16 Bit vs. 24 Bit Audio

Diskussion über die Geheimnisse hinter Bittiefe, Abtastraten und Klangqualität

von Tweak

Dieser Artikel soll so einfach wie möglich gehalten werden. Er ist nur so gestaltet, dass er Neulinge auf den neuesten Stand der Dinge bringt und ihnen einen guten Überblick darüber verschafft, worauf es wirklich ankommt. Wir werden über Bittiefe und Abtastraten sprechen, darüber, wie sich diese auf den Speicherbedarf auswirken, und dann über die subjektiven Unterschiede zwischen den beiden Methoden zur Aufnahme Ihrer Musik sprechen. Kurz gesagt, in welchem Verhältnis stehen 24-Bit-Aufnahmen zu der „Klangqualität“, die wir alle wollen.

Als ich mich zum ersten Mal an digitales Audio wagte, war das eine viel einfachere Welt. Alle Produkte, die digitales Audio aufnahmen und erzeugten, waren 16 Bit. Compact Discs, die Hauptmethode für den Musikvertrieb, haben digitales Audio mit einer Bittiefe von 16 Bit und einer Abtastrate von 44,1 kHz.

Nach und nach kamen Produkte mit einer höheren Bittiefe auf den Markt – eine Drum-Maschine mit 18 Bit, 20, dann 24 Bit Effektprozessoren. Dann machten Recorder den Sprung zu 24 Bit. Heute hat Ihr Audio-Interface wahrscheinlich 24 Bit und ermöglicht Ihnen die Wahl der Abtastrate Ihrer Wahl, 44,1, 48, 88,2, 96 und sogar 192khz. Mehrspurrecorder variieren zwischen 16/44.1 und 24/96. Wenn Sie einen kaufen, müssen Sie sich entscheiden, welchen Weg Sie gehen wollen, und es beim ersten Mal richtig machen.

Was bedeuten all diese Zahlen und wie wichtig sind sie? Das ist der Punkt, auf den wir eingehen werden. Zuerst muss man diese Definitionen im Griff haben.

Zuallererst muss man wissen, dass es sich um Daten handelt. Einsen und Nullen. Das ist es, was wir erschaffen, Leute! Es ist alles ein Spiel mit Zahlen. Was wir tun, ist, die Zahlen in ein Format zu bringen, das gut klingt.

Bit-Tiefe bezieht sich auf die Anzahl der Bits, die man hat, um Audio aufzunehmen. Am einfachsten kann man sich das als eine Reihe von Stufen vorstellen, die die Audioenergie zu einem bestimmten Zeitpunkt aufteilen können. Bei 16-Bit-Audio gibt es 65.536 mögliche Pegel. Mit jedem Bit höherer Auflösung verdoppelt sich die Anzahl der Pegel. Wenn wir bei 24 Bit angelangt sind, haben wir tatsächlich 16.777.216 Pegel. Denken Sie daran, dass es sich um einen Audioausschnitt handelt, der in einem einzigen Moment der Zeit eingefroren wurde.

Nun fügen wir unseren Freund Zeit ins Bild.

Die Samplerate ist die Anzahl der Messungen (Abtastungen) pro Sekunde. Nach dem Red-Book-Standard für CDs beträgt die Abtastrate 44,1 kHz oder 44.100 Slices pro Sekunde. Was ist also die 96khz-Abtastrate? Sie haben es erraten. Es sind 96.000 Audio-Slices, die pro Sekunde abgetastet werden.

Setzen wir nun alles zusammen. Das bringt uns zur Bitrate, oder wie viele Daten pro Sekunde benötigt werden, um die Datei zu übertragen, was dann in die Größe der Datei übersetzt werden kann. Ihre CD hat 16 Bit, 44,1, also 44.100 Slices mit jeweils 65.536 Pegeln. Ein neues Audio-Interface kann 96.000 Slices pro Sekunde mit fast 17 Millionen Pegeln für jedes Slice aufnehmen. Wenn Sie denken, dass das eine Menge Daten sind, dann haben Sie recht, das sind sie auch. Die Bitrate wird in der Regel in Mbit/sec angegeben. Aber Sie brauchen diese ganze Mathematik nicht zu machen. Ich werde es für Sie tun. Dies ist kein wichtiger Bereich im Aufnahmeprozess, den man ausblenden sollte. Wichtig für Sie ist, wie sich dies auf den Speicherplatz auf Ihrer Festplatte auswirkt.

