Audiogrundlagen

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D_UP01094.Book Seite 313 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17
Mit Soundtrack Pro können Sie ohne Hintergrundwissen oder entsprechende Erfahrungen Musikprojekte in Profi-Qualität erzeugen. In diesem Kapitel werden die grundlegenden Audio- und Musikkonzepte beschrieben, die Sie für Ihre Arbeit mit dem
Programm benötigen.
Grundlagen der Audiobearbeitung
Es macht Sinn, sich zunächst einmal mit einigen grundlegenden Begriffen und Ideen
zur Audiobearbeitung zu beschäftigen. Danach wird Ihnen der Umgang mit Audiodateien und den in Soundtrack Pro enthaltenen Steuerelementen, Effekten und Hüllkurven mit Sicherheit leichter fallen.
Klangwellen
Was das menschliche Ohr als Töne wahrnimmt, sind hörbare Schwingungen der Luft in
Form von Klangwellen. Die Ausbreitung von Klangwellen in der Luft erfolgt wie die Ausbreitung von Wellen auf dem Wasser. Ausgangspunkt ist die jeweilige Tonquelle, von
der aus die Wellen sich nach einem regelmäßigen Muster aus Verdichtung und Verdünnung ausbreiten.
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Frequenz und Amplitude
Die Wiederholungsrate einer Klangwelle, also der zeitliche Abstand zwischen zwei Spitzen der Welle, wird als Frequenz bezeichnet. Die Frequenz wird in Schwingungen pro
Sekunde oder Hertz (Hz) gemessen. Das menschliche Gehör kann relativ hohe Tonfrequenzen (wie beispielsweise bei einer Flöte, einer Kinderstimme oder dem akustischen
Signals einer Lokomotive) und relativ niedrige Tonfrequenzen (wie beispielsweise bei
einer Bassgitarre, einer männlichen Stimme oder dem Poltern eines Zuges auf seinen
Schienen) wahrnehmen. Das für das menschliche Gehör wahrnehmbare Frequenzband
reicht von ca. 20Hz bis 20kHz.
Frequenz
Amplitude
Zeit
Die Fülle oder Intensität eines Tons manifestiert sich in dessen Amplitude. Diese wird
in Dezibel (dB) gemessen. Die Amplitude nehmen wir als Lautstärke oder Tonstärke
wahr. Die Bandbreite der für das menschliche Gehör wahrnehmbaren Lautstärke
beträgt ungefähr 0–130 dB. Höhere Dezibelwerte bereiten dem menschlichen
Gehör Schmerzen.
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Töne in der Musik
Töne in der Musik verfügen gewöhnlich über eine regelmäßige Frequenz. Diese wird
als Tonhöhe wahrgenommen. Die Tonhöhe wiederum wird über Noten wie C, Eb und
F# dargestellt. Bei dem, was wir mit dem menschlichen Gehör als Tonhöhe wahrnehmen, handelt es sich aber lediglich um den tiefsten und stärksten Teil der Klangwelle,
die so genannte Grundfrequenz. Jeder Klang in der Musik verfügt aber auch über
höhere und weichere Töne, die so genannten Obertöne. Diese wiederholen sich in
regelmäßigen Abständen als ein Vielfaches der jeweiligen Grundfrequenz. Wir können
die Obertöne nicht explizit als Tonhöhe wahrnehmen. Stattdessen empfinden wir sie
eher als Klangfarbe (oder Timbre), über die/das wir zwischen verschiedenen Instrumenten oder Stimmen unterscheiden können, selbst wenn diese sich auf derselben Tonhöhe bewegen. Wenn Sie die Höhe an Ihrem Stereogerät regulieren oder einen EQEffekt (Equalizer, Gleichrichter) anwenden, erhöhen Sie damit die Stärke bestimmter
Obertöne in der Musik, die Grundfrequenzen dagegen bleiben unberührt.
