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Hier gibt es Wissenswertes, Grundlagenartikel, über Theorie und Praxis, über Themen rund um das Hobby High-End HiFi, digitales Audio. Im Augenblick sind Texte im Angebot über diese Themen.

Digitales Audio: die Grundlagen

Was ist Musik?

Physikalisch betrachtet besteht Schall aus mechanischen Schwingungen, die sich als Longitudinalwellen in festen Körpern, Flüssigkeiten oder Gasen ausbreiten, als aufeinander folgende Dichteschwankungen des Trägermediums, bei Tönen also Luftdruckschwankungen. Töne unterscheiden sich nach Frequenz und Amplitude/Lautstärke. Als Audio bezeichnet man akustische Signale in dem für das menschliche Ohr wahrnehmbaren Frequenzbereich, etwa zwischen 20 Hz und 16 kHz. Ein Ton ist eine harmonische Schwingung einer Frequenz, Musik eine Vielzahl von gleichzeitigen und einander folgenden Tönen. Ein einzelner Ton, erst recht Musik, existiert wie alle Naturvorgänge in der analogen Dimension, d.h. die beiden Eigenschaften Frequenz und Amplitude können bei einer Messung alle beliebigen Werte der Meßskala annehmen.

Nahaufnahme Plattenrille
Nahaufnahme Plattenrille

Musik entsteht durch die Bewegung/Vibration eines tonerzeugenden Gegenstands wie einer Violinsaite oder einer Lautsprechermembran und der Weitergabe dieser Bewegung an das Trägermedium Luft. Soll die Musik den Zeitpunkt ihrer Erzeugung überdauern, muß sie gespeichert werden. Dazu wird sie zunächst durch einen Schallwandler (Mikrofon) erfaßt, der die Luftdruckschwankungen in elektrische Signale übersetzt. Diese können dann zur Speicherung der Musik weiterverarbeitet werden: entweder nach wie vor in der analogen Sphäre (z.B. als Verformung der Rille auf einer Schallplatte oder als magnetische Ladungsintensitäten auf einem Tonband) – man betrachte die Nahaufnahme einer Schallplattenrille – oder umgewandelt ins Digitale (als Datei auf einem magnetischen oder einem optischen Datenträger).

Digitales Audio ist also die Speicherung und die Wiedergabe der Folge von Schallwellen in digitaler Form, als Folge von Zahlenwerten, in der Regel im binären System (also als Kombination von „0“ und „1“, sog. Bits). Um diese Zahlenfolge aus dem analogen elektrischen Musiksignal zu erzeugen, es also zu digitalisieren, muß die Kontinuität der analogen Welt, wo alle Werte vorkommen, in die digitale Welt, die nur bestimmte, „diskrete“ Werte aufweist, reduziert werden. Die beiden Eigenschaften von Tönen, die Frequenz und die Lautstärke, werden durch das Sampling und die Quantisierung in diskrete Werte transformiert.

 

Sampling

Im Sampling zerschneidet man die kontinuierliche Abfolge des elektrischen Signals, das die Töne/Schallwellen darstellt, in einzelne Zeitscheiben. Diese sind dabei umso dünner und nähern sich daher in ihrer Abfolge der ursprünglichen musikalischen Wellenfolge umso mehr an, je mehr Scheiben pro Zeiteinheit geschnitten werden, je größer also die Samplingfrequenz oder Samplingrate ist.

Bei der Festlegung der Samplingrate ist noch ein physikalisches Prinzip zu beachten, das im sog. Nyquist-Theorem ausgedrückt ist: die Samplingfrequenz muß mindestens doppelt so hoch sein wie die höchste Frequenz des Ursprungssignals, damit das analoge Ursprungssignal wieder aus dem digitalen Abbild hergestellt werden kann. Sonst wird das Originalsignal durch zusätzliche Frequenzen verfälscht, in der Musik treten hörbare Störungen und Verzerrungen auf, die als Aliasing-Fehler bezeichnet werden und die man durch den Einsatz von sog. Filtern verhindert.

Die Quantisierung, d.h. die Zuordnung von numerischen Werten zu den bei jedem Sample/jeder Zeitscheibe festgestellten Amplituden oder Lautstärkewerten, setzt ihrerseits voraus, daß alle zu erfassenden Amplituden auch innerhalb der zur Verfügung stehenden Menge von Zahlen abgebildet werden können.

Betrachten wir also die Musik auf einer CD, so ist diese vor der Digitalisierung bereits (mehr oder weniger leicht) bearbeitet worden: man hat einerseits den Frequenzumfang soweit reduziert, daß die gewählte Abtast- oder Samplingfrequenz im Sinne des Nyquist-Theorems ausreichend ist, und andererseits die Dynamik, d.h. die Differenz zwischen leisestem und lautestem Signal, soweit verringert, daß sie im gewählten Wertebereich vollständig abgebildet werden kann. Bei CDs wurden diese beiden Beschränkungen auf eine Abtastfrequenz von 44,1 kHz und einen Wertebereich von 65.536 (16 Bit, also 2 hoch 16) Einzelwerte festgelegt.

