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- Herausgeber: tredition
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Sprache: Deutsch
- Veröffentlichungsjahr: 2023
Sie kennen das: Sie möchten eine Audioaufnahme starten, um schnell etwas aufzunehmen. Dafür genügt schon das Smartphone in der Tasche. Sprache, Hörspiele oder Musik lassen sich mit einer nahezu perfekten Qualität in beliebiger Länge speichern und jederzeit abrufen, ob zuhause oder unterwegs. Während diese Technologie für die meisten Menschen heute selbstverständlich ist, dauerte es allerdings eine sehr lange Zeit, um bis zu dieser Perfektion weiterentwickelt zu werden. Am Anfang waren es nur primitive Maschinen und einfache Versuche. Die ersten Geräte zum Aufzeichnen von Tonsignalen arbeiteten rein mechanisch, die Klangqualität war dementsprechend schlecht, wenn man es aus heutiger Sicht betrachtet. Als man schließlich die Elektronik in diesem Bereich einsetzte, wurden die Ergebnisse der Aufzeichnungen schon wesentlich besser. Aber man hatte es immer noch mit der schlechter werdenden Klangqualität beim Überspielen zu tun, außerdem waren die analogen Medien häufig von einem mehr oder weniger starken Verschleiß betroffen. Anders wurde dies mit der Einführung der Digitaltechnik. Von der Compact Disc bis hin zum Audiostream entwickelte sich die Technik, die heute selbstverständlich ist. Erfahren Sie mehr über die ersten Versuche, die Weiterentwicklung der Audiotechnik und die Grundlagen der Digitalisierung von Audiosignalen.
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Seitenzahl: 103
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Ähnliche
Vom Phonograph zum Stream: Geschichte und Technik der Audioaufzeichnung und Audiodigitalisierung
Gerd Weichhaus
Vom Phonograph zum Stream:
Geschichte und Technik der Audioaufzeichnung und Audiodigitalisierung
Impressum
© 2023 Gerd Weichhaus
Coverbild: Gerd Weichhaus
Druck und Distribution im Auftrag des Autors:
tredition GmbH, Halenreie 40-44, 22359 Hamburg, Deutschland
ISBN:
Paperback
978-3-347-96942-1
E-Book
978-3-347-96943-8
Das Werk, einschließlich seiner Teile, ist urheberrechtlich geschützt. Für die Inhalte ist der Autor verantwortlich. Jede Verwertung ist ohne seine Zustimmung unzulässig. Die Publikation und Verbreitung erfolgen im Auftrag des Autors, zu erreichen unter: tredition GmbH, Abteilung "Impressumservice", Halenreie 40-44, 22359 Hamburg, Deutschland.
Vorwort
Einige findige Menschen suchten schon immer Möglichkeiten, um zu speichern, was man sehen, riechen oder hören kann. Die ersten Bilder entstanden schon zu Zeiten der Höhlenmenschen, und selbst die ersten Düfte wurden schon lange Zeit vor der Moderne in Form von Parfüms festgehalten. Auch die Aufzeichnung von Musik oder Sprache war schon ein Traum der Menschheit, noch lange bevor die erste Audioaufzeichnung stattfand. Diese erfolgte anfangs durch einfache mechanische Hilfsmittel wie dem Phonographen oder auf Schallplatten.
Dann hielt die Elektronik Einzug in die Audioaufzeichnung. Mithilfe von elektronischen Verstärkern entstanden die ersten Apparaturen, mit denen Musik und Sprache mit einer für damalige Verhältnisse doch recht hohen Qualität aufgenommen und mithilfe von Lautsprechern wiedergegeben werden konnten. Dies geschah nicht zuletzt auch dank der fortschrittlichen Technik der hochwertigen Schallplatten und der Tonbandtechnik.
Alle diese Methoden und analogen Aufzeichnungsverfahren hatten allerdings einen gravierenden Nachteil: die Verschlechterung der Tonqualität, die entweder schleichend stattfand oder sogar abrupt, so etwa beim Kopieren der Speichermedien wie der vor einigen Jahren noch gebräuchlichen Magnetbänder. Hier bietet die Digitaltechnik deutliche Vorteile. Die Audioaufzeichnungen können beliebig vervielfältigt werden, ohne dass Qualitätsverluste befürchtet werden müssen. Allerdings bietet die Digitaltechnik bzw. die digitale Audiotechnik noch viele andere Vorteile.
