Die 32-Bit Float Revolution. Sampling Frequenz & Bit-Tiefe bei Audiofiles erklärt.

32-bit float Recording mit Rode wireless go ii

Beim Aufnehmen von Audio Files hast du immer die Möglichkeit die Sampling Frequenz und die Bit-Tiefe einzustellen. Typische Werte sind zum Beispiel 44.1kHz/16bit oder 48kHz/24bit oder auch 32-Bit Float.

Inhalte

Was ist die Sampling Frequenz und Bittiefe jetzt genau?

Die Sampling-Frequenz: Der Herzschlag des Klangs

Die Sampling-Frequenz, oft auch als „Samplerate“ bezeichnet, gibt an, wie oft pro Sekunde ein digitaler Wert in einem Audiofile dargestellt wird. Gemessen in Hertz (Hz), beeinflusst die Samplerate direkt den Frequenzumfang des aufgenommenen Klangs. Eine höhere Samplerate ermöglicht eine genauere Repräsentation von hochfrequenten Tönen und feinen Klangdetails. In einem Audiofile mit 44.1kHz können Töne bis zur halben Sampling Frequenz, also 22.05kHz dargestellt werden (Nyquist-Theorem).
In einem Audiofile mit 48kHz können Frequenzen bis zu 24kHz dargestellt werden.

Bittiefe: Die Tiefe des Klangraums

Bittiefe Bedeutung: Die Bittiefe gibt die Anzahl der Bits (digitale Stellen) an, die jedem Sample zur Verfügung stehen, um die Lautstärke oder Amplitude zu repräsentieren. Je höher die Bittiefe, desto präziser kann die Lautstärke in ihren einzelnen Abstufungen dargestellt werden. Was vor allem zu einer präziseren Aufnahme von leisen Tönen und einer geringeren Verzerrung führt.
Die gängigsten Bittiefen sind 16-Bit und 24-Bit. Während 16-Bit für viele Anwendungen ausreichend ist, bieten 24-Bit Aufnahmen einen erweiterten Dynamikumfang und sind besonders in der professionellen Audioproduktion beliebt.

Beispiel:
Ein Bit kann 0 oder 1 sein. Das wären dann 2 Stufen zur Darstellung der Lautstärke.
Zwei Bit können 00, 01, 10, 11 sein. Das wären dann vier Stufen. 

32-bit float beim Zoom recorder? Fehlanzeige!
32-Bit Float Aufnahmen beim Zoom Recorder? Fehlanzeige!

Sampling Frequenz und Bit-Tiefe werden auch oft als Samplerate und Bitrate bezeichnet.

Warum mit höheren Sampling Frequenzen als 44.1kHz aufnehmen?

Wenn der Hörbereich des Menschen bei ungefähr 16Hz-20kHz liegt.

Sollte man mit höheren Sampleraten aufnehmen? Die Antwort ist Jein! Es hängt davon ab wie detailliert das Signal in der Nachbearbeitung vorliegen muss. In der Praxis wird auch bei Hollywood Filmmusikaufnahmen meist mit nur 48kHz aufgenommen. Bei der Produktion von Musiksamples wird 96kHz verwendet, da hier mehr Nachbearbeitungsprozesse wie Denoising, Timestreching und Pitchshifting zum Einsatz kommen können.
Ein weiterer Grund ist das Nyquist-Theorem. Einfach gesagt: In einem Signal, das digitalisiert wird, dürfen keine Frequenzen über der halben Sampling Frequenz enthalten sein, da es sonst zu einer falschen Darstellung kommt.

 

Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aliasing_mrtz.svg

Sind Frequenzen oberhalb der halben Sampling-Frequenz im Signal enthalten kommt es zu sogenannten Aliasing-Frequenzen, die gar nicht im Originalsignal enthalten waren.
Um diese Aliasing-Frequenzen zu vermeiden, benötigt jeder Analog-Digital-Wander (ADC) ein Anti-Aliasing-Filter. Höhere Sampling-Frequenzen ermöglichen es, die Anti-Aliasing-Filter mit einer flacheren Kurve zu gestalten, was potenziell zu einer besseren Klangqualität führen kann.