Beides passiert übrigens auch bei der analogen Speicherung von Musik auf Schallplatte oder Tonband, hier setzen die physikalischen Gegebenheiten von Plattenrille und magnetischer Ladung die entsprechenden Grenzen (zumindest die Älteren unter uns kennen das Phänomen der Übersteuerung bei Aufnahmen z.B. auf Musikcassetten aus eigener Praxis).

 

Quantisierung

An jeder Scheibenschnittstelle wird die Lautstärke der Musik, technisch ausgedrückt: die Amplitude des Signals, gemessen und in eine Zahl umgesetzt. Je größer diese Zahl sein darf, desto mehr Abstufungen können erfaßt, desto präziser können die Lautstärke-/Amplitudenunterschiede des Originalsignals abgebildet, gespeichert und später wiedergegeben werden. In jedem Zahlensystem ist die Größe einer Zahl beschränkt durch die Anzahl der Ziffern oder Bits, in denen sie dargestellt werden kann. Im Dezimalsystem kann mit zwei Ziffern höchstens die Zahl „99“, im binären System mit z.B. 4 Ziffern/Bits die Zahl „15“ (2 hoch 4, also 16 Zahlen einschließlich Null) dargestellt werden. Diese 4 Bits werden als Wort (in diesem Fall als 4-Bit-Wort), die Anzahl der Bits in einem Wort wiederum als Wortbreite bezeichnet.

Bei jeder Messung der Amplitude muß der gemessene Wert demnach gerundet werden, die Abstufungen des Originalsignals, die aufgrund der beschränkten Wortbreite nicht erfaßt werden können, gehen verloren, ebenso wie die Veränderungen des Originalsignals zwischen den beiden Meßzeitpunkten.

Beide Fehler zusammen werden als „Quantisierungsfehler“ oder „Quantisierungsrauschen“ bezeichnet. Durch das künstliche Hinzufügen eines geringen Rauschens, Dithering genannt, wird der Quantisierungsfehler verringert, auf Kosten natürlich eines höheren Rauschanteils (geringeres Signal-/Rausch-Verhältnis). Eine andere Möglichkeit, den Quantisierungsfehler künstlich zu reduzieren, besteht im Oversampling: hier wird die Samplingfreqenz im Nachhinein erhöht, z.B. verdoppelt, und aus den Zahlenwerten der ursprünglichen Samples ein Mittelwert gebildet, der dem ’neuen‘ Sample zugeordnet wird. Dieser neue Wert hat natürlich höchstens zufällig etwas mit dem tatsächlichen Wert des originalen Tonsignals zu tun; dieser ist durch Sampling und Quantisierung verloren.

 

Die Beschränkungen der CD

Je höher die Samplingfrequenz und je mehr Ziffern/Bits zur Quantisierung zur Verfügung stehen, desto originalgetreuer wird die Ursprungsinformation, die Musik, gespeichert werden können, desto höher ist allerdings auch die zu speichernde Datenmenge. Steht daher auf einem Datenträger wie einer CD ein nur begrenzter Speicherplatz zur Verfügung, muß ein Kompromiß zwischen Samplingrate und Wortbreite (zusammen Auflösung genannt) und Länge des damit zu speichernden Musiksignals gefunden werden. Im Falle der Audio-CD wurden die Werte 44,1 kHz Samplingrate und 16 Bit Wortbreite gewählt, um auf einer CD ein Stereo-Signal in einer Länge von etwa 74 Minuten digitalisiert abzuspeichern.

Pro Sekunde fällt eine Datenmenge von 44.100 (Samples) * 16 Bit (Wortbreite) * 2 (rechter/linker Kanal) = 1.411.200 Bits oder 176.400 Bytes an. Bei einer Speicherkapazität von etwa 650 MB würden damit jedoch nur ungefähr 65 Minuten Signallänge auf eine CD passen. Man nutzt jedoch aus, daß die tatsächliche Art und Weise, wie die Daten auf einer CD physikalisch gespeichert werden (sog. Leitungscode) einen bestimmten Datenreduktionseffekt hat und die Datenmenge etwas verringert, ohne das zu speichernde Musiksignal selbst zu verändern (bei der CD kommt die 8-zu-14-Modulation, Eight-to-Fourteen-Modulation EFM zum Einsatz). Ferner kann man die Menge des digitalen Datenstroms selbst etwas reduzieren, indem man beispielsweise nicht jeden einzelnen Wert selbst speichert, der bei der zuvor beschriebenen Art der Digitalisierung, der sog. Pulse Code Modulation (PCM), anfällt, sondern nur die Differenz zum Vorgängerwert festhält (Differential PCM).

Mit dem Wissen um das Nyquist-Theorem erkennen wir, daß damit die höchste speicher- und wiedergebbare Frequenz knapp über 22 kHz beträgt, was nicht genug für eine wirklich originalgetreue Wiedergabe ist.

