: Qobuz.com / Frankreich HDTracks / USA HIGH RES AUDIO / Deutschland eclassical / Schweden Channel Classics / Holland

13 Musik-Download was ist losless und HD-Audio Datenreduziert Höhere Datenraten Verlustbehaftet HD-Audio Klanglich schlechter Klanglich besser 256kbs (MP3/M4A)* itunes (Lossy) 1411kbs CD (Lossless) 4608kbs** HD Ultra HD DSD (Lossless) * Typischer Wert, kann tiefer sein (128kbs Internet Radio, 64kbs DAB+ Radio) oder höher bis 320kbs **WAV Datei mit 24Bit/96kHz. Die gleiche Datei als verlustfrei komprimierte FLAC Datei hat eine Datenrate von z.b. 2336kbs (KG5).

14 Musik-Download Uns interessieren nur Anbieter die mindestens CD-Qualität bieten (Lossless - 16Bit/44.1kHz) Anbieter mit Lossless-Angebot steigt In der Regel auch HD-Downloads im Angebot Anbieterformate Universal: alle Genres, alle Formate Qobuz Sparten: nur HD HDTracks, HIGH RES AUDIO nur ein Genre eclassical, Channel Classics

15 Musik-Download Downloader Software Uns interessieren nur Anbieter die mindestens CD-Qualität bieten (Lossless - 16Bit/44.1kHz) Anbieter mit Lossless-Angebot steigt In der Regel auch HD-Downloads im Angebot Anbieterformate Universal: alle Genres, alle Formate Qobuz Sparten nur HD HDTracks, HIGH RES AUDIO 1 Genre eclassical, Channel Classics Downloader Software vom Anbieter managed den Download

16 Musik-Download bequem vom Arbeitsplatz Bequem vom Arbeitsplatz: Musik-Download aus dem Internet direkt auf den Aria Server über das Netzwerk.

17 Musik-Download bequem vom Arbeitsplatz Bequem vom Arbeitsplatz: Musik-Download aus dem Internet direkt auf den Aria Server über das Netzwerk Auto-Import in die Aria-Bibliothek

18 Musik-Download Arbeitsplatz mit Musikgenuss Bequem vom Arbeitsplatz Musik- Download aus dem Internet direkt auf den Aria Server über das Netzwerk,. Auto-Import in die Aria-Bibliothek Bowers & Wilkins MM-1 PC-Monitore: Vorhören der Download Alben (auch mit Kopfhörer) Hörzone Arbeitsplatz, Streaming vom Aria Server

20 Bibliotheksverwaltung Organisation der Musiksammlung 50, 500, 5000 oder mehr Alben Benötigen eine logische und saubere Einordnung

21 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Es gibt auch Stolpersteine: Inkonsistente, fehlerhafte und fehlende Metadaten Einfache, wenig leistungsfähige Bibliotheksprogramme itunes Tag Wert Album Album Die Mehrheit der Server-Bibliotheksprogramme bieten nur eine rudimentäre, wenig flexible Gliederung Man versucht dann, mit Playlisten eine Struktur und Ordnung zu erzeugen, auch das bringt am Ende wenig (Migration). Interpret Album

22 Bibliotheksverwaltung besser: mehrstufige Gliederung Gliederungsebenen: Beispiel: Klassik Tag 1 Tag 2 Tag 3 Tag 4: Wert 1. Ebene 2. Ebene 3. Ebene Content Classical Komponist Werkgattung Album Mehrstufige Gliederung ermöglicht: Übersicht und Ordnung Systematik Haupt-Genre mit unterschiedlichen Gliederungen

23 Bibliotheksverwaltung - besser: mehrstufige Gliederung Tag Tag Tag Wert 1. Ebene 2. Ebene 3. Ebene Content Klassik Pop Jazz Pop/Jazz Komponist Stil Stil/Epoche Werk- Kategorie Werkgattung Interpret Interpret Interpret Album Album Album Album

24 Bibliotheksverwaltung optimale, Genre gerechte Gliederung Klassik > primäre Gliederung nach Komponist/Werkgattung, Epoche, Werkgattung /Komponist Pop > primäre Gliederung nach Interpret und Musikstil (Rock, Blues, R&B, Hip Hop) Jazz > primäre Gliederung nach Interpret und Komponist, Epoche und Musikstil