Speicherplatzbedarf für digitales Stereo-Audio

Bit-Tiefe	Abtastrate	Bitrate	Dateigröße einer Stereominute	Dateigröße eines dreiminütigen Songs
16	44,100	1.35 Mbit/sec	10,1 Megabyte	30,3 Megabyte
16	48.000	1.46 Mbit/sec	11,0 Megabyte	33 Megabyte
24	96.000	4.39 Mbit/Sek	33,0 Megabyte	99 Megabyte
mp3-Datei	128 k/Bit-Rate	0.13 Mbit/Sek	0,94 Megabyte	2,82 Megabyte

Sie sehen also, dass die Aufnahme mit 24/96 die Dateigröße mehr als verdreifacht. Nehmen wir einen 3-minütigen Mehrspur-Song und addieren wir die Zahlen. Zur Verdeutlichung habe ich die Spezifikationen der Standard-MP3-Datei beigefügt.

Festplattenanforderungen für einen mehrspurigenTrack 3 Minuten Song

Bittiefe/Abtastrate	Anzahl der Monospuren	Größe pro Monospur	Größe pro Song	Songs pro 20 Gigabyte Festplatte	Songs pro 200 Gigabyte Festplatte
16/44.1	8	15.1 megs	121 megs	164	1640
16/48	8	16.5megs	132 megs	150	1500
24/96	8	49.5 megs	396 megs	50	500
16/44.1	16	15.1 megs	242megs	82	820
16/48	16	16.5 megs	264 megs	74	740
24/96	16	49.5 Megabyte	792 Megabyte	24	240

Bitte beachten Sie, dass bei diesen Größenangaben keine Out-Takes mitgezählt werden, die Sie vielleicht aufgenommen, aber nicht gelöscht haben, und dass sie von einer linearen Aufnahmemethode vom Anfang bis zum Ende des Songs für jeden Track ausgehen. Sie berücksichtigen auch nicht die Größe der Festplattensektoren, die viel Platz auf der Festplatte frei lassen. In der Realität kann das anders aussehen.

So sollten Sie jetzt zwei Dinge bemerken:

1. Die Aufnahme mit 24/96 ergibt eine stark erhöhte Audioauflösung – mehr als das 250-fache von 16/44.1

2. Die Aufnahme mit 24/96 benötigt etwa 3 1/4 mal so viel Platz wie die Aufnahme mit 16/44.1

Ende der technischen Diskussion. Seid ihr noch bei der Sache? Jetzt geht’s ans Eingemachte.

Solltest du mit einer hohen Bittiefe und Samplerate aufnehmen?

Nun lass uns zur subjektiven Seite kommen, wie Musik bei diesen verschiedenen Bittiefen und Sampleraten klingt. Niemand kann wirklich quantifizieren, wie viel besser ein Song klingt, wenn er mit 24/96 aufgenommen wurde. Nur weil eine 24/96-Datei die 250-fache Audioauflösung hat, heißt das nicht, dass sie 250-mal besser klingt; sie wird nicht einmal doppelt so gut klingen. In Wahrheit werden Ihre nicht musikalisch interessierten Freunde den Unterschied vielleicht gar nicht bemerken. Sie werden ihn wahrscheinlich bemerken, aber erwarten Sie nichts Dramatisches. Können Sie den Unterschied zwischen einer MP3- und einer Wave-Datei hören? Wenn ja, werden Sie wahrscheinlich den Unterschied zwischen verschiedenen Abtastraten hören. Für die meisten Musikliebhaber ist beispielsweise der Unterschied zwischen 22,05 kHz und 44,1 kHz sehr deutlich. Ein geschultes Ohr kann den Unterschied zwischen 32khz und 44,1 erkennen. Aber wenn 44,1 und 96 kHz verglichen werden, wird es sehr subjektiv. Aber versuchen wir, ein wenig objektiv zu sein.