Zeit
Grundfrequenz
Zeit
Erste Harmonische
Zeit
Zweite Harmonische
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D_UP01094.Book Seite 316 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17
Hüllkurven
Ein weiterer Aspekt von Klang, durch den zwischen Instrumenten und Stimmen in derselben Tonhöhe unterschieden werden kann, ist die so genannte Hüllkurve. Jede auf
einem Musikinstrument gespielte Note zeigt im Zeitverlauf eine eindeutige Kurve zuund abnehmender Lautstärke. Die Klänge bestimmter Instrumente wie insbesondere
des Schlagzeugs und anderer Percussioninstrumente beginnen mit einem hohen Lautstärkepegel, der aber schnell abnimmt und verstummt. Die Klänge anderer Instrumente
wie beispielsweise die einer Violine oder Trompete können kontinuierlich auf demselben Lautstärkepegel gehalten werden, die Lautstärke kann aber ebenso erhöht oder
gesenkt werden. Diese Kurve zur Darstellung der Lautstärke wird als Hüllkurve bezeichnet. Sie funktioniert wie eine Signatur, über die unserem Gehör mitgeteilt wird, durch
welches Instrument der jeweilige Ton produziert wird.
Percussion-Hüllkurve
Kontinuierliche Hüllkurve
Beziehungen zwischen Phasen
Wenn sich zwei Instrumente oder Stimmen auf derselben Tonhöhe bewegen, zeigen
die Klangwellen zwar möglicherweise exakt dieselbe Frequenz und Amplitude, doch
Spitzen und Tiefpunkte der Wellen erreichen unser Ohr oder das aufzeichnende Mikrofon leicht zeitversetzt. In diesem Fall wird von einer Differenz in der Phase der Klangwellen gesprochen. Wenn zwei Klangwellen eine komplett deckungsgleiche Phase
aufweisen, verdoppelt sich die Lautstärke. Wenn zwei Klangwellen eine komplett unterschiedliche Phase aufweisen, heben sie sich gegenseitig auf, und wir nehmen Stille
wahr. Einige Effekte wie beispielsweise Phasenschieber machen sich diese Eigenschaften der Beziehungen zwischen Phasen zunutze, wenn der Klang eines Audiosignals
geändert werden soll.
Zeit
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D_UP01094.Book Seite 317 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17
Aufnehmen von Ton
Bei einer Tonaufnahme werden die durch die Luft übertragenen Klangwellen in ein
elektrisches Signal konvertiert. Dazu wird ein so genannter Transducer verwendet. Die
Töne können entweder analog oder digital aufgenommen werden.
Analoges Aufnehmen
Bei einer analogen Tonaufnahme werden die Klangwellen als kontinuierliches elektrisches Signal aufgenommen. Dabei kommt es zur Berührung zwischen den Schwingungen in der Luft und der Membran des Mikrofons. Die Membran wird in Bewegung
versetzt. Die Bewegungen der Membran werden von einem Transducer im Mikrofon
in ein elektrisches Signal konvertiert. Die verdichteten Teile der Klangwelle werden als
positive elektrische Spannung und die verdünnten Teile als negative Spannung aufgenommen. Die Spannung des aufgenommenen Signals ist zu jeder Zeit analog zu den
Frequenzen der Welle und den dazugehörigen Amplituden.
Zeit
Die Technologie für analoge Aufnahmen wurde ursprünglich für den Einsatz mechanischer Werkzeuge entwickelt, mit deren Hilfe das Tonsignal direkt auf Wachszylinder
oder auf lackierte Platten „gezeichnet“ wurde. Unkompliziertheit der Technologie und
schnelle Entwicklung der Elektronik während des 20. Jahrhunderts sorgten dafür, dass
dieses Verfahren bei Musikaufnahmen und beim Unterlegen von Filmen mit Musik
breite Anwendung fand.
Allerdings bereitet das analoge Aufnehmen von Audiomaterial auch einige Probleme
hinsichtlich der Wiedergabe in High-Fidelity-Qualität. Namentlich sind das Störgeräusche, Verzerrung und Qualitätsverluste, die auftreten, sobald das Audiosignal kopiert
oder reproduziert wird.