25 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Hauptkategorien: Klassik, Pop, Jazz

26 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Klassik > primäre Gliederung nach Epoche, Komponist und Werkgattung

27 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Klassik > Komponist/Werkgattung, Epoche, Werkgattung/Komponist Komponist: Beethoven, Ludwig van

28 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Klassik > Komponist/Werkgattung, Epoche, Werkgattung/Komponist Komponist: Beethoven, Ludwig van Werkgattung (Symphonie)

29 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Klassik > Komponist/Werkgattung, Epoche, Werkgattung/Komponist Komponist: Beethoven, Ludwig van Werkgattung (Symphonie)

30 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Klassik > Komponist/Werkgattung, Epoche, Werkgattung/Komponist Komponist: Beethoven, Ludwig van Werkgattung (Symphonie) Alben und gruppierte Alben

31 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Klassik > Komponist/Werkgattung, Epoche, Werkgattung/Komponist Komponist: Beethoven, Ludwig van Werkgattung (Symphonie) Alben und gruppierte Alben Gesamtaufnahme mit Riccardo Chailly

32 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Klassik > Komponist/Werkgattung, Epoche, Werkgattung/Komponist Komponist: Beethoven, Ludwig van Werkgattung (Symphonie) Alben und gruppierte Alben Gesamtaufnahme mit Riccardo Chailly

33 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Pop > primäre Gliederung nach Interpret und Musikstil (Rock, Blues, R&B, Hip Hop )

34 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Pop > primäre Gliederung nach Interpret und Musikstil (Rock, Blues, R&B, Hip Hop ) Kategorien > einfacher Eintrag in Tag Genre 3

35 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Bibliotheksverwaltung - Gliederung Pop > primäre Gliederung nach Interpret und Musikstil (Rock, Blues, R&B, Hip Hop ) Kategorien > einfacher Eintrag in Tag Genre 3 70 s Rock

36 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Covers lassen sich in der iaria App in mehreren Stufen skalieren

37 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Covers lassen sich in der iaria App in mehreren Stufen skalieren

38 Bibliotheksverwaltung - Gliederung iaria Play Bildschirm

39 Bibliotheksverwaltung Organisation der Musiksammlung 50, 500, 5000 oder mehr Alben Benötigen eine logische und saubere Einordnung Wo und wie? Ordner auf der Explorer- oder Finder-Ebene benennen und umherschieben

40 Bibliotheksverwaltung Organisation der Musiksammlung 50, 500, 5000 oder mehr Alben Benötigen eine logische und saubere Einordnung Wo und wie? Ordner auf der Explorer- oder Finder-Ebene benennen und umherschieben? Nein: zu mühsam, ineffizient Ergibt wenig strukturierte Bibliotheksgliederung

41 Musik-Download & CD-Rippen Organisation der Musiksammlung 50, 500, 5000 oder mehr Alben Benötigen eine logische und saubere Einordnung Wo und wie? Ordner auf der Explorer- oder Finder-Ebene benennen und umherschieben? Nein: zu mühsam, ineffizient, träge Ergibt wenig strukturierte Bibliotheksgliederung Metadaten > als Steuerungselement nutzen

42 Musik-Download & CD-Rippen Organisation der Musiksammlung 50, 500, 5000 oder mehr Alben Benötigen eine logische und saubere Einordnung Wo und wie? Ordner auf der Explorer- oder Finder-Ebene benennen und umherschieben? Nein: zu mühsam, ineffizient, träge Ergibt wenig strukturierte Bibliotheksgliederung Metadaten > als Steuerungselement nutzen Ja: effizient, nachhaltig (Werte in der Musikdatei speichern)

43 Musik-Download & CD-Rippen Organisation der Musiksammlung 50, 500, 5000 oder mehr Alben Benötigen eine logische und saubere Einordnung Wo und wie? Ordner auf der Explorer- oder Finder-Ebene benennen und umherschieben? Nein: zu mühsam, ineffizient, träge Ergibt wenig strukturierte Bibliotheksgliederung Metadaten > als Steuerungselement nutzen Ja: effizient, nachhaltig (Werte in der Musikdatei speichern) Die Bibliothekssoftware erzeugt mit den Metadaten eine gute Struktur

