18.05.2005, 20:57
Zitat:Was ich mich auch schon immer fragte und was in diesem Zusammenhang gegen die CD und alles digitale (zumindest in dieser niedrigen! Auflösung) spricht ist: Bei einer Abtastrate von 44k kannst Du eine durchaus hörbare Schwingung von 11k nur durch vier Punkte darstellen. Sprich: Hier gibt´s mit Sicherheit keine Unterscheidung mehr zwischen Sinuston, Sägezahn, oder Rechteckwelle ... und all dem dazwischen, was reelle Musikinstrumente so erzeugen!!!Und das, lieber Axel, hörst du? Natürlich, wirst du sagen, das höre ich (derzeit noch) genau; nein widerspreche ich, das hast du noch nie gehört!
Achtung, Tasse Kaffee holen, es wird länger:
Nach dem Feststellungen von Jean-Baptiste Joseph Baron de Fourier (1768-1830) lässt sich jede beliebige Wellenform genau durch die Additon einer von der gewünschten Genauigkeit abhängigen Zahl von Sinusfunktionen beschreiben, was nebenbei auch die Natur bei allen Klängen (nicht Geräuschen!) tut: Sie setzt die Klangfarben über das Partialtongefüge zusammen, was die Orgelbauer seit dem Mittelalter souverän nutzten, ohne dass sie denn wussten, was sie da eigentlich taten, was des Bläsers (von der Blockflöte bis zur Trompete) täglich Brot ist:
Sie realisieren durch Bau eigener Register oder durch Überblasung Partialtöne, radeln die Partialtöne ab, was für die Trompeter über Jahrtausende (auch andere Kulturen kennen diese Insrtumentenform) Grundlage des Spieles überhaupt war.
Seit der mutmaßlich taube (...) Joseph Sauveur (1653-1716) in einem Vortrag vor der Franz. Akademie der Wissenschaften, Paris im Jahre 1700 das Prinzip der Partialtöne mutmaßlich zum ersten Male wissenschaftlich einwandfrei darlegte, wissen auch wir damit aktiv umzugehen, was beispielsweise beim Stimmungsvorgang nach der Schwebungsmethode jeden Musiker betrifft.
Heutige Messgeräteausstattungen im Audiobereich umfassen daher auch Fourier-, also Partialtonnalysatoren, mit denen man den klanglichen Beschaffenheiten von Musikinstrumenten, der menschlichen Stimme oder was auch immer sonst auf die Schliche kommen kann.
Wie setzt sich nun ein solcher Ton -ich nehme einfachheitshalber einen Klavierton an- zusammen?
Nun, er besteht aus Grundton (1. Partialton), Oktave darüber (2. Partialton), Quinte über dieser (3. Partialton), Oktave über dem 2. Partialton (4. Partialton), Terz über diesem (5. Partialton). Damit ist es beim Klavier meist bereits vorbei, lediglich stark 'geräuschhafte' Instrumente (Steinway, Fazioli; und natürlich die Nachahmer...) gehen darüber hinaus, was aber musikalisch nicht unbedingt zufriedenstellend ist und nach meiner Theorie (ich lernte Steinways aus der Zeit vor dem 1. Weltkrieg kennen und die tun anders!) Ergebnis der Geschichte der technischen Medien sind.
Sauveur nun stellte schon damals richtig fest, dass die Frequenz der Partialtöne durch das Produkt aus Ordnungsnummer (1., 2., 3. etc.) und Frequenz der Grundwelle gebildet wird. Bei einem angeschlagenen a°=220 Hz hätte der 2. Partialton damit 440 Hz, der 3. 660 Hz, der 4. 880 Hz, der 5. 1100 Hz. Nach Fourier können wir die Wellenbeschaffenheit umso genauer erfassen und beschreiben, je mehr Partialtöne wir im Klang ausmachen. Unser Ohr ist -wohl gemerkt- ein Bandpass mit recht hohem Klirrfaktor, weshalb wir auch nicht existente Grundwellen rekonstruieren können. Interessant wird das so ab den nicht harmonischen Partialtönen 7 und 11, die aber sämtlich noch im Gehörsbereich liegen müssen, um wahrgenommen zu werden. Mein obiges Beispiel legte mit klein a ("Bassschlüssel-a") einen relativ tiefen Ton zugrunde!