Bevor auf diese eingegangen werden soll, möchte Sie dieses Buch mit der Geschichte und den Grundlagen der analogen und digitalen Audioaufzeichnung vertraut machen. Es geht darum, wie Schallwellen zunächst in elektronische Signale umgewandelt und anschließend entweder analog oder schließlich in Form digitaler Daten gespeichert werden. Außerdem geht es um die verschiedenen Audioformate und die Unterschiede zwischen diesen. Weiterhin lernen Sie verschiedene Begriffe und deren Bedeutung kennen wie etwa Quantifizierung, Binärdaten und viele weitere.
Schließlich geht es noch um die schier unendlichen Möglichkeiten, welche die Digitaltechnik auf dem Gebiet der Audioaufzeichnung bietet und welche Geschichte dahinter steckt. Sie lernen, wie Sie Bänder, Kassetten oder Schallplatten auf einfache Weise digitalisieren, bearbeiten und speichern können. Das ist oft sogar mit bereits vorhandener Technik möglich oder mit sehr preisgünstigen Zusatzgeräten. Teures Profiequipment wird meistens für die Digitalisierung nicht gebraucht, zumindest nicht bei Ansprüchen für den Hausgebrauch. Die Digital- und Computertechnik bietet heute fast unendliche Möglichkeiten.
Ein paar notwendige Hinweise:
Das vorliegende Buch wurde mit großer Sorgfalt geschrieben, die darin enthaltenen Informationen wurden nach bestem Wissen und Gewissen erarbeitet und, soweit möglich, überprüft. Dennoch übernehmen der Autor und der Verlag für die Richtigkeit sämtlicher Angaben oder Hinweise keine Haftung, ebenso wenig für eventuelle Druckfehler.
Dieses Buch ist urheberrechtlich geschützt. Alle Rechte vorbehalten. So ist die Verwendung von Texten und Abbildungen sowie Auszügen davon nur mit einer schriftlichen Genehmigung des Urhebers gestattet. Die nicht erlaubte Verwendung von Texten oder Abbildungen sowie Auszügen davon ist ohne diese Zustimmung urheberrechtswidrig und somit strafbar. Insbesondere gilt dies für die Vervielfältigung oder Verwendung in elektronischen Systemen.
Inhalt
Cover
Halbe Titelseite
Titelblatt
Urheberrechte
Vorwort
Ein paar notwendige Hinweise:
Einleitung
Kapitel 1: Vor den ersten Aufzeichnungen und die Anfänge der Audiotechnik
Fantastische Geschichten zur Schallaufzeichnung
Die ersten wissenschaftlichen Versuche
Wie aus Erinnerungen schließlich Klangaufzeichnungen wurden
Die ersten Gehversuche in der Klangaufzeichnung
Die erste Aufnahme und Wiedergabe von Klängen
Die Eigenschaften der ersten Tonaufnahmen
Verbesserungen am Phonographen von Edison
Das Graphophon von Bell und Tainter
Schallplatte statt Walze
Vorteile und Durchbruch des Grammophons
Klänge und Musik aufnehmen und wiedergeben mit der magnetischen Tonaufzeichnung
Die Magnetbandtechnik
Rein analog arbeitende Klangaufzeichnungsverfahren
Kapitel 2: Audiosignale aufzeichnen analog und digital
Kopierverluste bzw. Generationsverluste
Die Bearbeitungsmöglichkeiten digitaler Audiodateien
Kostengünstiges Equipment nutzbar
Effekte und Klangverbesserungen; die Möglichkeiten
Sehr platzsparend gegenüber der Analogtechnik
Keine anfällige Mechanik mehr nötig
Sehr geringe Kosten für die Medien
Kostenlose Software und herkömmliche PC-Hardware nutzen
Kapitel 3: Die Anfänge und wichtige Grundlagen der Audiodigitalisierung
Die Compact Disc als Durchbruch der Digitaltechnik
Wie die Audiosignale digitalisiert werden
Von analog nach digital
Die Abtastung von Audiosignalen
Abtastrate und Wortbreite (auch Samplingrate und Bittiefe)
Warum solch hohe Abtastraten verwendet werden
Quantisierung und Quantisierungsfehler
Kapitel 4: Umwandlung von digital nach analog
Die Rückwandlung digitaler Werte in analoge Signale
Die Fehlerkorrektur bei der digital-analogen Wandlung
Kapitel 5: Die Audiodigitalisierung in der Praxis
Standardhardware oder spezielle Ausrüstung?