44 Bibliotheksverwaltung Was sind Metadaten? Standard Metadaten Felder: 1. Genre 2. Artist 3. Album title 4. Track/Song 5. Year Metadaten sind der Musikdatei beigefügte Informationen (Text & Cover) Benötigt das Bibliotheksprogramm zur Gliederung, Sortierung und Anzeige der Alben und Titel Wir orientieren uns an der Bibliotheksgliederung und treffen die Auswahl der Alben und Titel

45 Bibliotheksverwaltung Was sind Metadaten? Standard Metadaten Felder: 1. Genre 2. Artist 3. Album title 4. Track/Song 5. Year Metadaten sind der Musikdatei beigefügte Informationen (Text & Cover) Benötigen wir Auswahl der Alben und Titel Benötigt das Bibliotheksprogramm zur Gliederung, Sortierung und Anzeige der Alben und Titel bietet top Klang, top Bedienung, macht Musik überall verfügbar, aber: Es gibt auch Stolpersteine: Inkonsistente, fehlerhafte und fehlende Metadaten Alben «verschwinden» Einfache, wenig leistungsfähige Bibliotheksprogramme unübersichtlich, schwerfällig

46 Bibliotheksverwaltung Metadaten sind vielfältig Tag Genre Wert Mögliche Fehlerquellen Albumtitel Alle Eindeutig Orthografie extrem gering Stücktitel Pop/Jazz Eindeutig Orthografie extrem gering Fehleranfälligkeit Titel- Nummer CD- Nummer Klassik Eindeutig Orthografie / Schreibweise gering bis mittel Alle Eindeutig Reihenfolge extrem gering Pop/Jazz Eindeutig Reihenfolge extrem gering Einfluss auf Gliederung/ Darstellung Korrekte Einordnung keinen keinen Anzeige Reihenfolge Korrekte Einordnung Bedeutung wichtig wichtig wichtig wichtig wichtig Klassik Eindeutig Reihenfolge häufig Korrekte Einordnung wichtig Interpret Pop/Jazz Eindeutig Orthografie extrem gering Klassik Eindeutig Orthografie / Wert Komponist Korrekte Einordnung wichtig gelegentlich Korrekte Einordnung wichtig Komponist Pop/Jazz Eindeutig Orthografie gering Korrekte Einordnung wichtig Klassik Eindeutig Orthografie / Wert Interpret Genre Alle mehrdeutig Interpretationsspielraum Stil Alle mehrdeutig Interpretationsspielraum Stimmung Alle vieldeutig Stark Subjektiv geprägt Rating Alle vieldeutig Stark Subjektiv geprägt gelegentlich Korrekte Einordnung wichtig häufig Korrekte Einordnung wichtig häufig Korrekte Einordnung mittel häufig Korrekte Einordnung gering häufig Korrekte Einordnung gering Jahr Pop/Jazz Eindeutig Remaster gering keinen gering Solisten Klassik mehrdeutig Mehrfachveröffentlichung Klassik /Jazz regelmässig keinen Eindeutig Orthografie gering Korrekte Einordnung mittel Dirigent Klassik Eindeutig Orthografie gering Korrekte Einordnung mittel Es gibt auch Stolpersteine Inkonsistente, fehlerhafte und fehlende Metadaten Einfache, wenig leistungsfähige Bibliotheksprogramme Nur wenige Metadaten sind eindeutig Albumtitel, Titel, Titelnummer Die viele Metadaten sind mehrdeutig: Genre, Stimmung, Stil Einträge folgen oft keiner Regel, Mehrfachnennungen Interpret : Komponist Komponist : Interpret Interpret : Interpreten : Band Album / Album : Interpret Albumtitel : Stücktitel

47 Bibliotheksverwaltung erweiterte Metadaten Der Aria Server verfügt über zusätzliche Metadatenfelder > mehr Gliederungsmöglichkeiten, übersichtliche Darstellung Standard Metadaten Felder: 1. Genre 2. Artist 3. Album title 4. Track/Song 5. Date 6. Year Aria erweiterte Metadaten Felder : 1. Composer (First name, name) 2. ComposerSort (Name, fist name) 3. Soloists (First name, name) 4. SoloistsSort (Name, fist name) 5. Orchestra 6. Conductor (First name, name) 7. Conductor Sort (Name, fist name) 8. Period (Ancient, Romantic, etc. in 5 languages) 9. Style (Chamber, Concerts, Shymphonic, etc. ) in 5 languages. 10. Instrument ( Piano, Guitar, Strings, etc.) in 5 languages. 11. Label (EMI; Decca, etc.) 12. Catalog number 13. Custom (for customer input)