Bei einer Wortbreite von 16 Bit können 2 hoch 16, also 65.536 Abstufungen der Lautstärke (Dynamikumfang) erfaßt und gespeichert werden. Dem entspricht ein Dynamikumfang von annähernd 16 * 6, also 96 dB oder ein Verhältnis von 1 : 65.536 für die leiseste, noch wahrnehmbare zur lautesten Stelle des Musikstücks (bei einer Wortbreite von 24 Bit erhöht sich der Dynamikumfang auf 144 dB). Ein klassisches Orchesterwerk (Sinfonie o.ä.) besitzt aber einen Dynamikumfang von typischerweise 120 dB, sodaß es bei 16 Bit Wortbreite nicht originalgetreu erfaßt, abgespeichert und wiedergegeben werden kann.

Eine vergleichbare Beschränkung – wenn auch aufgrund anderer Ursachen – gilt übrigens auch für analoge Tonaufzeichnungen: auch in einer Plattenrille sind die Auslenkungen räumlich begrenzt, die Größe der magnetischen Ladung auf einem Tonband hat eine Sättigungsgrenze.

Daten speichern

Beim Computer-HiFi sind die Musikdateien in den weitaus meisten Fällen auf magnetischen Datenträgern, also Festplatten, gespeichert. Eine hundertprozentige Sicherheit, daß diese Daten nicht aufgrund eines Defekts oder Fehlers der Festplatten verfälscht werden oder verloren gehen, gibt es nicht. Auch ist versehentliches Löschen aufgrund individueller Schusseligkeit nicht auszuschließen (jedenfalls bei mir nicht). Angesichts der immensen Arbeit, den die Übertragung der eigenen CD-Sammlung auf Datenträger gekostet hat (vor allem das Austatten mit den Metadaten wie Titel, Interpret, Album, Komponist o.ä.), ist ein wenig zusätzlicher finanzieller Aufwand zu Schutz und Erhaltung der Integrität der Daten angezeigt.

Zunächst muß gegen ein Versagen der Datenträger Vorsorge getroffen werden, handle es nun die im Computer eingebaute oder um eine externe Festplatte. Gibt eine Festplatte den Geist auf - und das passiert insbesondere bei den neueren Modellen mit hoher Speicherkapazität offenbar häufiger als in früheren Zeiten -, sind die Daten weg. Schutz bietet ein NAS-System mit mehreren Festplatten, das via RAID die Daten auf die einzelnen Platten verteilt und damit gegen den Ausfall einer einzelnen Festplatte schützt.

RAID (Redundant Array of Independent/Inexpensive Discs) gibt es in verschiedenen Varianten: RAID 0 bietet keine Sicherheit, denn hier werden mehrere physische Platten nur zusammengeschaltet und dem Benutzer als eine logische Speichereinheit zur Verfügung gestellt (z.B. erscheinen zwei Festplatten à 2 TB als Speichermedium von 4 TB). RAID 1 setzt mindestens zwei Platten voraus und besteht in einer einfachen Datenspiegelung (zwei Festplatten à 2 TB erscheinen als Speichermedium von 2 TB, da die Kapazität der anderen Platte zur doppelten Datenspeicherung benutzt wird). RAID 5 benötigt mindestens drei Festplatten, auf die die zu speichernden Daten verteilt werden, und stellt die Sicherheit der Daten durch die Erzeugung von Paritätsinformationen, die ebenfalls gespeichert werden, sicher. Bei einem solchen System steht daher die Kapazität mindestens einer Festplatte nicht mehr für Nutzdaten zur Verfügung, Sicherheit ist gegeben, wenngleich nur für den Fall des Versagens einer Platte des Verbunds. Ein spezielles Restrisiko besteht darin, daß die Hardware, die den RAID-Verbund steuert, ausfällt und nicht mehr wiederbeschafft werden kann. Eine zusätzliche Variante, RAID 5 mit 'Hot Spare', erhöht die Sicherheit etwas mehr, denn es wird eine während der normalen Betriebs nicht genutzte weitere Festplatte vorgehalten, die beim Ausfall einer der bisherigen Festplatten automatisch eingesetzt wird. Bis auf die Rebuild-Phase, während derer die Daten der ausgefallenen Festplatte auf die Reserveplatte geschrieben werden, ist so permanent ein RAID 5-Modus, also Datenredundanz und dadurch Datensicherheit, gegeben.

Gegen versehentliches Löschen der Daten oder Verfälschen, wie z.B. versehentliches Löschen oder Überschreiben der Metadaten, hilft RAID nicht, hierfür braucht man Backup-Lösungen.

In der Praxis ist bei etwas umfangreicheren Musikdatenbeständen dieser Aufbau hilfreich:

  1. Zur Speicherung und Wiedergabe der Musikdateien ein NAS-System eines anerkannten Herstellers (z.B. Synology, QNAP, Netgear) mit 4 Festplatten eines anerkannten Herstellers (z.B. Western Digital, Seagate, Samsung) derselben Kapazität (3 oder 4 TB),Betrieb im RAID 5-Modus,Reservefestplatte desselben Typs und derselben Kapazität, wie im NAS betrieben, zum sofortigen Austausch für den Fall des Ausfalls einer NAS-Platte.
  2. Zur Datensicherung ein kleineres NAS-System eines anerkannten Herstellers mit geringerer Kapazität für inkrementelles Backup (Speicherung der jeweils seit dem letzten Sicherungslauf veränderten Dateien) - hier ist nicht unbedingt ein RAID-System erforderlich, aber dennoch ratsam,eine Reservefestplatte (bei RAID desselben Herstellers und derselben Kapazität).