Das virtuelle Audiostudio
Computer und Zusatzgeräte
Externe Audiogeräte (Audiointerfaces) verwenden
Die Kabelverbindung zum Computer oder Audiointerface
Die Anschlussbelegungen einiger gängiger Audiosteckverbindungen
Anschluss Kassetten- oder Tonbandgerät an den Computer
Anschluss eines Plattenspielers an den Computer
Kapitel 6: Die Audiodigitalisierung anhand von Beispielen
Digitalisierung von Kassetten mit dem Computer
Die Digitalisierung von Tonbandaufnahmen
Digitalisierung von Schallplatten mit dem Computer
Digitalisierung mit USB-Aufnahmegeräten
Digitalisierung mit digitalen Aufnahmegeräten
Kapitel 7: Die verschiedenen digitalen Audioformate
Unkomprimierte Datenformate in der digitalen Audiotechnik
WAV-Dateiformat
PCM-Dateiformat
AIFF-Dateiformat
Komprimierte verlustfreie Audioformate
FLAC, Free Lossless Audio Codec
WMA Lossless (Windows Media Audio Lossless)
ALAC, Apple Lossless Audio Codec
Komprimierte verlustbehaftete Audioformate
MPEG-1 Audio Layer 3, kurz MP3
AAC, Advanced Audio Coding
Ogg Vorbis
WMA, Windows Media Audio
Weitere Audioformate
Weitere Audioformate mit verlustbehafteter Datenkompression
Bitrate, Codec und Meta-Daten in den Audioformaten
Der Codec und seine Bedeutung
Die Metadaten in den Musikstücken
Kapitel 8: Was sind die Gründe für die Audiokompression?
Audiosignale unterschiedlicher Art digitalisieren
Die Audiokomprimierung und das Gehör
Datenreduktion bei Stereosignalen
Audiokompression, Abtastrate und Bitrate
Zum Abschluss
Vom Phonograph zum Stream
Cover
Titelblatt
Urheberrechte
Einleitung
Zum Abschluss
Vom Phonograph zum Stream
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Einleitung
Die Aufzeichnung von Musik oder Sprache ist heute allgegenwärtig. Jedes Smartphone bietet die Möglichkeit, Geräusche, die eigene Sprache aufzuzeichnen oder Musikaufnahmen anzufertigen und immer dabei zu haben. Dabei ist die Geschichte der Audioaufzeichnung noch relativ jung. Vor noch nicht einmal 150 Jahren waren alle Geräusche, egal ob Sprache in Form von Vorträgen oder Theaterstücken, Gesang oder Musikdarbietungen, einmalige Ereignisse, die zumindest in dieser Form kein zweites Mal zu hören sein würden. Auch Musikkonzerte waren einmalige Erlebnisse, deren Genuss nur den Anwesenden vorbehalten war. Ein Konzert war danach vorbei und unwiederbringlich verloren, mal abgesehen von der Erinnerung der Konzertbesucher an das Konzert.
Das änderte sich erst mit der Möglichkeit, jegliche Art von Klängen aufzuzeichnen und somit für die Nachwelt zu erhalten. Tatsächlich war die Möglichkeit, Sprache und Musik aufzuzeichnen und bei Bedarf jederzeit wiedergeben zu können, ein großer Gewinn für die Menschheit. Doch wie kam es eigentlich dazu? Wie sahen die ersten Anfänge aus und wem gelang es als Erstes, Schallwellen aufzuzeichnen und später sogar jederzeit wiederzugeben? Wie ging die Geschichte weiter und was entwickelte sich aus diesen ersten Anfängen? Es war tatsächlich ein sehr weiter Weg, die Aufzeichnung von Klängen soweit zu bringen, wie man dies heute kennt.
Wir leben heute in einer Zeit, in der praktisch überall irgendwo eine Wiedergabe von Tönen auf elektronischem Wege (und digital) erfolgt, sei es nun beim Fernsehen, im Radio oder auf tragbaren Geräten wie einem Smartphone oder dem MP3-Player. Die ersten Geräte waren ganz im Gegensatz zu denen von heute klobig, oft auch umständlich zu bedienen und hatten eine aus heutiger Sicht gesehen doch oft bescheidene Klangqualität. Dennoch waren sie wichtige Apparate, die in der damaligen Zeit Meilensteine darstellten auf dem Weg zur modernen Klangaufzeichnung bzw. Audioaufzeichnung. Außerdem ermöglichten auch die heute oft primitiv anmutenden Geräte doch immerhin die Aufzeichnung von geschichtlich wertvollen Zeitdokumenten. Interessant wurde die Möglichkeit der Aufzeichnung vor allem durch die Erfindung elektronischer Verstärker und die spätere Digitalisierung der Aufzeichnungstechnik.