48 Bibliotheksverwaltung Metadaten sinnvoll einsetzen Custom Metadatenfelder ermöglichen ungeahnte Möglichkeiten > State of the Art Musik-Bibliothek Aria erweiterte Metadaten Felder : 1. Composer (First name, name) 2. ComposerSort (Name, fist name) 3. Soloists (First name, name) 4. SoloistsSort (Name, fist name) 5. Orchestra 6. Conductor (First name, name) 7. Conductor Sort (Name, fist name) 8. Period (Ancient, Romantic, etc. in 5 languages) 9. Style (Chamber, Concerts, Shymphonic, etc. ) in 5 languages. 10. Instrument ( Piano, Guitar, Strings, etc.) in 5 languages. 11. Label (EMI; Decca, etc.) 12. Catalog number 13. Custom (for customer input) Aria Custom Metadaten Felder : 1. Genre 1 bis Genre 4 2. Interpret - Gruppe 3. Editionen 4. HD 5. Artist Members 6. Album-Release:Album 7....

49 Bibliotheksverwaltung - Metadaten Aria Server Metadaten Umfassend Übersichtlich Flexibel Steuerungselemente für die Aria Bibliothekssoftware Mehrheitlich automatisch generiert Manuelle Bearbeitung möglich

50 Bibliotheksverwaltung - Metadaten Aria Server Metadaten Umfassend Übersichtlich Flexibel Steuerungselemente für die Aria Bibliotheks-Gliederung Mehrheitlich automatisch generiert Manuelle Bearbeitung effizient möglich Jeder einmal eingetragene Wert steht zukünftig in einer Aufklappliste zu Verfugung

51 Bibliotheksverwaltung - Metadaten Aria Server Metadaten Umfassend Übersichtlich Flexibel Steuerungselemente für die Aria Bibliotheks-Gliederung Mehrheitlich automatisch generiert Manuelle Bearbeitung effizient möglich Die Eingabe «moz» stellt sofort die Auswahl zur Verfügung Ein Klick auf den richtigen Wert füllt das Meta-Feld mit dem vollständigen Eintrag «Mozart Wolfgang Amadeus»

52 Musik-Download & CD-Rippen Aria Server Metadaten Umfassend Übersichtlich Flexibel Steuerungselemente für die Aria Bibliotheks-Gliederung Mehrheitlich automatisch generiert Manuelle Bearbeitung effizient möglich Metadaten bearbeiten mit dem ipad

53 Musik-Download & CD-Rippen Aria Server Metadaten Umfassend Übersichtlich Flexibel Steuerungselemente für die Aria Bibliotheks-Gliederung Mehrheitlich automatisch generiert Manuelle Bearbeitung effizient möglich Metadaten bearbeiten mit dem ipad

54 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Booklets anzeigen (werden im Album Ordner gespeichert)

55 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Booklets anzeigen oder eigene Texte als PDF speichern und anzeigen (werden im Album Ordner gespeichert)

56 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Lyrics oder Kommentare anzeigen (werden im Musiktitel gespeichert)

57 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Suchfunktionen der iaria App > über Metadaten Artist = Daniel Barenboim

58 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Suchfunktionen der iaria App > Resultat über Metadaten Alben mit Daniel Barenboim

59 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Suchfunktionen der iaria App > Suchfeld Resultat: Liste von Metadatenfeldern in Verbindung mit dem Stichwort «René Jacobs»

60 Bibliotheksverwaltung - Gliederung Übrigens: Suchfunktionen der iaria App > Suchfeld Resultat: Liste von Metadatenfeldern in Verbindung mit dem Stichwort «René Jacobs»

62 Multiroom: Musikgenuss überall Aria UPnP/DLNA Server Bedient Zonen über Ethernet, Digital-Direct und AirPlay Zone 1 Zone 2 Früher: Lautsprecher und NF-Kabel in die Zonen verlegen: Kabel nur für Audio nutzbar (singulär) Heute: Musik über Netzwerkkabel /WLAN in die Zonen führen: Kabel kann für andere IT-Funktionen genutzt werden (universell) Zone 3