Beide Systeme werden über dasselbe Netzwerk betrieben.

Ein NAS-System ist faktisch ein eigener Computer mit auf die Datenspeicherung konzentrierter Softwareausstattung, meist dient Linux als Betriebssystem. Es besteht ebenfalls aus einem Rechenprozessor und Arbeitsspeicher. Das Backup kann i.d.R. über das Betriebssystem des NAS automatisiert werden (z.B. regelmäßig Sonntag nachts oder frühmorgens).

Der hier beschriebene Aufbau ist grundsätzlich für beide Audio-Streaming-Varianten, sowohl für den Betrieb mit dedizierten Clients als auch den direkten Anschluß des Rechners an die Audiokette, geeignet; er bedarf ggf. einiger kleiner Modifikationen.

 

Datentechnik bei AUT

Die Datenspeicher- und Netzwerktechnik besteht aus diesen Komponenten:

  1. NAS Synology DS 1812+, ausgestattet mit 8 Festplatten von Western Digital (Red) mit einer Kapazität von 5 und 6 TB
  2. Festplatten-Dockingstation Icy Box für zwei Festplatten von 2,5'' oder 3,5'' Größe (vor allem als Backup genutzt), angeschlossen über USB 3.0 an das NAS
  3. diverse Standardfestplatten (Western Digital Red) für die Dockingstation, SanDisk-USB-Sticks und SD-Karten von 32 und 64 GB Kapazität
  4. unterbrechungsfreie Stromversorgung ES 700 von APC
  5. Gigabit-Switches (4 und 8 Steckplätze) von Netgear
  6. Router Draytek Vigor 2710n bzw. Fritzbox 7490 (wegen VoIP).

Die Einzelkomponenten sind mit USB-3.0- und CAT 6-Netzwerkkabeln verbunden. Für die Steuerung von Musikservern und Streamern kommt ein iPad zum Einsatz. Der Netzwerkzugang im Studio erfolgt über Repeater/Router von TPLink bzw. über Devolo-PowerLAN.

LPs / MCs digitalisieren

Für die Digitalisierung von Schallplatten gibt es eine Reihe von Motiven:

  • einige Plattenbesitzer wollen nicht mehr mit feinfühligen Plattenspielern hantieren müssen, sondern die Musik auf Datenträger haben, um sie über Musikserver oder Streaminglösungen in hoher Auflösung erklingen zu lassen,
  • andere wollen sie auch im Garten oder unterwegs hören können,
  • und wieder andere haben wertvolle, nicht auf CD erhältliche Vinylschätze, die sie schonen wollen.

Technisch ist, wie wir sehen werden, die LP-Digitalisierung kein Hexenwerk.
Aber vorweg für diejenigen, die damit liebäugeln, eine zweifache Warnung:

I. eine LP in vernünftiger Qualität (also in 24 Bit und 96 kHz Auflösung) zu digitalisieren, kostet außerordentlich viel Zeit: Plattenreinigung, Justierung der Aussteuerung in der Aufnahmesoftware zur Vermeidung von Übersteuerungen, Aufnahme in Echtzeit, Bearbeitung der resultierenden Audiodatei (Rauschen, Knistern, Knackser reduzieren; Tracks teilen, Metadaten und Cover hinzufügen – und dies alles zur Sicherung hoher Qualität manuell).

Überschlägig geschätzt, muß man für eine normale LP allein für Vorbereitung und Aufnahme etwa 1½ Stunden aufwenden. Die anschließende manuelle Bearbeitung der Audiodatei kann, je nach Anspruch an die Qualität, bis zu einem halben Tag dauern.

II. Darüber hinaus brauchen Sie hochwertiges und damit teures Equipment, angefangen bei der Plattenspieler/Tonarm/Abtaster-Kombination über den Phonovorverstärker zum Analog-Digital-Wandler, wenn Sie am Ende eine vernünftige Qualität erhalten wollen. Es lohnt sich schlicht nur für rare LPs, die nicht bereits als CD vorliegen, oder für eine Digitalisierung gut erhaltener Platten in hoher Auflösung, sich diesen Aufwand zuzumuten. Für alles andere ist der Neuerwerb billiger und nervenschonender.

 

Grundlagen, Workflow

Der Ablauf einer LP-Digitalisierung besteht aus diesen Schritten:

  • Reinigung der LP in einer Plattenwaschmaschine: es ist zwar nicht möglich, überhaupt keinen Staub und Schmutz mehr in der Rille zu haben, aber es sollte doch so wenig wie möglich sein, um Knistern und Knackser zu reduzieren. Die Tonabnehmernadel ist natürlich auch gereinigt, so daß es weitergeht zur
  • Abtastung der LP: zunächst ein Durchlauf zur Ermittlung des maximalen Aussteuerungspegels (Übersteuern führt zu Clipping, und im digitalen Bereich ist dies deutlich störend hörbar), dann der Durchlauf zur Aufnahme. Um eine vernünftige Qualität zu erzielen, muß einfach in Echtzeit aufgenommen werden (von „hochmodernen“ Digitalisierungsmaschinen, die mit 8facher Geschwindigkeit abspielen und aufzeichnen und die Geschwindigkeit später digital korrigieren, ist aus Qualitätsgründen abzuraten).
  • Die Musikinformation ist auf der Schallplatte analog gespeichert in Form kontinuierlich wechselnder Höhen- und Richtungsunterschiede der LP-Rille (die Auslenkungen repräsentieren Frequenz und Lautstärke sowie Kanaltrennung). Der Abtaster, also das Tonabnehmersystem, überträgt diese räumliche Information, die Ortsveränderung, und verwandelt sie in ein analoges kontinuierliches elektrisches Signal (eine Spannungsänderung). Dieses Signal ist sehr klein und muß zur Weiterverarbeitung verstärkt werden. Ferner liegt die Musikinformation in der LP-Rille nicht in echter, sondern in nur verzerrter Form vor (Stichwort „RIAA-Kurve“), die abgetastete Information muß zunächst entzerrt und in Originalform wiederhergestellt werden. Beides ist üblicherweise Aufgabe des Phonovorverstärkers.
  • Es schließt sich an die Digitalisierung: das vom Phono-Pre gelieferte analoge elektrische Signal wird in den Analog-Digital-Wandler eingespeist, der entsprechend seiner Programmierung ein digitales Signal in gewünschter Wortbreite (z.B. 24 Bit) und Samplerate (z.B. 96 kHz) produziert und zur Weiterverarbeitung an einem seiner Ausgänge (S/P-DIF koax oder optisch, USB, FireWire) bereitstellt, wo es ein Computer entgegennimmt.
  • Im Computer wird das Signal mit einer geeigneten Software wie Audacity, Amarra Vinyl, Steinberg Wavelab, iZotope RX o.ä. aufgezeichnet und als Datei auf der Festplatte am besten in unkomprimiert-verlustlosem Format wie Wav, Aiff o.ä. abgespeichert.

Das war’s. Die Schallplatte ist digitalisiert.

Nun kommt die Kür, die Bearbeitung und Verfeinerung, wie das Entfernen von Knistern, Rauschen, Knacksern o.ä., das Aufteilen in einzelne Tracks, Adjustieren der Länge der Stille vor/nach jedem Track und das Hinzufügen der Metainformationen über Interpret, Album, Titel, Genre und ggf. des Covers. Mit der genannten Aufnahmesoftware kann man das bewerkstelligen, muß aber viel Zeit und Sorgfalt aufwenden; vom automatischen Bereinigen ist aus Qualitätsgründen abzuraten. Anschließend kann, wenn gewünscht, die Datei z.B. ins verlustlose Flac-Format konvertiert werden. Nun ist sie zum Abspielen bereit. Oder man brennt alles auf CD und kann es dann im Auto hören.

 

Equipment, Umgebung

Alle Geräte in der Abspiel-/Aufnahme-Kette: der Plattenspieler mit Tonarm und Tonabnehmersystem, die Verkabelung, der Phonovorverstärker, der A/D-Wandler, hinterlassen ihren akustischen Fingerabdruck, der die Aufnahme eindeutig und hörbar prägt. Die mittlerweile schon für 100 Euro erhältlichen USB-Plattenspieler, die so gerne die Einfachheit der Bedienung – Platte auflegen, per USB mit der Rechner verbinden und aufnehmen – betonen, klingen so, wie sie aussehen: bestenfalls bescheiden, sind für auch nur etwas anspruchsvollere Zwecke aber nicht zu gebrauchen.

Vor allem dann, wenn man hochwertiges Vinyl in hoher Auflösung digitalisieren möchte, benötigt man hochwertiges Equipment. Das gilt nicht nur für die eigentliche Abtastung der Vinylscheibe (Tonabnehmer, Tonarm, Plattenspieler), sondern auch für die A/D-Wandlung.

Die Strom- und Signal-/USB-Verkabelung ist ein weiterer wichtiger Faktor für die letztliche Qualität der Aufnahme. Wer nicht in der glücklichen Situation ist, eine separate Stromleitung für die Kette bzw. den Hörraum sein eigen zu nennen, muß darauf achten, daß zum Zeitpunkt der Aufnahme keine größeren Verbraucher angeschaltet werden (Haushaltsgeräte, Kühlschränke und die beliebigen Staubsauger).

Ein störender Einfluß kann – je nach Bodenbeschaffenheit – auch von Trittschall ausgehen.

Last not least: hochfrequente Einstreuungen. Handys, aber auch Mobilteile von Festnetztelefonen stören und gehören nicht in die Umgebung. Dasselbe gilt für eventuell betriebene PowerLANs/d-Lans/devolo etc. Manchmal stören auch WLANs. Am besten alles ganz ausschalten. Einstreuungen können auch vom verwendeten Aufzeichnungscomputer ausgehen. Bei AUT gab es in der Vergangenheit schlechte Erfahrungen mit einem iMac, die Einstreuungen machten sich als hochfrequentes „Zwitschern“ oder „Wispern“ vor allem in leiseren oder Stillepassagen unangenehm bemerkbar (ein Blick in die Datei z.B. mit iZotopeRX zeigte starke Artefakte). Abhilfe schaffte hier erst der Übergang zu einem vergleichsweise einfachen Netbook verbunden mit einer DIY-Abschirmung (Faradayscher Käfig) um den Ort der Abstastung. Nicht schön, nicht sehr bequem, aber hilfreich.

