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News Kategorie: HiFi
HiFi

Digitale Musik: DSD, Flac, Bittiefe und Komprimierung - So finden Sie das optimale Dateiformat

01.05.2017 10:03 Uhr von Robert Glückshöfer

Digitale Musik ist praktisch die Norm geworden. Abgesehen von Vinyl-Alben und ihren knallharten Verfechtern sowie einigen liegengebliebenen Musikkassetten läuft praktisch überall nur noch eine Kombination von Nullen und Einsen aus den Boxen.

Doch mit der neuen Technologie wurden auch andere Kriterien wichtig, denn die digitalen Musikformate sind nicht alle gleich, und die Diskussionen um das beste aller Formate arten oft zum Kampf der Weltanschauungen aus. Was wirklich hinter der ständigen Erwähnung von DSD, FLACs, Samplingraten und Bittiefe steht, ist trotzdem oft nicht allen klar. Wir wollen jetzt Abhilfe schaffen und erklären das Wichtigste zu den gängigsten Formaten der digitalen Musik.

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Welche Formate gibt es?

Es gibt mittlerweile eine ganze Reihe von Formaten, grundsätzlich unterscheidet man aber zwischen verlustfreien und verlustbehafteten sowie komprimierten oder unkomprimierten Formaten. Verlustbehaftete Formate sind stets auch komprimiert, was zwar eine Verringerung des benötigten Speicherplatzes bedeutet, jedoch auf Kosten der Wiedergabequalität. Verlustfreie komprimierte Formate liefern originalgetreue Wiedergabe mit verringertem Speicherbedarf.

Die Einsparungen sind jedoch geringer als bei verlustbehafteten Formaten. Verlustfreie und unkomprimierte Formate liefern originalgetreue Musikwiedergabe, benötigen jedoch vergleichsweise viel Speicherplatz. Dafür unterstützen sie teilweise noch höhere Auflösungen als komprimierte Formate.

Was sind Samplingraten und Bittiefe?

Wenn man über die Auflösung von digitaler Musik spricht, werden normalerweise zwei Zahlen genannt. Bei CD-Qualität etwa 44,1 kHz und 16 Bit. Bei der ersten Zahl handelt es sich um die Sampling- oder auch Abtastrate der Datei. Sie beschreibt, wie oft der Computer oder Netzwerkplayer ein Signal aus der Datei zieht und verarbeitet. 44,1 kHz bedeutet, dass 44.100 Mal pro Sekunde eine gewisse Menge an Daten übertragen wird. Diese Datenmenge wird mit der Bittiefe (auch Worttiefe), der zweiten Zahl beschrieben.

Bei der beschriebenen Qualität werden also 44.100 Mal pro Sekunde jeweils 16 Bit an Daten übertragen. Will man die tatsächliche Datenmenge pro Sekunde ermitteln, muss man diese beiden Zahlen miteinander multiplizieren und erhält dementsprechend 705.600. Da es sich aber um eine Stereodatei mit 2 Kanälen handelt, muss diese Zahl doppelt genommen werden.

Bei Musik in CD-Qualität werden also 1.411.200 Bit pro Sekunde oder der Einfachheit halber 1411,2 Kilobit übertragen. Eine gute MP3-Datei überträgt lediglich 320 kbps, enthält also nur etwa ein Drittel der Informationen einer CD. Im Vergleich zu Dateien mit 192 kHz und 24 Bit also noch wesentlich weniger.

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Was ist der Unterschied zwischen komprimierten und unkomprimierten Formaten?

Unkomprimierte Formate wie WAV tasten die Musik in keinster Weise an. Frequenzen und Informationen werden genau so hinterlegt, wie sie beim Codieren ausgelesen werden. Deshalb benötigen unkomprimierte Formate jedoch zunächst einmal mehr Speicherplatz als komprimierte Formate. Komprimiert heißt jedoch nicht automatisch verlustbehaftet. Formate wie FLAC oder Apples ALAC speichern Musik genauso verlustfrei ab wie in einer WAV-Datei. Sie packen die vorhandenen Daten jedoch geschickter zusammen, ohne dabei Informationen zu entfernen, und benötigen so weniger Speicherplatz. Auswirkungen auf die musikalischen Informationen sollten dabei im Normalfall nicht auftreten.

Warum sind MP3-Dateien kein HiFi?

Das MP3-Format wurde bereits 1992 eingeführt. Für damalige Verhältnisse war es revolutionär, denn durch das Codieren von Musik in MPEG-Audio Layer III, so der volle Name des Formates, konnte eine Kompression der Dateien von mindestens 4:1, normalerweise sogar 10:1, gegenüber der klassischen CD erreicht werden. Das ist möglich, da beim Codieren in das MP3-Format Teile der Originaldatei weggeschnitten werden, die als am wenigsten nützlich eingestuft werden.

