Wollermann, Tobias: Musik und Medium

Daten werden nun auf acht parallelen Spuren abgespeichert. Zusätzliche Informationen, wie zum Beispiel Stück- und Zeit-Code und auch Bandmarkierungen werden auf einer weiteren neunten Spur aufgezeichnet. Unter anderem werden die Signale auch analog aufgezeichnet.

Des Weiteren ist der Videorecorder, auf den bereits in Abschnitt 5.4 eingegangen wurde, auch für die Speicherung von Audiodaten von großer Bedeutung. Zum einen lässt sich auf einem HiFi-Videorecorder neben dem Videosignal zusätzlich eine zweikanalige (stereophone) Klanginformation aufzeichnen, deren Qualität der eines hochwertigen Spulentonbandgerätes gleichkommt und die HiFi-Norm voll erfüllt.⁷

⁷Hierbei handelt es sich allerdings um eine analoge Klangspeicherung (vgl. Abschnitt 6.2).

Zum anderen lassen sich auf einem Videoband auch als Videosignal kodierte digitalisierte Klangaufzeichnungen speichern. Diese Tatsache ist von weitaus größerem Interesse. Die Aufzeichnung erfolgt nach dem so genannten PCM-Verfahren. PCM steht für Pulse Code Modulation und eröffnet die Möglichkeit, analoge Audiosignale mit Hilfe eines bestimmten Codes in digitale Informationen umzuformen.⁸

⁸Im Folgenden werden nur die wesentlichen Merkmale des PCM-Verfahrens dargestellt. Ausführlichere Informationen finden sich bei [Enders(1997), S. 230–231].

Mit diesem Verfahren kann, genauso wie bei anderen digitalen Verfahren (MD, CD, DVD etc.), eine sehr hohe Klanqualität erreicht werden. Diese hängt im Wesentlichen von drei Faktoren ab:

Quantisierung: Die Quantisierung, auch Auflösung genannt, erfolgt in y-Richtung einer Schallwelle. Die Amplitude wird in eine bestimmte Anzahl von Bits konvertiert bzw. kodiert. Bei der Verwendung eines 16-Bit Prozessors lassen sich dementsprechend 2¹⁶ (= 65.536) Amplitudenwerte einer Schwingung unterscheiden. Pro Bit erhält man eine mögliche Dynamik von 6 dB. Folglich ergibt das bei 16 Bit einen Dynamikbereich von 96 dB.⁹

⁹Das entspricht etwa einem Schalldruckverhältnis von 1:63.000 (vgl. Tabelle B.6) und [Hall(1997), S. 89–104]. Herkömmliche Tonbandgeräte erreichen um die 70 dB (1:3160), analoge Schallplatten max. 60 dB (1:1000). Der interessierte Leser findet auf der Homepage des Musikwissenschaftlers PD Dr. Christoph Reuter (http://www.chr-reuter.de) sowie bei [Hall(1997)] sehr detaillierte und interessante Informationen zum Thema Akustik.

Abtastfrequenz: Die Abtastfrequenz erfolgt in x-Richtung einer Schallwelle und beträgt normalerweise 44.100 Hz. Das Abtasttheorem, auch Nyquist-Theorem¹⁰

¹⁰Das 1949 aufgestellte Abtasttheorem des amerikanischen Mathematikers Claude E. Shannon basiert auf dem bereits 1928 formulierten Nyquist-Kriterium, das auf den gleichnamigen Nachrichten- und Informationstheoretiker Harry Nyquist zurückgeht.

genannt, besagt, dass die Abtastfrequenz mindestens doppelt so groß wie die höchste im Signal enthaltene Frequenz sein muss.¹¹

¹¹Da der Hörbereich des Menschen bis ca. 20.000 Hz geht, muss die Abtastfrequenz also min. 40.000 Hz betragen, wenn die digitale Speicherung ohne hörbare Verluste erfolgen soll.

Nur dann lässt sich ein in digitale Werte zerlegtes analoges Signal wieder vollständig und verlustfrei rückgewinnen.

Fehlerkorrektur: Eine geschickte Prozessorenschaltung erlaubt beispielsweise, dass beim Abspielen einer CD das Fehlen von 12.300 Bits, was z. B. durch einen 7,7 cm langen Kratzer hervorgerufen werden kann, die Wiedergabe nicht stört.

Durch das PCM-Verfahren ergibt sich jedoch ein sehr hoher Datenstrom der nicht von allen Speichermedien aufgenommen werden kann. Ein analoges Tonbandgerät kann höchstens eine Datenstrom mit Frequenzen bis zu 30 kHz aufzeichnen. Bei