oder 32 Bit Float, wenn verfügbar

Lassen Sie uns über die Abtastrate und die Nyquist-Theorie sprechen. Die Nyquist-Theorie besagt, dass die tatsächliche Obergrenze eines digitalen Audiomaterials bei der Hälfte der Abtastrate erreicht wird. Wenn Sie also mit 44.1 aufnehmen, liegen die höchsten erzeugten Frequenzen bei 22 kHz. Das sind 2 kHz mehr, als der typische Mensch mit einem ausgezeichneten Gehör hören kann. Jetzt kommen wir zum eigentlichen Voodoo. Audiophile haben seit den Anfängen der digitalen Audiotechnik behauptet, dass Schallplatten auf einem analogen System besser klingen als digitales Audio. In der Tat kann man Beweise dafür finden, dass analoge Aufnahme- und Wiedergabegeräte bis zu 50 kHz gemessen werden können, mehr als das Doppelte unserer Hörschwelle. Das ist das große Rätsel. Die Theorie besagt, dass Audioenergie, auch wenn wir sie nicht hören, existiert und sich auf die tieferen Frequenzen auswirkt, die wir hören. Um auf die Nyquist-Theorie zurückzukommen: Eine Abtastrate von 96 kHz entspricht einer potenziellen Audioausgabe von 48 kHz, was nicht allzu weit von der feinsten analogen Klangwiedergabe entfernt ist. Dies lässt vermuten, dass das gleiche Prinzip am Werk ist. Der Ton wird in einem Bereich verbessert, den wir nicht wahrnehmen können, und das, was wir hören können, wird dadurch „besser“. Wie ich schon sagte, es ist Voodoo.

Fortgeschrittenenkurs: Was ist 32-Bit-Fließkomma-Verarbeitung? Die meisten großen Sequenzer und viele der besseren Mehrspur-Recorder rendern Audio vorübergehend in einem 32-Bit-Fließkomma-Format. Dies ist nicht zu verwechseln mit der 32-Bit-Aufnahme. Grundsätzlich werden die zusätzlichen Bits nach der Aufnahme in die Datei eingefügt, um einen großzügigen Spielraum für die Audiomathematik im digitalen Bereich zu schaffen. Bevor die Datei ausgegeben wird, durchläuft sie die 24-Bit-Wandler auf Ihrer Schnittstelle. Ich betrachte den „Fließpunkt“ als skalierbaren Dezimalpunkt in einer Berechnung. Wenn man 32 statt 24 Register für Berechnungen hat, erhält man ein genaueres Ergebnis. Es ermöglicht auch einige Berechnungen, die mit 24er-Zahlenketten theoretisch unmöglich wären.

Stellen Sie sich einen 16-Kanal-Audiomixer vor, der jede Sekunde 44.100 Mal 16 Sätze von 32 Zahlen „addiert“ und in eine Matrix einfügt. Das ist eine Menge Mathe! Dazu kommen dann noch all die raffinierten Plug-ins, die auf jedem Kanal ihre Rechenarbeit verrichten, und der superharte Limiter am Ende der Kette. Yo! Wir werden die Zahlen zum Kochen bringen, Alter!

Doch wenn die Daten den 24-Bit-Wandler erreichen, werden 8 Bits „abgeschnitten“ oder abgeschnitten. Trotzdem ist das mathematische Ergebnis genauer. Das geschieht alles hinter deinem Rücken und du musst nicht darüber nachdenken.

Aber sollte man mit einer hohen Abtastrate aufnehmen? Ja, natürlich! Denken Sie daran, dass die Abtastrate einen großen Unterschied zur Bittiefe darstellt. Es kommt darauf an, wen du fragst. Manche Leute sagen: „Es wird sowieso alles als 44.1 enden“, wenn die CD gebrannt wird. Andere werden Ihnen sagen, dass das Ergebnis besser ist und auch nach der endgültigen Umwandlung in 44,1 besser bleibt, wenn ein Audio-Interface Klänge mit 96 kHz verarbeitet und abmischt. Und so ziemlich jede andere Position wird auch vertreten. Einige sagen, 16/44.1 ist gut genug für CD, das ist gut genug für mich. Andere sagen, mach 24/44.1, weil es nicht so viel mehr Platz braucht und das Signal-Rausch-Verhältnis erhöht. Es gibt ein Argument, das besagt, dass 24/88.2 besser ist als 24/96, weil es eine geradzahlige Konvertierung zurück zu 44.1 ist.