Dieses Buch soll Sie auf dem Weg begleiten von den ersten Anfängen bis zu den modernen Möglichkeiten der Klangaufzeichnung. Es beschreibt damit den langen Weg und die Erfüllung eines Bedürfnisses der Menschen, Schall in jeglicher Form aufzuzeichnen, um ihn schließlich später jederzeit wieder hören zu können. Sie lernen die wichtigsten Meilensteine auf diesem Wege kennen wie den Phonograph und dessen Vorläufer sowie Nachfolger, darunter die Schallplatte oder die Möglichkeit der magnetischen Speicherung von Klängen auf Draht und auf Tonband. Auch spätere digitale Speichermedien werden Ihnen vorgestellt, darunter die Compact Disc oder die Möglichkeit der Audioaufzeichnung auf digitalen Speicherchips in Form von MP3-Dateien oder vielen anderen Audioformaten.
Kapitel 1: Vor den ersten Aufzeichnungen und die Anfänge der Audiotechnik
Lange Zeit, bevor es tatsächlich die ersten Aufzeichnungen von Sprache oder Musik gab, faszinierte die Möglichkeit der Aufnahme und Wiedergabe von Klängen die Menschen. Vor allem die menschliche Sprache war bereits seit vielen Jahrhunderten Gegenstand der Forschungen und Experimente, besonders die Tatsache, diese aufzunehmen und für eine beliebig lange Zeit konservieren zu können. Schließlich waren in der Vergangenheit alle tönenden Ereignisse, egal ob Geräusche, Gesang, Sprache oder Musik, nur im Augenblick des Entstehens zu hören und danach für immer verloren. Es gab einfach keine Möglichkeit, solche Schallereignisse weiterzugeben, sie von A nach B zu transportieren oder für zukünftige Generationen zu speichern.
Fantastische Geschichten zur Schallaufzeichnung
So träumten die Menschen schon in einer Zeit um etwa 1000 v. Chr. davon, eine Nachricht in einer Dose oder auf einer Rolle zu speichern, um diese an einem anderen Ort wieder hörbar zu machen. Im ersten Jahrtausend nach Chr. gab es erste Berichte von einer sprechenden Figur, die nach einer Überlieferung von Papst Sylvester II. gebaut worden sein soll. Später gab es Überlieferungen zufolge verschiedene sprechende Köpfe oder Röhren, in denen Worte eingefangen und aufbewahrt werden konnten, ehe sie nach dem Öffnen des Deckels wieder zu hören waren. Es gab auch geradezu fantastisch anmutende Geschichten zum Thema der Klangaufzeichnung, nach denen Töne quasi eingefroren wurden und durch Wärme wieder hörbar gemacht werden konnten. Ein Beispiel dafür sind die fantastischen Geschichten von Francois Rabelais (1494 – 1553).
Ebenfalls in diese Kategorie einzuordnen sind die im 18. Jahrhundert herausgegebenen Geschichten von Gottfried August Bürger vom Freiherrn von Münchhausen aus dem Jahr 1786, nach denen gefrorener Schall in einem Posthorn gespeichert wurde und dieser erst beim Erhitzen in der Nähe eines warmen Ofens wieder zu hören war. Lange Zeit, bevor die Menschen auf die Idee kamen, den Ton mithilfe einer Nadel zunächst in einer Walze und später in eine Platte einzuritzen und auf diese Weise zu speichern, wurde von Savinien de Cyrano de Bergerac (1619 – 1655) von zwei Büchern berichtet, die komplizierte Uhrwerke enthielten. Wurde eine Nadel auf eines der darin enthaltenen Kapitel gesetzt, war wie von einer Menschenstimme gesprochen dessen Inhalt zu hören. Diese Erzählung war also gewissermaßen ein interessanter Vorgriff des erst viel später entwickelten und in die Praxis umgesetzten Nadeltonverfahrens.