Im MP3-Format kann also nie eine exakte Kopie einer Musikdatei gemacht werden, und Informationen die einmal entfernt wurden, können nicht mehr ergänzt werden. Es macht also keinen Sinn, eine MP3 wieder in ein verlustfreies Format umzuwandeln. Auch das von Apple genutzte AAC-Format beschneidet Informationen der originalen Datei, um bei der Kompression Platz zu sparen.

Man spricht hier von verlustbehaftet oder im Englischen auch von „lossy“, im Gegensatz zu verlustfreien oder „lossless“ Formaten. Mittlerweile macht es eigentlich keinen Sinn mehr solche Formate zu verwenden, da größere Mengen Speicherplatz heute, im Gegensatz zu 1992, kein Problem mehr sein sollten. Auch die Klangqualität von MP3s ist wesentlich geringer, als die anderer Formate, da hier im besten Fall lediglich 320 kbps übertragen werden, meist sogar nur 192 kbps oder 256 kbps.

Was sind Metadaten?

Metadaten sind Anhänge an einer Datei, die weitere Informationen enthalten. Bei digitaler Musik beinhalten diese im Normalfall Dinge wie die Abtastrate, die Bittiefe und das Dateiformat. Im besten Fall sind auch Informationen über Musiktitel, Interpret, Album, Komponist, Titelnummer und solche Dinge an die Datei angehängt. Moderne Streaming-Clients zeigen diese Informaionen beim Abspielen auf ihrem Display oder in einer App an. Außerdem sind diese versteckten Dateizusätze oft dafür verantwortlich, wie die Musik, die sich auf dem Speicher befindet, angeordnet wird.

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Sucht man also nach einem bestimmten Album, durchsucht der Player die Metadaten aller Dateien nach dem gewünschten Ergebnis. Vorausstzung dafür ist jedoch die Vollständigkeit der Angaben. So ist Musik, die man fertig von einem Internetanbieter gekauft und heruntergeladen hat, normalerweise bereits mit den richtigen Metadaten versorgt. CDs, die man selbst digitalisiert hat, verfügen hingegen nicht automatisch über Metadaten.

Dafür gibt es jedoch Datenbanken im Internet, die schon beim Rippen die richtigen Informationen an das Konvertierungsprogramm liefern. Die Verfügbarkeit von Metadaten ist allerdings auch abhängig vom verwendeten Dateiformat. So verfügen zum Beispiel WAV-Dateien oder auch DSD normalerweise nicht über die zusätzlich angehängten Informationen.

Woher bekomme ich digitale Musik?

Der einfachste Weg zur digitalen Musik ist natürlich das Rippen der eigenen, bereits vorhandenen CD-Sammlung. Dafür gibt es verschiedene Programme für den Computer. Besonders bei Nutzern von Apple-Geräten ist iTunes beliebt, da einem hier auch gleich die Organisation einer Bibliothek abgenommen wird. Der einzge Nachteil ist, dass hier nicht die Möglichkeit besteht, CDs in FLAC zu wandeln, da Apple auf sein eigenes verlustfreies Format ALAC setzt. Das Gratis-Programm Exact Audio Copy ist ebenfalls sehr nützlich und bietet nach Installieren eines Plugins die Möglichkeit, Musik im FLAC-Format zu speichern.

Wer keine Lust hat, CDs selbst zu digitalisieren, kann einfach komplette Alben im Internet kaufen und herunterladen. Der Onlinegigant Amazon bietet die Möglichkeit, fast jede gekaufte CD auch gleich digital zu erwerben. Allerdings besteht diese Möglichkeit nur für MP3s, die wie bereits beschrieben keine Option für echte Audiophile sind. Einige Internetseiten wie HighResAudio.com und HDTracks.de bieten Downloads mit mindestens 44,1 kHz an, doch auch Alben mit 192 kHz oder in DSD können heruntergeladen werden. Musikerlegende Neil Young will in Zukunft mit seinem Crowdfundingprojekt Pono ebenfalls einen Service starten, der Studio Master in hoher Qualität anbietet.

Was unterscheidet PCM- und DSD-Formate?

Die Abkürzung PCM steht für „Puls-Code-Modulation“, bei der in einem bestimmten zeitlichen Intervall eine bestimmte Menge an Daten abgerufen wird. So etwa 16 Bit an Daten, 44.100 Mal in der Sekunde. Bei jedem Intervall wird dabei gemessen, an welchem Punkt sich die Frequenzkurve der Musik gerade befindet. Die Lage einer bestimmten Frequenz zu einer bestimmten Zeit ist dann Inhalt der Menge an Bits.Das DSD-Format setzt hingegen auf die sogenannte Delta-Sigma-Modulation.

Hier wird wird 2.822.400 Mal in der Sekunde genau 1 Bit übertragen, das nur übermittelt, ob es sich um ein ein- oder ausgeschaltetes Signal handelt. Aus der Dichte der Signale kann dann errechnet werden, an welcher Stelle der Kurve sich die momentane Frequenz befindet. Je öfter hintereinander also ein „Ein“-Signal kommt, desto höher ist der momentane Punkt auf der Welle.

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