In der Regel wird eine Sampling-Frequenz von 44,1 kHz für Audio-CDs und 48 kHz für Video und Film verwendet. Für professionelle Aufnahmen und High-Resolution Audio können jedoch auch 96 kHz oder sogar 192 kHz zum Einsatz kommen.

Tipp:
Immer mit der Samplerate des Endproduktes aufnehmen!
Musik in 44.1kHz und für Film und Video mit 48kHz.

Warum mit einer größeren Bit-Tiefe aufnehmen?

Wenn der CD-Standard doch 16-Bit ist.

MP3s und Audio-CD, sind gemischte und gemasterte Endprodukte und werden daher in den meisten Fällen (Außer von DJs und Musikschaffenden) nicht mehr verändert. Eine tiefe von 16-Bit (2 hoch 16 = 65 536 Stufen) ist daher für die Amplitudenauflösung völlig ausreichend.
Bei der Aufnahme sind jedoch 24 Bit zu bevorzugen. Audiosignale werden beim Recording nie alle Stufen (zur Verfügung stehenden Bits) nützen, da sie mit Headroom zur Vermeidung von Übersteuerung (Clipping) aufgenommen werden.
Die meisten Recorder oder Sound-Interfaces können mit einer maximalen Bit-Tiefe von 24 Bit aufnehmen.

Tipp:
Export eines Musik-Mixes zur Übergabe ans Mastering immer mit 32-bit-Float.

32-Bit Float: Die Revolution der Audioaufnahme

In jüngerer Zeit hat sich ein neues Aufnahme-Format in der Audiowelt etabliert – das 32-Bit-Float-Format.
Im Gegensatz zu festen Bittiefen wie 24-Bit erlaubt 32-Bit Float eine variable Darstellung der Amplitude. Dies bedeutet in der Praxis, dass deine Aufnahmen nicht digital Übersteuern können. Das hat den immensen Vorteil, dass du dir nie wieder Gedanken um den Pegel (Aussteuerung bei der Aufnahme) machen musst. Die Lautstärke kann vollkommen in der Postproduktion geregelt werden.

Tentacle Track E, ein 32-Bit Float Recorder

 

32-Bit Float Recorder, der Tentalce Track E

Achtung:
Kameras können (noch) nicht in 32-Bit Float aufnehmen.
Das heißt, auch wenn du ein Gerät wie das Rode Wireless Go ii oder das DJI Mic 2 hast und der Sound über Funk an deine Kamera übertragen wird, musst du die 32-Bit Files vom Gerät exportieren und manuell zu deinem Videoclip synchronisieren.

Audiorecorder mit 32-float Aufnahmemöglichkeit für die Videoproduktion

Tentacle Track E

Vorteil:

  • Files liegen direkt in 32-bit float vor
  • Timecode Sync mit Kameras möglich

Nachteil:

  • Keine Funkstrecke

Rode wireless Go ii

Vorteil:

  • Funkstecke überträgt Sound direkt an die Kamera

Nachteil:

  • Rauscht etwas mehr als das Tentacle.
  • 32-Bit Files müssen vom Gerät exportiert werden.
  • Nimmt auf, ab dem Zeitpunkt des Einschaltens.
  • Manuelle Synchronisierung im der Postproduktion.

Sound Devices Mix-Pre II

Für Timecode-Synchrone Multi-Track-Aufnahmen und als 32-bit float Audio Interface verwendbar.

DJI MIC 2

Noch nicht verfügbar (14.01.2024)

Martin Pauser

Martin Pauser

Über den Autor

Martin Pauser ist Audio Engineer, Pro Tools Operator und Videograf. Er ist seit über 20 Jahren in der Musik- und Multimediabranche aktiv und hat schon mit größen wie Hans Zimmer und Oscar Preisträgern wie Volker Bertelmann zusammengearbeitet. Martin Pauser unterrichtet Ton- & Studiotechnik und Creative Video Design am WIFI Wien.

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