63 Multiroom: Musikgenuss überall Auf unterschiedliche Gerätetypen und Anlagen- Niveaus Auch im Garten mit iphone/ipad und Kopfhörer

64 Multiroom: Musikgenuss überall Zonenwahl via ipad Zonen können verlinkt werden Mehrere ipads/apps können die Zonen unabhängig steuern > individuelle Musikwahl

66 Audio-Formate Aufnahme-Formate 16Bit / 44.1 khz (CD / 1411kbs) 24Bit / 96kHz bis 192 khz (384kHz/DXD) 1 Bit / DSD 64 (2.6MHz) und DSD 128 (5.6MHz) Container-Formate Verlustbehaftet (lossy): MP3, AAC (itunes), WMA, Verlustfrei (lossless): Vollformat: WAV, AIFF Komprimiert: FLAC, ALAC DSD: DFF, DSF

67 Audio-Formate Die Qual der Wahl Was macht Sinn? Gilt nun: Je höher die Abtastrate desto besser, was höhere Preise rechtfertigt? (von CHF bis für MP3 bis DSD) Gibt man mehr Geld aus für Nullen auf der Festplatte und Placebo Effekte?

68 Grundlagen zum korrekten Verständnis des digitalen Audiosystems Was soll man wählen? Machen immer höhere Samplingfrequenzen Sinn? Seit 1983 werden die immer gleichen, vereinfachenden Grafiken gezeigt: Aus den Grafiken folgert man: Im Audio-Signal hat es Kanten und Löcher. Je höher die Samplingfrequenz (khz) und die Wortlänge (Bit), desto besser die Genauigkeit (mehr Details). > Fehlinterpretation

69 Die Schritte von der Aufnahme zur Wiedergabe Zeitkontinuierlich > Zeitdiskret > Zeitkontinuierlich: Rekonstruktion mit der Sinc-Funktion Betrachten wir Schrittweise die Aspekte für das korrekte Verständnis der digitalen Audiotechnik Beginnen wir mit dem menschlichen Hörvermögen und dem natürlichen Schallspektrum unserer Instrumente Bild XX Puls Zug Zero Order Hold Stufe Zero Order Hold Spektrum = Sinc Funktion

70 1. Der Massstab: das menschliche Hörvermögen Der Hörbereich des Menschen liegt zwischen 20 Hz und 20kHz Das Gehör ist im Zeitbereich empfindlicher als im Frequenzbereich Unsere Instrumente erzeugen Oberschwingungen bis in den Ultraschallbereich hinein* * Typischerweise bis knapp 30kHz Perkussionsinstrumente bis über 40kHz Die Schallenergie ist allerdings sehr gering < 1% der Grundschwingung

71 2. Alle Tonschwingungen sind zusammengesetzte Sinusschwingungen Grundschwingung und Oberschwingungen ergeben die Hüllkurve Zeit Bereich Frequenz Spektrum in khz Grundschwingung 1. Harmonische 2. Harmonische Zusammengesetzte Wellenform (Hüllkurve)

72 3. Das Nyquist Theorem Um eine Tonschwingung 100% korrekt rekonstruieren zu können, muss die höchste, im Signal vorkommenden Schwingung mindestens 2x pro Periode abgetastet werden: fs/2 Somit gilt für das CD-Format: bis 22.05kHz kann aufgezeichnet werden (48kHz für 96kHz fs / 96kHz für 192kHz fs) Alle Frequenzen oberhalb von fs/2 = 22.05kHz (bei fs 44.1kHz) müssen rausgefiltert werden (Aliasing Verzerrungen vermeiden) Bild XX: Eine Schwingungsperiode muss durch mindestens zwei Abtastpunkte erfasst werden. Bild XX: Egal zu welchem Zeitpunkt abgetastet wird, es pass immer nur eine Frequenz zum Samplemuster.