Bit-Tiefe. Ok, das ist das Evangelium nach Tweak! Verwenden Sie 24 Bit für jede Aufnahme, wenn Sie diese Funktion haben. Ich habe in den letzten zehn Jahren geglaubt, dass 16 Bit der richtige Weg ist, und ich habe meine Meinung absolut geändert. Unabhängig davon, was Sie aufnehmen, gilt dies. Wenn Sie ein gutes Mikrofon, einen sehr guten Vorverstärker und ein sauberes Audiosystem haben und hochdynamische Instrumente wie Akustikgitarren, klassische Orchester oder Acapella-Gesang aufnehmen, wird der Unterschied deutlich sein. Aber es ist nicht so, dass 24 Bit an Daten den Klang besser machen. Das ist tatsächlich nicht der Fall. Vielmehr gibt es Ihrem Audio mehr Raum zum Atmen in der numerischen Welt des digitalen Audios. Denken Sie daran, dass es sich um Zahlen und Berechnungen handelt, nicht um analoge Wellenformen. Mit 24 Bit Daten, die Ihr Aufnahmemedium entarmen, ist es möglich, extrem dynamische Musik aufzunehmen, mit sehr leisen und sehr lauten Passagen. Bei leisen Passagen ist es weniger wahrscheinlich, dass sie über dem Grundrauschen Ihres Systems bleiben. Man kann ohne Kompression aufnehmen. Sie können mit niedrigeren Pegeln aufnehmen, mit mehr Headroom. Dadurch wird sichergestellt, dass gelegentliche Spitzenpegel nicht oben abgeschnitten werden, und die Wandler erhalten etwas Spielraum. Da Sie nicht an die Grenzen Ihrer Bandbreite stoßen, klingen Ihre Instrumente klarer und der Gesang vielleicht „sauberer“, der Song lässt sich besser abmischen und es gibt weniger Rauschen. Es ist also nicht so, dass 24-Bit-Aufnahmen besser klingen. Tatsächlich können sie genauso schlecht oder schlechter klingen als 16 Bit. Aber 24 Bit geben dem Aufnahmetechniker eine Rauschgrenze und einen Headroom, um eine hervorragende Aufnahme zu erstellen.

Korg MR1000 1-Bit 5.6MHz Mobile Recorder

Mit der unverfälschten Wiedergabetreue und der ultimativen Flexibilität der 1-Bit-Technologie sorgt der neue, überraschend erschwingliche MR-1000 dafür, dass Ihre Endmischungen und Location-Aufnahmen nie veraltet sind. Tweak: Das neue DSD-Format verspricht, Kopien unserer Master-Aufnahmen mit jeder beliebigen Sample-Rate erstellen zu können. Lesen Sie diesen Artikel von Korg

Bezüglich der Samplerate: Wenn Sie keinen guten Grund haben, es nicht zu tun, verwenden Sie eine Samplerate von 44.1. Wenn Sie Audio für Video machen, sollten Sie 48 khz verwenden, da viele Editoren nur diese Rate verwenden. Einige Musikrichtungen scheinen von der hohen Auflösung von 88,2 oder 96 khz zu profitieren. Akustische Instrumente wie Gitarren, Schlagzeug und natürlich Gesang, d. h. Dinge mit empfindlichen hohen Frequenzen, scheinen davon zu profitieren, aber es ist eher subtil. Nehmen wir an, Sie haben ein 399-Dollar-Audio-Interface mit integrierten Vorverstärkern. Wenn Sie Ihren Vorverstärker und Ihre Wandler durch bessere ersetzen, werden Sie bei 44,1 einen größeren klanglichen Unterschied feststellen als bei der Aufnahme mit 96khz.

Im Sequenzer können Audiodateien für die Verarbeitung in 32 Bit konvertiert und auf dem Weg nach draußen wieder in 24 oder 16 Bit konvertiert werden. Mein Rat ist also, mindestens mit 24 Bit/44.1 aufzunehmen und auf eine Sample-Rate von 88.2 oder 96 zu gehen, wenn Sie denken, dass Ihr Material das rechtfertigt (und Sie den Speicherplatz haben.)

Was ist mit der 192khz Rate? Ok, ich möchte Sie dazu bringen, darüber nachzudenken, wie die Hersteller von Audio-Interfaces Sie dazu bringen wollen, ihre Produkte zu kaufen. Eine Firma kommt mit 192 heraus und dann meinen alle, sie müssten es tun, weil sie sonst Umsatzeinbußen hätten. Meiner Meinung nach ist das ein Hype. Wenn Sie Ihre Festplatten schneller füllen wollen, können Sie das gerne tun. Wir haben in den Foren lange und intensiv darüber diskutiert. Letztendlich kann niemand den Unterschied erkennen.

Wie erreichen wir also Klangqualität?

