Mit diesem Beitrag wollen wir den Weg vom Tonstudio bis zur Wiedergabe in deinem DAC erklären. Dazu sind einige Begriffsbestimmungen notwendig.
Aufnahme
Die Musiker spielen in der analogen Welt ihre Musikinstrumente. Die Töne werden im Tonstudio nach der Aufnahme in der Regel sofort durch einen ADC (Analog Digital Konverter) digitalisiert. Neben dem Mastering der Aufnahmen entscheidet das Tonstudio, ob ein Oversampling durchgeführt wird.
Rendering
In unserem Kontext steht der Audio PC als Bindeglied zwischen der digitalen Konserve aus dem Tonstudio und der Wiedergabe durch einen DAC. Der Begriff Audio PC wird auch von den Musikschaffenden benutzt, denn selbstverständlich benötigt auch ein Tonstudio einen Computer. Der Konsument benötigt dagegen nicht zwangsläufig einen Computer, sondern kann natürlich auch einen CD-Player verwenden oder nutzt die integrierte Streamingfunktion in seinem DAC. Der Vorteil eines Audio PCs liegt in seiner schieren Rechenleistung, welcher das vorliegende Musikfile weiter veredeln kann. Durch Upsampling kann die Abtastrate erhöht werden oder das Format von PCM zu DSD (oder umgekehrt) konvertiert werden. Der Audio PC wird oft für die Musikverwaltung oder das Online Streaming (zum Beispiel von Qobuz oder Tidal) eingesetzt.
Wiedergabe
Die Aufgabe des DAC besteht darin, die digitalen Signale in die analoge Welt zu überführen. Der DAC kann durch den dazwischengeschalteten Audio PC in seiner Digital-Analog-Konvertierung entlastet werden. Wenn die Möglichkeit besteht, wird der DAC dabei in den NOS (Non Oversampling) – Modus gesetzt. Dies erfolgt zum Beispiel durch einen Schalter am DAC. Oder dem Wandlerchip wird die höchstmögliche Abtastrate zugeführt, so dass das interne Oversampling umgangen wird. Bei manchen DACs ist das nicht möglich, trotzdem kann auch in diesem Fall die Wiedergabe durch Upsampling verbessert werden, weil die Arbeitslast des DACs reduziert wird.
Beispiel von der Aufnahme bis zum Abspielen in der heimischen Musikanlage
Im nächsten Bild sehen wir uns etwas genauer den Weg einer Aufnahme bis zum Abspielen in deiner Musikanlage an. Es soll eine CD produziert werden. Aufgenommen wird mit einer DAW (Digital Audio Workstation) und einem sehr guten Mikro bis 50kHz. Die analogen Signale werden digitalisiert und vom Delta Sigma Modulator auf DSD128 (5,6MHz/1Bit) umgerechnet und anschließend mit einem Dezimator auf 44.1kHz/16Bit reduziert. Damit kann ein Mastering (Nachbearbeitung) erfolgen und das Musikstück wird auf einer CD oder einem anderen Datenräger gespeichert.
Warum wird die Delta-Sigma-Modulation (DSD) genutzt? Diese Technik kann seit den 1970er Jahren mit den Fortschritten in der CMOS-Technologie preiswert umgesetzt werden. Delta-Sigma-Modulatoren werden von vielen großen Halbleiterherstellern als fertige integrierte Schaltung angeboten und deshalb findest du sie oft in ADC-/ oder DAC-Chips.
Du nimmst die CD und spielst sie ab. Dabei muss der DAC den umgekehrten Weg gehen und das digitale Signal oversamplen, damit der Modulator DSD128 (5,6MHz/1Bit) als Ausgang für die Umwandlung in Analog bereitstellen kann.
Oversampling vs. Upsampling
Du hast vielleicht gemerkt, dass wir manchmal von Oversampling und manchmal von Upsampling sprechen. In einigen Puplikationen und bei den Herstellern wird das Oversampling den ADC-/ und DAC-Prozessen zugeordnet und das Upsampling auf das dazwischen. Das mathematische Verfahren ist jedoch gleich. Over- oder Upsampling unterscheidet nicht, ob das Hochrechnen als geradzahliges Vielfaches (z. B. 44.1 zu 88.2kHz) oder ungeradzahliges Vielfaches (z. B. 44.1 zu 96kHz) erfolgt. Daher ist es eher der Semantik zuzuordnen, ob jemand von Oversampling oder Upsampling spricht.