73 3. Das Nyquist Theorem Um eine Tonschwingung 100% korrekt rekonstruieren zu können, muss die höchste, im Signal vorkommenden Schwingung mindestens 2x pro Periode abgetastet werden: fs/2 Somit gilt für das CD-Format: bis 22.05kHz kann aufgezeichnet werden (48kHz für 96kHz fs / 96kHz für 192kHz fs) Alle Frequenzen oberhalb von 22.05kHz müssen rausgefiltert werden (Aliasing Verzerrungen vermeiden) Bild XX: Eine Schwingungsperiode muss durch mindestens zwei Abtastpunkte erfasst werden. Bild XX: Egal zu welchem Zeitpunkt abgetastet wird, es pass immer nur eine Frequenz zum Samplemuster.

74 3. Das Nyquist Theorem - Filter Das digitale System ist somit bewusst bandlimitiert (auch ein analoges System, hier aber auf Grund der physikalischen Limiten!) > Wird die Nyquist Regel: verletzt: das Signal kann nicht mehr rekonstruiert werden (Aliasing) eingehalten: das Signal kann zu 100% rekonstruiert werden Klangliche Probleme bei 44.1 khz (CD-Format): Das Signal muss steilflankig gefiltert werden: keine Signalanteile oberhalb von 22.05kHz (fs/2) zulässig > vor der A/D Wandlung (Nyquist) und bei der D/A-Wandlung (Sinc & Samplingfrequenz)

75 3. Das Nyquist Theorem - Filter Die Evolution der digitalen Formate Eine höhere Samplingfrequenz ermöglicht einfachere Filter ohne Phasen- und Frequenzgangfehler Das ideale Format: 96kHz/24Bit (Benchmark: 58kHz und 18.2 Bit / Bob Stuart, Meridian Audio)

76 4. Impulswiedergabe Ein Mythos aufgedeckt: kein Informationsverlust zwischen den Abtastzeitpunkten Impulswiedergabe: auch ein Rechteckimpuls besteht aus lauter Sinusschwingungen kein Instrument erzeugt Rechteckimpulse, auch Analog-Audio kann keine Rechteckimpulse wiedergeben

77 4. Impulswiedergabe Impulswiedergabe: Das Musiksignal hat immer eine Flanke, die durch mehrere Samples abgetastet wird Die Flankensteilheit wird durch die höchste, im Signal vorhandene Frequenz und deren Energie bestimmt

78 5. Die Rekonstruktion des analogen Signals mit der Sinc-Funktion Das analoge Signal wird bei der D/A-Wandlung rekonstruiert. Das digitale Sample wird mit der Sinc-Funktion multipliziert (rekonstruiert) so wie eine gerade Linie aus zwei Punkten rekonstruiert werden kann: Bild XX Puls Zug Zero Order Hold Stufe Zero Order Hold Spektrum = Sinc Funktion

79 5. Die Rekonstruktion des analogen Signals mit der Sinc-Funktion Das analoge Signal wird bei der D/A-Wandlung rekonstruiert. Das digitale Sample wird mit der Sinc-Funktion multipliziert (rekonstruiert) so wie eine gerade Linie aus zwei Punkten rekonstruiert werden kann: Sinc-Puls

80 5. Die Rekonstruktion des analogen Signals mit der Sinc-Funktion Komplexe Wellenformen basieren auf Sinuskurven und werden mit rekonstruiert (Sinc-Puls) Die überlappenden Kurven addieren und subtrahieren sich. Das Ergebnis ist die violette Hüllkurve Keine Löcher, keine Kanten, keine verlorenen Impulse zwischen den Samples

81 Machen immer höhere Samplingraten Sinn? Was bringt 192kHz oder höher > Nullen auf der Festplatte Wir haben gesehen: es hat keine Löcher und Kanten, weder bei 44.1kHz noch bei 96kHz! Was bleibt: mit 192kHz können zusätzlich Frequenzen zwischen 48kHz und 96 khz (fs/2) aufgezeichnet werden. Fragen: Gibt es Tonsignale von Instrumenten und Stimmen im Bereich von 48kHz 96kHz? > Nein Bis zu welcher Frequenz zeichnen Mikrofone auf? > Typischerweise bis ca. 22kHz / 35 khz (Messmikrofone höher) Bis zu welchen Frequenzen arbeiten die Lautsprecher-Hochtöner? > Selten über 30kHz (Resonazfrequenz) Könnte der Mensch Töne zwischen 46kHz und 92kHz, respektive oberhalb von 20kHz hören? > Nein, höchstens Batman