Die Leute fragen mich immer wieder, und ich zucke jedes Mal zusammen, wenn sie es tun: „Mit welchem Gerät (fülle die Leerstelle aus … Soundkarte, Vorverstärker, Kabel, Recorder, Sequenzer) erhalte ich die „beste“ Klangqualität?“ Ich zucke zusammen, weil ich mir vorstelle, dass die Person loszieht, einen 500-Dollar-Vorverstärker kauft, ihn in ihr Studio stellt, das Mikrofon anschließt und niedergeschlagen feststellt, dass es „genauso klingt“, „vielleicht ein bisschen besser“, ähm, „schwer zu sagen“. Warum zum Teufel ist das so? Der Hauptgrund ist, dass es sich um ein großes System handelt, das nur so rein ist wie sein schmutzigster Schwenktopf. Ein einziges brummendes Kabel kann die Vorteile eines ansonsten großartig klingenden Geräts zunichte machen. Ein unverfälschter Mikrofonvorverstärker, der digital an eine Soundkarte mit Rucklern angeschlossen ist, wird zunichte gemacht. Ihre gesamte Kette muss Profi-Qualität haben, von den Vorverstärkern über die Wandler bis hin zu den hochwertigen Monitoren. Aber wenn Sie eine gute Signalkette haben, werden selbst Ihre 16-Bit-Aufnahmen mit durchschnittlichen Vorverstärkern und typischen Wandlern und Monitoren besser klingen als 24/96.

Lynx Studio Technology Aurora 16 16-Kanal-Digital-Audio-Wandler

Die neue Aurora-Reihe digitaler Audio-Wandler von Lynx Studio Technology bietet beispiellose Audioqualität und -kontrolle in Acht- und Sechzehn-Kanal-Modellen, die in einem Rack Platz finden. Der Aurora 16 verfügt über eine 192-kHz-Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlung, wobei alle Routing- und Abtastratenoptionen über das Bedienfeld gesteuert werden können. Erweiterte Funktionen in Aurora sind über den Computer mit dem Lynx AES16 oder über Infrarot mit kompatiblen Laptops und Pocket-PCs zugänglich. Auf der Rückseite befinden sich Clock- und MIDI-Ein- und -Ausgänge sowie ein LSlot-Schacht für die optionale Verwendung von ADAT-, Firewire- und anderen Audio-Interfaces.

Aber um es ganz klar zu sagen: Es geht nicht nur um Ausrüstung. Es ist die Technik. Jemand mit einem 2.700 Dollar teuren Neumann U87 und einem Spitzenvorverstärker von Great River wird trotzdem eine schreckliche Aufnahme machen, wenn das Mikrofon nicht gut platziert ist oder wenn der Raum unerwünschte Eigenschaften hervorbringt. Wenn man eine Stimme bei der Aufnahme zu stark komprimiert, wird sie schlecht klingen, egal welches Equipment man hat. Damit will ich sagen, dass Sie, wenn Sie wissen, wie Sie Equalizer, Prozessoren und Plug-ins einsetzen, auf dem besten Weg sind, einen Mix von hoher Klangqualität zu erzielen. Das bringt mich auf den Punkt. Jemand, der seine Ausrüstung wirklich kennt und mit ihr arbeitet, kann mit weniger Ausrüstung eine bessere Klangqualität bei 16 Bit erzielen als jemand, der einfach einen 24/96-Recorder der Spitzenklasse einsteckt und benutzt. Die Technik ist genauso wichtig wie das Equipment, und das ist wichtiger als Bits und Raten. Und es gibt nur eine Sache, die wichtiger ist als Technik und Ausrüstung.

Der wichtigste Punkt ist für den Schluss aufgehoben, und ich habe es schon einmal gesagt und werde es wieder tun. Großartige Musik, die auf einem beschissenen Kassettendeck aufgenommen wurde, wird mehr Herzen gewinnen als ein Scheißhaufen, der mit 24/192 poliert wurde. Euer Talent ist wichtiger als alles andere, und das kann man nicht kaufen. Denken Sie also daran, zu üben, an Ihrer Technik zu arbeiten, wenn Sie es sich leisten können, Ihren Signalweg aufzurüsten, und wenn sich dann die perlenartigen Tore der Klangqualität öffnen, dann betrachten Sie 24/96 als ein schönes Finish für ein gut gemachtes Kunstwerk.

Ich bleibe

Rich der TweakMeister

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Zitat:

„Musik in ihrer besten Form bedarf keiner Neuheit; in der Tat, je älter sie ist, je mehr man sich an sie gewöhnt hat, desto stärker ist ihre Wirkung.“

Goethe (1749-1832), deutscher Dichter, Dramatiker.

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