 

Digitalisierung von Cassetten oder Tonbändern

Ähnliches gilt für die Digitalisierung von Musik-/Audio-Cassetten oder Tonbändern.

Im Vordergrund steht dabei in der Regel die Rettung alter Eigenaufnahmen von Geburtstagfeiern, Hochzeiten oder Familienfesten oder die Übertragung z.B. von liebgewonnenen Hörspielen (nicht nur) aus Kinderzeiten.

Der Ablauf ist ähnlich, jedoch bedeutend einfacher und deutlich weniger zeitaufwendig. Die Plattenwäsche entfällt und die Nachbearbeitung ist einfacher. Man nehme also einen gut justierten und entmagnetisierten Audiocassettenrecorder und spiele die Cassette, auf das Bandmaterial abgestimmt, ab. Das bereits auf Line-Level-Niveau ausgegebene Signal wird in den A/D-Wandler eingespeist, dort digitalisiert, auf den Computer übertragen und abgespeichert. Die Nachbearbeitung läuft ähnlich, aber üblicherweise weniger aufwendig ab. Dasselbe gilt für alte Tonbandaufnahmen.

Rippen von CDs und SACDs

Rippen von CDs

Um die auf CD und/oder SACD gespeicherte Musik mittels Streaming oder vom Musikserver wiederzugeben, muß sie zunächst als Datei auf der Festplatte des NAS, Computers oder Musikservers vorliegen. Das Auslesen der Musikdaten der CD oder SACD bezeichnet man als "Rippen" (siehe "Software"). Das Hinzufügen der notwendigen Informationen über Song-Titel, Album, Künstler, ggf. Komponist, Dirigent, Orchester, Jahr, Genre, das Titelbild usw. – die sog. Metadaten – nennt man "Taggen". Ohne diese Metadaten ist das Wiederfinden der Dateien und das Auswählen der zu hörenden Musikstücke schwieriger, auf jeden Fall aber umständlicher.

Es gibt Geräte, meist Musikserver, die das Rippen und Taggen quasi automatisch erledigen, wo die einzige Arbeit darin besteht, die Scheibe in das Laufwerk einzulegen oder einzuführen, den Rest übernimmt die Maschine, die zum Taggen auf Internet-Datenbanken zurückgreift. Der Vorteil liegt ganz klar im Komfort, in der Ersparnis von Zeit und Arbeit.

Die Nachteile bestehen darin, daß man die Qualität des Rippens nur sehr schlecht überprüfen kann, daß man den Speicherort der Dateien meist nicht selbst bestimmen, sondern nur nachträglich ändern kann und daß man insbesondere die Qualität der Metadaten kaum kontrollieren kann. Vor allem bei seltenen Scheiben oder bei klassischer Musik kommt man um eigene Handarbeit nicht herum. Wer – wie ich – vorrangig klassische Musik hört und zum Perfektionismus neigt, der kann mit den automatisch aus den Internetdatenbanken gezogenen Metadaten wenig anfangen. Oder wollen Sie die Tonartbezeichnungen abwechselnd in Deutsch, Englisch, Französisch oder Italienisch lesen? Mal den kompletten Titel oder mal nur die Satzbezeichnung einer Sinfonie lesen können? Mehrere Schreibweisen der Namen russischer Komponisten handhaben? Das falsche Cover korrigieren oder eines in hoher Auflösung haben?

Dann ist man auf die Alternative verwiesen: man macht sich selbst die Mühe, die Silberscheibchen am Computer mit einem geeigneten Programm zu rippen und zu taggen. Nacharbeiten muß man meistens ohnehin, da kann man gleich ein die eigenen Ansprüche befriedigend hohes Qualitätsniveau sicherstellen, indem man alles selbst erledigt.

Das entsprechende Programm – zu empfehlen sind beispielsweise "Exact Audio Copy" (Windows, kostenfrei) oder "dbPowerAmp" (Windows, Mac, kommerziell für um die 50 US-Dollar) oder XLD (Mac, kostenfrei) – liest die CD/SACD zunächst ein, bestimmt die Anzahl der Titel und deren Länge usw. Im nächsten Schritt wird auch hier auf eine oder mehrere Internetdatenbank(en) zurückgegriffen, um die Metadaten hinzuzufügen. Beim sehr empfehlenswerten "dbPowerAmp" z.B. werden mehrere Datenbanken ausgewertet, die Ergebnisse am Bildschirm nebeneinander dargestellt, so daß man die passenden Informationen und ggf. das richtige Cover in der gewünschten Größe auswählen kann. Beim eigentlichen Rippen können die Auslesegeschwindigkeit des CD-/SACD-Laufwerks reduziert, die Qualität des Ripvorgangs kontrolliert und der genaue Speicherort beim Abspeichern festgelegt werden.