Übertragen wir das nun Referierte auf dein Beispiel, so stellen wir fest, dass schon der zweite Partialton (die Oktave über dem Grundton) mit 22 kHz deutlich außerhalb des kindlichen Hörbereiches liegt. Bitte erzähle mir jetzt nicht, dass es Leute gäbe, die 26 oder 32 kHz hörten. Es gibt sie nicht, weil unser 'Hörapparat' das nachweislich unterbindet. Diese Bereiche wurden auch nie und in keiner Kultur musikalisch genützt und können auch mit anderen Rezeptoren als unseren Ohren nicht wahrgenommen werden, es sei denn, du könntest mir einen nennen, der einer Untersuchung standhielte.
Der zweite Partialton ist meist sehr schlecht zu hören, tritt nur als ein etwas frischerer Klang in Erscheinung, ja er fehlt mit seinen geradzahligen Kollegen bei bestimmten Klangerzeugern völlig (z. B. gedeckten Orgelpfeifen). Erst ab dem 'Quintieren' des 3. Partialtones nehmen wir definitiv dahingehend etwas wahr, dass sich nun etwas 'an der Klangfarbe tut'. Um in diesen Bereich vorzudringen, müsste der Ausgang des CD-Players bei 33 kHz etwas 'breittreten'; deutlich vorher schon schlägt aber die obere Frequenzganggrenze deines individuellen hydrodynamisachen Wandlers 'Ohr' recht heftig zu. Ende der Fahnenstange, bei dem man bitte auch nicht vergesse, dass die Pegel der Partialtöne zumeist deutlich unterhalb desjenigen der Grundwelle liegen.
Beim CD-Player gibt es noch andere Probleme, in deren Gefolge Störprodukte aus den Bereichen oberhalb der Grenzfrequenz des Systemes in den Audiobereich gespiegelt und damit hörbar werden können. Dem versucht man durch das Antialiasing-Filter dergestalt entgegenzuwirken, dass man oberhalb des Systemgrenze mit 60 dB/Oktave (lieber steiler) alles abfiltert, was daherkommen könnte. Dieses Filter wirkt so aber auch gleichzeitig als ein sehr hochwertiges Rekonstruktionsfilter, weil es ja die höheren Partialtöne des zunächst (ohne Reko-Filter) recht stufigen Ausgangssignales ebenso (nur hochwertiger) zurechtfiltert, wie es der menschliche Ohrbandpass auch besorgt.
Ich könnte nun weiter auf die Genauigkeit der Wellenrekonstruktion beim CD-Player eingehen, unterlasse das aber, weil der aktuelle Text schon Beschäftigungsstoff genug enthält und eigentlich ja nicht so ganz in den Gesprächtopos passt.
Um es endlich ganz kurz zu machen: Abtastraten über 48 kHz sind nur in Spezialfällen sinnvoll; besispielsweise dann, wenn sehr genaue einstellbare Filter erstellt werden sollen. Diese sind aber dann um Größenordnungen (Faktor 10!) besser und genauer als die heute so hoch gehandelten Filter der V7x-Technik, vom Röhren-Zeugs oder den Fitereigenschaften eines Musikinstrumtes (alle klassischen Musikinstrumente sind von wenigen Ausnahmen abgesehen Geräuscherzeuger mit nachgeschalteten Filtern) mal ganz zu schweigen. Man darf dabei durchaus mit Recht fragen, ob solche Ansprüche Sinn machen und davon eine gute Aufnahme abhängig sein kann (oder gar soll...).
Hans-Joachim
Post scriptum:
Eine analoge Signalkette enthält in der Regel einen Speicher (vulgo Tonbandgerät), der empfindlich schlechter ist, als die restliche Kette (abgesehen vom Lautsprecher mit eigenen Problemen). "Schlechter" bedeutet hier 'inkorrekter, was das aus dem Pult kommende Originalsignal anlangt'.
Ein analoges Bandgerät löst -ein Rauschunterdrückungssystem ändert daran nichts- 1000 Pegelstufen auf. Mehr ist durch das Verfahren nicht hindurchdrücken. Gemessen daran nimmt sich die CD mit den theoretischen 65536 Pegelstufen (von denen Material für Vorzeichen und Headroom abgeht!) hervorragend aus. Sie ist aus dem Stand in der Auflösung leicht um den Faktor 10 besser (= richtiger, was das Originalsignal angeht).