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D_UP01094.Book Seite 318 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17
Digitales Aufnehmen
Bei einer digitalen Tonaufnahme werden die Klangwellen als eine Serie von Samples
(Probe) auf einer Festplatte oder einem anderen digitalen Speichermedium aufgenommen. Ein Sample beschreibt die Spannungen entsprechend der Frequenzen der Welle
und den dazugehörigen Amplituden in einer Serie von Binärzahlen oder Bits. Sie
können ein Sample mit dem Schnappschuss eines Tons zu einem bestimmten Zeitpunkt vergleichen.
Zeit
Die Technologie für digitale Aufnahmen bietet gegenüber der für analoge Aufnahmen
zahlreiche Vorteile. Dazu gehören schwächere Störgeräusche, breitere Frequenzbereiche sowie weniger Verzerrung (sofern mit dem richtigen Pegel aufgezeichnet wird).
Außerdem können digitale Aufnahmen jederzeit und beliebig oft ohne Verluste hinsichtlich der Qualität des Audiomaterials reproduziert werden. Diese Vorteile und die
große Popularität von Personalcomputern haben dazu geführt, dass sich die Erzeugung digitalen Audiomaterials zu einer führenden Technologie der Musikbranche
entwickelt hat.
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D_UP01094.Book Seite 319 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17
Abtastrate und Bit-Tiefe
Die Qualität digital aufgenommenen Audiomaterials hängt von zwei Faktoren ab: der
Abtastrate und der Bit-Tiefe bei Aufzeichnung des Signals. Bei der Abtastrate handelt es
sich um die Anzahl der pro Sekunde aufgezeichneten Samples. Bei der Bit-Tiefe handelt
es sich um die Anzahl digitaler Bit pro Sample. Nach diesen beiden Faktoren richtet sich
der Umfang der Informationen in einer digitalen Audioaufzeichnung. Je höher die
Werte für Abtastrate und Bit-Tiefe in Bezug auf eine Aufnahme, desto sauberer die
Wiedergabe des Originaltons in der Aufnahme.
Zeit
Niedrige Abtastrate
Zeit
Hohe Abtastrate
Bei digitalen Musikaufnahmen sind sehr hohe Werte für Abtastrate und Bit-Tiefe
erforderlich. Nur so kann sichergestellt werden, dass alle Nuancen der Musik zufriedenstellend wiedergegeben werden können. Das Nyquist-Theorem besagt, dass Tonaufnahmen immer mindestens mit dem doppelten Wert der höchsten Abtastrate erfolgen
sollte, um so eine saubere Wiedergabe des Originaltons sicherzustellen. Audio-CDs
werden gewöhnlich mit einer Abtastrate von 44,1kHz und einer Bit-Tiefe von 16Bit aufgenommen. (Bei einigen CDs werden auch Bit-Tiefen von 20 oder 24Bit verwendet.)
Audiomaterial für DVDs wird häufig mit einer leicht höheren Abtastrate von 48kHz aufgenommen. In Soundtrack Pro können Sie digitale Audiodateien mit Abtastraten von
bis zu 96kHz und Bit-Tiefen von bis zu 24Bit aufnehmen und wiedergeben.
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D_UP01094.Book Seite 320 Mittwoch, 20. April 2005 5:03 17
Digitale Verzerrung
Damit Tonaufnahmen mit weitestmöglichem Dynamikbereich möglich werden, muss
ein ausreichend hoher Eingangspegel eingestellt werden, um so das komplette Audiosignal aufnehmen zu können. Wenn Sie den Eingangspegel allerdings zu hoch einstellen, läuft das Signal über den hinsichtlich Abtastung bzw. sauberer Wiedergabe
maximal möglichen Pegel hinaus, und es kommt zu digitaler Verzerrung. Digitale Verzerrung wird für die Mehrzahl der Programme für digitales Audiomaterial einschließlich
Soundtrack Pro als jeder Zeitpunkt definiert, an dem das Signal 0 dB übersteigt. Schon
ein einziges Sample über 0 dB kann zu einer spürbaren Verzerrung führen, die dann
als scharfes Klirren bei der Wiedergabe hörbar ist. Digitale Verzerrung ist gewöhnlich
unerwünscht. Soundtrack Pro bietet Ihnen daher Lautstärkepegel und andere Steuerelemente, über die Sie eine Verzerrung diagnostizieren und aus Ihren Projekten entfernen können.
Zeit
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