 

Rippen von SACDs

Heutzutage sind die weitaus meisten SACDs Hybride: sie beinhalten neben den beiden SACD-Inhalten (eine Surround-, eine Stereo-Spur) eine Schicht, die als reine CD zugänglich ist. Diese läßt sich im Unterschied zu den SACD-Layern auch wie eine normale CD rippen, wie oben beschrieben.

An den SACD-Layer mit der Musik im nativen SACD-Format, genannt Direct Stream Digital oder DSD, kommt man aber nur mit Verrenkungen heran. Die SACD ist grundsätzlich eine DVD, benötigt also aufgrund der sehr viel schmaleren Spur ein DVD-Laufwerk mit einem entsprechend schärfer justierbaren Laser. Nun wurde sehr kurz nach der Einführung der SACD eine Regelung getroffen und international durchgesetzt: kein normales DVD-Laufwerk darf eine SACD lesen bzw. muß, wenn es eine SACD erkennt, das Auslesen verweigern, sofern dies nicht in der Firmware des Laufwerks explizit erlaubt ist (gegen entsprechendes Entgelt an den Inhaber des SACD-Patents, der damit wundersamerweise zweimal verdient). Am Computer kann man also bestenfalls die normale CD-Stereospur, das traditionelle 16-Bit-44.1-kHz-PCM-Format, auslesen, wenn es sich bei der Scheibe um eine Hybride handelt. Und ein SACD-Spieler darf kein digitales Signal beim Abspielen einer SACD-Spur ausgeben, hier ist ebenfalls eine Sperre eingebaut.

Nun gibt es jedoch einen Hersteller, pikanterweise der Inhaber des Patents selbst, der sich in anderen seiner Geräte anfänglich nicht um diese Einschränkung scherte (so weit zur firmeninternen Kommunikation und Abstimmung). Die in diesen Geräten verbauten DVD-Laufwerke können nicht nur SACDs problemlos einlesen, sondern tun es auch ohne Murren. Es handelt sich hier um einige Sony Playstations der dritten Generation. Erst ab einer gewissen Version der geräteeigenen Software zieht das hauseigene Verbot, davor nicht. Es gibt also grundsätzlich die Möglichkeit, mithilfe geeigneter Playstations und unter Zuhilfenahme eines frei erhältlichen externen Programms die Inhalte von Audio-SACDs, sowohl die Surround- als auch die Stereospuren, im DSD-Format auszulesen, abzuspeichern und die Inhalte weiterzuverarbeiten. Wenn man möchte (z.B. weil der eigene DAC kein DSD-Format verarbeitet), kann man anschließend mithilfe sog. Sample Rate Converter wie "Saracon" von Weiss oder "Audiogate" von Korg daraus PCM-Dateien in hoher Auflösung, wie 24 Bit 88,2 kHz oder 176,4 kHz, erstellen.

Allerdings: natürlich ist auch hier das – wo es die Vervielfältigung für eigenes Geld erworbener Datenträger geht: unverständlich restriktive - deutsche Urheberrecht zu beachten.

Software

Die Herkunft der Musikdateien

An das Futter für die digitale Audiowiedergabe gelangt man im wesentlichen auf zwei Wegen:

  • entweder man transferiert den Inhalt seiner eigenen Sammlung von Silberscheiben auf die Festplatte (präzise: Extraktion der Audio- oder anderer Multimediainhalte, "Digital Audio Extraction", salopp "Rippen" genannt, verbunden mit dem Hinzufügen der notwendigen Metadaten, "Taggen")
  • oder man erwirbt einzelne Alben oder Titel bei entsprechenden Anbietern im Internet ("Download").

 

Das Auslesen von CDs ("Rippen")

Hier wie überall stehen sich die Alternativen Schnelligkeit/Bequemlichkeit und Qualität gegenüber.

Eine der einfachsten und schnellsten Möglichkeiten, eine Audio-CD zu rippen, bietet die Apple-Welt mit iTunes: CD einlegen, iTunes rippen lassen und die fertigen Dateien in der Mediathek verwalten. Allerdings ist dies nicht unbedingt die qualitativ hochwertigste Lösung; die Arbeitsschritte für ein optimales Ergebnis sollen im Folgenden skizziert werden.

I. Ausgangspunkt für das Auslesen ist auf jeden Fall eine saubere und kratzerlose CD; wie auch beim Abspielen leistet die Reinigungsflüssigkeit von "L’Art du Son" auch beim Säubern gute Dienste (wenn nichts anderes zur Hand ist, tut es aber auch ein Spritzer Glasreiniger und/oder Geschirrspülmittel; Kratzer lassen sich auch, jedenfalls bis zu einem gewissen Grad, mit Acrylpolierpaste beseitigen). Ein gutes CD-Laufwerk, das am besten auch noch niedrige Geschwindigkeiten beherrscht, und auf sauberen und sicheren Datentransfer spezialisierte Software sind die weiteren unverzichtbaren Hilfsmittel.