82 Der Glauben an eine höhere Frequenz Was bringt 192kHz oder höher > Nullen auf der Festplatte «Aber ich höre Unterschiede» > Placeboeffekt (man hört, was man hören möchte) > Das System reagiert auf die höhere Samplingfrequenz, was es nicht sollte > HF-Rauschenergie von DSD Aufnahmen erzeugt Effekte (auch zu PCM konvertierte) Ob sich die Motivation für Falschaussagen nun auf Profitdenken, Ignoranz oder der Unkenntnis über die mathematisch/technische Funktionswiese der Digitaltechnik begründen, ist unerheblich wir wissen es nun besser! Beispiel: Schumann Klavierkonzert Op.54 mit Paolo Giacometti Label: Channel Classics, Original DSD 64, konvertiert zu PCM Aufnahmequalität: sehr gut

83 Schumann Klavierkonzert 96kHz Ultraschallanteile bis knapp 28kHz, knapp unterhalb von 30kHz ansteigende Rauschenergie der DSD Aufnahme

84 Schumann Klavierkonzert 192kHz fs 96kHz und fs 192kHz: bei 35kHz wird steilflankig gefiltert (in der digitalen Domäne kein Problem)

85 Schumann Klavierkonzert Hüllkurve, 96kHz

86 Schumann Klavierkonzert Hüllkurve, 192kHz

87 Schumann Klavierkonzert Hüllkurve, MP3 256kbs* *M3 P3 256kbs = 43ms Zeitversatz zu 96/192 = Stück beginnt 43ms später

88 HD-Audio: Konsequenzen für den Lautsprecher Ultrasonics bis 35kHz bedeutet: Konflikt mit Resonanzfrequenz Erweiterte Übertragungsbandbreite Geringe Pegel Membranaufhängung entscheidend Transienten Impulsverhalten des Tweetermotors

89 HD-Audio: Konsequenzen für den Lautsprecher Resonanzfrequenz des Hochtöners ist zentral Typisch oberhalb von 24 khz Bei Bowers & Wilkins Serien 600 und CM S2: 38kHz Bei Bowers & Wilkins Serie 800 Diamond 72kHz Wir hören die Ultrasonics nicht direkt, aber über: Die Hüllkurve Die Transienten HD-Audio macht nur Sinn mit einem wirklich guten, verfärbungsarmen Lautsprecher

90 HD-Audio: Sinnvolle Formate Sinnvolle Formate CD Format 16/44.1 (Oversampling & Dither) HD-Format 24/44.1 Ultra-HD 24/88.2 und 24/96 Formate mit wenig Sinn (nur im Produktionsprozess von gewisser Relevanz) 24/176.4 und höher DXD ( ) Alternative Formate (nur wählen, wenn nativ oder als PCM nicht verfügbar) DSD 64 (HD) DSD 128 (Ultra HD)

91 HD-Audio: Dateivolumen: einige Fakten 1 Bit 1 Bit 24 Bit 24 Bit 16 Bit Grösseres Dateivolumen bedeutet nicht zwingend mehr Klangtreue/Qualität/Auflösung DSD hat 8 mal mehr Rauschenergie als Nutzenergie Eine FLAC Datei hat den gleichen Informationsgehalt wie ein WAV Datei (Zip-Prinzip) MP3 hat zwar 16 Bit Dynamikumfang aber ein reduziertes und ausgedünntes Frequenzspektrum Relevanz hat das Frequenzspektrum und die Dynamik des Musiksignals

92 HD-Audio: Dateivolumen

93 HD-Audio: Container Formate Quellformate: CD HD Ultra HD Transport Container: WAV FLAC AIFF ALAC Quellformat: DSD Transport Container: DFF DSF Quellformat analog: Master-Tape Vinyl Quellformate = Definition über Auflösung

94 HD-Audio: Playability Quellformate: CD HD Ultra HD Transport Container: WAV FLAC AIFF ALAC Quellformat: DSD Transport Container: DFF DSF Quellformat analog: Master-Tape Vinyl Das Idealformat ist nicht immer verfügbar / im Angebot der Download-Site Der Aira Server kann alle erwähnten Formate verwalten und spielen

95 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit.