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Alles ist in Arbeit

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2026 - Es geht um die Erfahrung mit der digitalen Musik-Technik

Die letzte Variane der "Rotating Memories"
1982 - Der erste kaufbare CD-Spieler von SONY CDP 101

Grundätzlich haben wir Kunden bzw. Käufer keinerlei Einfluß auf die Herstellung der digitalen Musik-Konserven (und der anlogen Konserven wie Tonbänder, LPs und CC-Kassetten natürlich auch nicht). Unsere Betrachtung beginnt damit bei der fertigen Musik auf allen nur möglichen digitalen Medien.

Diese Medien liegen bei uns als verlustlose (lossless) Medien (Daten-Speicher) und als verlustbehaftete (lossy) Medien vor. Sie kennen die WAV Dateien, die FLAC- und MP3- sowie MP4- Dateien, in denen unsere Musik abgespeichert wurde. Die dort vorhandenen Musikdaten kommen auf den unterschiedlichsten Wegen an unser Ohr.

Der bislang einfachste Weg ist unser uralter CD-Spieler aus 1982/83, der die digitalen Standard-Daten der CD (44 kHz mit 16 Bit) in analoge Töne wandelt und so dem analogen Verstärker und den Lautsprechern zuführt.
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Doch unsere Ansprüche sind im Laufe der Jahre gestiegen.

Auf dieser Seite geht es um die Audio-Qualitäten im höchsten Qualitätsbereich. Darum hier ein Beispiel aus unserem kleinen Quadro-Abhörstudio und mit welchen Gedanken sich der Hifi-Gourmet beschäftigen "könnte" - aber nicht unbedingt "muß". Für viele Hifi-Fans ist inzwischen auch die manuelle Bedienung einer CD oder DVD zu unkomfortabel geworden und sie haben ihre CDs auf den Netzwerk-Server oder auf ein NAS gerippt und übertragen.

Und jetzt beginnt der eigentliche Artikel :
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Die Musik aus dem PC ..... bis hin zu unseren Ohren .....

Seit etwa 10 Jahren (etwa 2016) benutzen wir bei uns nur noch eine Type von gebrauchten Business PCs mit Intel i5 oder i7 Prozessoren und 8 oder 16GB RAM sowie einer SSD und einem Gigabit Netzwerk-Anschluß und auch einen Sound-Chip. Diese PCs (Fujitsu Esprimo E900) haben innen sowohl "PCI" als auch "PCIe" Slots für zusätzliche Hardware, die das Grundgerät nicht liefert.

Es gibt damit auf dem Mainboard einen hochwertigen Sound-Controller, der auf der Rückseite des PCs ein Stereo-Signal analog ausgeben kann. Das Handbuch benennt den Audioadapter: Intel Cougar Point PCH - High Definition Audio Controller [B2] mit dem High-Definition-Audio-Codec von Conexant. Doch wie dem auch sei, der Chip gibt nur bereits gewandelte analoge Stereo-Signale aus. Wir wollen aber mehr wissen.

Zuerst brauchen wir auf dem PC ein Betriebssystem

Unsere Sound- Arbeitsstation braucht keinen Internet Zugang. Sie muß mit den bei uns verfügbaren Programmen im LAN einfach nur funktionieren. Deshalb haben wir bislang die WIN 7 Pro/64 Bit Version mit den allerletzten Updates installiert und aus Komfortgründen bei der Bedienung betreiben wir diese PCs jeweils mit 3 oder 4 Monitoren.

Hintergrund zu WIN 7: Ab Vista bzw. jetzt WIN 7 wurde in der internen Windows- Kernel- Technik die Sound-Anbindung erheblich verbessert. Denn bei Win XP gab es bei der Integration der Sound-Module in den WIN XP Kernel unschöne Latenzzeiten, das sind Verzögerungen oder sogar Aussetzer, die der Audio-Profi hören konnte.
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Und wir brauchen ein Audio-Abspielprogramm .....

Fürs einfache Musikhören ohne allzuhohe Ansprüche reicht der uralte "WINAMP 5.6" völlig aus. Will man ein paar erweiterte technische Einzelheiten der Musik-Quelle anschaun, ist der "Foobar 2000" die bessere Alternative - jedoch erstmal nicht so komfortabel wie der WINAMP.

Im Foobar schaun wir in das ausgewählte Medium rein und sehen die im Header der Datei spezifizierte Frequenz in kHz (geht bis max 196), die Detailtiefe in Bits (16 oder 24) und maches andere mehr.

Sowohl WINAMP wie auch FOOBAR übergeben beim Abspielen diese originalen Werte an den Soundkartentreiber von Terratec und jetzt gehts los.
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Diese Terratec Soundkarte kann mehr als der Onboard-Chip

Und sie kostet natürlich auch mehr. Um das unverfälschte digitale Signal an weitere Komponenten (zum Beispiel unseren Surround Receiver) ausgeben zu können, haben wir uns für eine "PCIe" Terratec 7+1 Soundkarte entschieden. Es gibt natürlich immer noch ganz viele andere PCI und PCIe Slimline Soundkarten mit SPDIF-Coax und SPDIF-Toslink Buchsen (wir haben ein ganze Kiste voll), die aber alle ihre versteckten Einschränkungen haben. Da muß man die technischen Manuals sorgfältig lesen. Und das ist auch ein Thema für die nacholgenden Absätze.
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Die Daten aus den Dateien von der lokalen Festplatte oder über das Netzwerk vom Server kommen jetzt auf dem PCIe Bus an