Gute Dienste leisten ältere Laufwerke von Plextor, am besten reine CD-Leselaufwerke, die noch mit einfacher Geschwindigkeit auslesen können oder die sich auf niedrige Geschwindigkeiten einstellen lassen. Je geringer die Auslesegeschwindigkeit, desto geringer die Lesefehler und der Einsatz der Fehlerkorrektur (Audiodaten haben im Vergleich zu reinen CD-ROM-Daten einen geringere Redundanz aufgrund der verwendeten Codierung, die Fehlerkorrektur hat daher u.U. mehr zu tun und kann nicht ganz so perfekt arbeiten, außerdem tritt ein Versatz auf). Plextor-Laufwerke können im übrigen auch die sog. C1-Fehler melden. Solche Laufwerke gibt es noch in der einschlägigen Internet-Auktionsplattform, mit den üblichen Risiken und Nebenwirkungen. Daneben sind aber auch kleine Helferlein verfügbar, die die Lesegeschwindigkeit eines vorhandenen CD-Laufwerks verringern können (z.B. "CD-Bremse" für Windows oder "DiscRotate" für die Welt des Apfels). Die Unterschiede sind insgesamt aber nur gering, wer sie nicht hört, spart viel Zeit.

II. Das Auslesen selbst übernehmen spezialisierte Programme. Unter Windows sind das kostenfreie "Exact Audio Copy" (EAC; zum Einstellen der umfangreichen Konfigurationsmöglichkeiten gibt es gute Anleitungen im Netz) oder das sehr leistungsfähige und vergleichsweise preisgünstige "dbPowerAmp" zu empfehlen (auch das Abspielprogramm "foobar2000" beherrscht das Rippen), bei Apple greift man auf iTunes zurück, das ganz akzeptable Rippingeigenschaften besitzt. Besser ist auf jeden Fall aber "dbPowerAmp", das es seit 2015 auch für die Mac-Welt gibt.

Was passiert beim Rippen eigentlich? Auf der CD ist die Musikinformation codiert gespeichert, d.h. nicht in einer Form, mit der ein Digital-Analog-Wandler direkt etwas anfangen könnte. Die Klanginformation ist zunächst aus dem verwendeten sog. Leitungscode (bei Audio-CDs ist das u.a. die sog. 8-to-14-Modulation) zu decodieren und von den Zusatzinformationen (Trackkennung usw.) zu "reinigen". Faktisch heißt das, daß der ausgelesene Datenstrom in einen anderen Code transformiert werden muß, bei Audio-CDs in das PCM-Format (Pulse-Code-Modulation), einer Form der binären Codierung und Speicherung von analogen Klanginformationen.

III. Gespeichert werden die ausgelesenen und umcodierten Musikdaten entweder im originalen PCM-Format, also als wav-Datei, oder verlustfrei komprimiert durch Codecs wie flac, ape, aiff, alac o.a. (die Komprimierung besorgt das ausleseprogramm). Verlustbehaftete Komprimierungsverfahren wie mp3 kommen im gehobenen HiFi-Bereich einfach nicht in Frage. Hier fehlen die Detailinformationen für die Raumdarstellung u.ä., und dafür hat man schließlich viel Geld in Elektronik und Lautsprecher investiert.

 

Die Versorgung mit Metadaten ("Taggen")

Zusätzlich muß man viel Zeit aufwenden, um die ausgelesenen Audiodateien, die ja nur die nackten Musikinformationen enthalten, mit den zusätzlichen Informationen (den sog. Metadaten) zu versehen, die angeben, wie das Stück heißt, von wem und aus welchem Album es stammt und dergleichen mehr ("taggen"). Eine gewisse Hilfe bieten die Internetdatenbanken, die beispielsweise von EAC oder dbPowerAmp beim Rippen kontaktiert werden und die Song-, Album- usw. Information und auch Coverbilder liefern können. Neben dem "freedb" (wie der Name sagt, kostenfrei) oder den Information von amazon und Co. gibt es auch kostenpflichtige Dienste wie "Gracenote". Allerdings ist die Qualität höchst unterschiedlich, bei "Gracenote" sind die Daten recht gepflegt, auch hier aber muß man noch Hand anlegen. Dabei geht es neben der Vereinheitlichung der Schreibweise der Namen vor allem im Bereich klassischer Musik um die korrekte Benennung der Stücke (Sinfoniesätze usw.), aber auch um die korrekte Zuordnung von Coverbildern.

Angenehm, sehr einfach zu bedienen, dabei mit einer sehr mächtigen Makro- und Skriptsprache versehen ist "mp3tag" (Windows), mit der auch große Mengen von Audiodateien schnell und ohne viel Mühe editiert werden können. In der Apfelwelt gibt es "Metadatics" für etwa 10 Dollar.

 

Download

Lohnte es vor einigen Jahren noch, Listen aufzustellen über Websites, bei denen man HiRez-Downloads erhalten konnte, so ist das mittlerweile witzlos geworden, denn diese Stätten haben an Zahl zugenommen, so daß es viel eher einer Suchmaschine bedürfte, um das schnell und genau finden, was man sucht.

Und wie von Zauberhand, eine solche Suchmaschine gibt es. Sie heißt "Find HD Music" und ist wert, daß Sie sie einmal besuchen. Sie können dort nach Interpret, Komponist, verfügbares Format, regionale Einschränkung und vieles mehr suchen und selektieren. Und wenn es mehrere Fundstellen gibt, nach der preiswertesten suchen, wenn Sie wollen.