Grundlagen digitaler Medientechnik

R. Großmann / P. Siegert / M. Warnke

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Grundfunktionen der Audiobearbeitung (Sample-Editing)

Je nach Ziel der Bearbeitung, etwa Aufbereitung einer Audiodatei für eine Multimedia-Anwendung oder musikalische Gestaltung von 'Rohmaterial', können verschiedene Abfolgen von Arbeitsschritten sinnvoll sein. Dennoch soll die Reihenfolge der hier genannten Verfahren eine Orientierung für die Folge in der Praxis geben.

Normalisieren

Die Pegel jedes Meßpunktes werden gleichmäßig soweit angehoben, bis die höchsten Pegel den voreingestellten Maximalwert erreichen. Damit wird zwar prinzipiell keine Dynamik gewonnen, jedoch Rauschen und Klangprobleme durch die bessere Ansteuerung von Peripheriegeräten vermieden.
Normalisieren ist außerdem für viele weitere Rechenschritte mit digitalisiertem Material günstig, da Rundungsfehler bei Rechenoperationen mit größeren Werten weniger ins Gewicht fallen.
Nach pegelverändernden Operationen kann erneutes Normalisieren sehr sinnvoll sein.

Cut, Copy and Paste

Wie aus der Text- und Bildbearbeitung bekannt, kann im Wave-Editor Audiomaterial geschnitten werden:

Cut: Ausschneiden
Copy: Kopieren in die Zwischenablage
Paste: Einfügen der Daten aus der Zwischenablage
Trim/Crop: Freistellen des ausgewählten Bereichs

Es sollte darauf geachtet werden, immer in den Nulldurchgängen zu schneiden, so daß keine Knackser entstehen. Bei Stereosignalen kann die Suche nach einem gemeinsamen Nulldurchgang beider Signale ein wenig kniffelig sein...

Loops

Durch Wiederholen eines bestimmten Segments (oder auch des gesamten Materials) entsteht ein Loop. Dieser kann z.B. dazu benutzt werden, die quasistationäre (Sustain-)Phase eines Klanges zu verlängern oder um eine ständige Rhythmusspur (Drumloop) zu erzeugen. Bei Multimedia-Anwendungen kann so Speicherplatz gespart und die Performance verbessert werden.

Filter / Equalizer

sind sowohl für die ästhetische Gestaltung wie auch für die einfache Aufbereitung von Daten wichtig. So kann etwa die Sprachverständlichkeit vor einem Resampling verbessert werden, oder es können störende Resonanzen des Aufnahmeraums oder der Mikrophonierung beseitigt werden.

Kompressor / Limiter

Der Kompressor macht - einfach gesagt - ein lautes Signal leiser und ein leises Signal lauter. Die Dynamik eines Signalverlaufs wird so 'zusammengedrückt'. Für Anwendungen mit niedrigerer Dynamik als die der Originalaufnahme bieten sich Kompressoren an, um das Feld der dynamischen Bandbreite zu kontrollieren. Auch vor der Verminderung der Bitrate (z.B. 16 bit nach 8 bit für Multimedia- oder für Internetanwendungen kann durch gezielte Kompression Klangqualität 'gerettet' werden.

Die 'Lautheit' eines Signals in einem Umfeld läßt sich ebenfalls mit Kompressoren steuern. Stark komprimierte Signale können einen gleichbleibend hohen Pegel erhalten und heben sich so aus einem normalen dynamischen Umfeld heraus (>Werbung).

Ein Limiter dient zur Begrenzung von Signalpegeln ab einer definierten Grenze, sodass Übersteuerungen und Überlastungen verhindert werden können.

Resampling

DAT und CD, Multimedia und Internet haben ihre eigenen anwendungsbezogenen Auflösungen, Samplingfrequenzen und Datenraten. Mit Resamplen ist die Umwandlung der Samplingfrequenz bei gleichbleibender Tonhöhe gemeint, also ein Rechenvorgang, der die vorhandenen Werte auf einen neuen Wertebereich abbildet. Je nach Umwandlung kann dabei ein komplexer Rechenvorgang notwendig werden. So ist ein Resampling von 44100 Hz auf 22050 Hz durch Wegfall jedes zweiten Wertes problemlos möglich, eine Wandlung von 22050 Hz auf 48000 Hz erfordert dagegen die 2,176870748299fache Wertemenge mit entsprechender Interpolation der Samplewerte. Neben dem längeren Rechenvorgang kann außerdem Quantisierungsrauschen entstehen.
Es ist daher immer sinnvoll, vor einer Aufnahme oder A/D-Wandlung eine dem Verarbeitungszweck entsprechende Samplingfrequenz zu wählen.

Verzögerung

Eine Zumischung des zeitverzögerten Originals erzeugt je nach Verzögerungszeit folgende Effekte:

ca. 0-30 ms Raumorientierung, Phasing, Chorus
ca. 20-100 ms Dopplungseffekte (Delay)

Hall (Mehrfachverzögerungen mit Zeiten bis in den Bereich mehrerer Sekunden)

genaueres siehe hier

Denoiser

Verrauschte oder gestörte Aufnahmen lassen sich mit verschiedenen Verfahren verbessern. Ein Noise-Gate entfernt low-level Geräusche, ein 'echter' Denoiser nimmt ein Rauschmuster aus der Datei und senkt die entsprechenden Frequenzbänder ab.

Fade Out / Fade In

Für Multimedia-Anwendungen sind Ein- und Ausblenden als abschließendes Verfahren wichtige Gestaltungsmittel.

Datenkomprimierung

Zur Senkung der erforderlichen Übertragungs-Bandbreite und Speicherkapazität werden verschiedene Verfahren der Datenreduktion bzw. -komprimierung verwendet. Zu unterscheiden ist zwischen der verlustfreien und verlustbehafteten Komprimierung.

Die verlustfreie Komprimierung (z.B. ZIP, ARC), bei der die Originaldaten vollständig wiederhergestellt werden können, nutzt statistisch-informationstheoretische Redundanzen zur Minimierung des Datenaufkommens.

Verlustbehaftete Komprimierung wertet die wahrnehmungsphysiologische und pychoakustische Relevanz von Signalen aus und entfernt irrelevante Anteile (etwa bei Verdeckungsphänomenen). Konsumergeräte (MiniDisc) und Internetanwendungen (Real Audio, MPEG) nutzen diese Variante der Komprimierung.

zu Komprierung und Internet siehe auch hier.