...... und landen zuerst in dem Abspielprogramm, welches diese digitalen Daten dann weiter in dem DSP (dem Digitalen Signal Prozessor) auf der Soundkarte bearbeitet (bearbeiten kann) und dann über den Soundkarten-Treiber zu den digitalen Ausgängen leitet.
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Die beiden digitalen Ausgänge haben technisch unterschiedliche Grenzen. Der optische Toslink Ausgang kann bei Audio zum Beispiel per Definition nur 2 Kanal Stereo mit bis zu 48 kHz und 16 Bit ausgeben. Einige Chiphersteller haben das aufgebohrt, das ist dann aber nicht mehr SPDIF konform. Die Vor- und Nachteile abzuwägen ist sehr schwierig.
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Darum hier schon mal ein Beispiel der Komplexität :

Wir bewegen uns hier in den allerhöchsten Spähren der Qualitätsstufen bei High Definition Audio. Ein Medium ist zum Beispiel die SACD. Dort ist ein 2.8224 MHz Datenstrom mit 1 Bit Technik enthalten. Diesen Datenstrom kann ich (legal) mit einer zusätzlichen Hardware in ein hochauflösendes PCM Signal umwandeln = umrechnen.

Wandle ich den DSD Datenstrom in den 96 kHz PCM-Standard um, das ist die Frequenz, die die allermeisten Audio- D/A-Wandler- Chips beherrschen, entstehen bereits Rechenfehler. Denn der DSD Datenstrom ist ein Vielfaches von 88,2 kHz und kann somit ohne Interpolation umgewandelt werden.

Wandle ich den DSD Datenstrom verlustfrei in ein 88,2 kHz PCM Signal um, benötige ich am Ende wiederum einen D/A-Wandler, der diese Frequenz erkennt und daraus das analoge Signal errechnet.

Ist aber diesem D/A-Wandler ein DSP vorgesetzt, der das 88,2 kHz PCM Signal erst wieder auf den 96 kHz PCM-Standard um, werden wieder rechenfehler erzeugt. Und mit einem feinen Ohr und der entsprechenden Hifi-Anlage hört man diese Feinheiten.

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Das FOOBAR Audio-Abspielprogramm .....

Das FOOBAR Audio-Abspielprogramm zeigt mir die Informationen der gerade markierten Audio-Datei an, wie sie dort im Header stehen.
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Hier ein paar Beispiele, was uns Foobar über die Quellen verrät

Das Abspielprogramm Foobar öffnet die ausgewählte Datei und erkennt bzw. synchronisiert sich auf die angelieferte Frequenz und die Bitrate, sowie auf die Art der Speicherung je nach Endung der Datei.
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(1) Das ist die typische CD Qualität - als PCM Modulation

Diese Dateien sind auf jeder CD drauf. Rippt man diese CD, werden die einzelnen Tracks (Stücke oder Spuren) als *.wav Dateien nach wie vor in voller CD-Qualität - also "lossy = verlustlos in das Dateisystem übertragen.
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(2) das ist die Standard MP3 Codierung aus solchen PCM Dateien

Wie des Schrumpfen der Musik-Medien zu MP3 funktioniert, steht ganz ausführlich auf einer detailierten Seite.

Mit dieser Kompressions-Rate werden die ehemaligen Wave-Datein etwa um den Faktor 5 verkleinert. Bei ormaler Unterhaltungsmusik wird kaum ein Qualitätsunterschied wahrgenommen.

(3) Es gibt auch noch die verlustfeie Kompression = FLAC

Diese verlusfreie Kompression ist ein Zwitter zwischen Wave und MP3. Außerdem enthält diese Datei mehr Informationen über den Inhalt im Datei-Header.

Die Ergebnisse bzw. Dateigrößen sind nicht so effizient wie bei MP3.
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(4) Jetzt kommen wir zu höhren Qualitäststufen - lossless

Werden Audio-Signale in der sehr hohen Qualtät von 96 kHz mit 24 Bit aufgezeichent, dann werden die Dateien auf einmal riesig. Das sind dann ganz schnell 150 MB für 5 Minuten Stereo.
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Was Foobar alles kann .....

Aber bereits in FOOBAR kann ich die Frequenz und die Bitrate der Ausgabe in Richtung Sound-Karte oder Sound-Chip abändern und somit die CPU im PC die Audio-Daten umrechnen lassen. Ob das jeweils Sinn macht, ist eine andere Sache.
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Das Konfigurationsprogramm der Terratec Karte .....

Auch im Konfigurationsprogramm der Terratex PCIe Karte kann ich die Ausgabe- Daten der digitalen Ausgänge neu bestimmen. Dort werden dann die eingehenden Audio-Daten in dessen DSP (auch wieder) zur Ausgabe an den Receiver umgerechnet.
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Der moderne Multimedia Verstärker oder Receiver

Seit etwa 1990 haben Multimedia-Geräte neue intelligente Chips eingebaut bekommen. In unserem Beispiel erkennt Chip am digitalen SPDIF- Eingang des Pioneer VSX 859 die Frequenz und die Bitrate des eingehenden Audio-Signals automatisch und schickt diese Daten weiter zu dem DSP, der sie entweder zu einem weiteren 7+1 DSP oder direkt ohne Umweg zum D/A Wandler weiterleitet.

Von dort geht es zu den analogen Lautstärke-, Klangregel- und Vorverstärkerstufen und zuletzt den analogen Endstufen.
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