Was bedeutet 320 kbit/s – Samplerate, Bittiefe und Bitrate erklärt

Das passiert beim Komprimieren von Audiodateien

Hi-Res-Streaming und -Audio verspricht uns verlustfreien und besonders guten Klang beim Abspielen von digitaler Musik. Aber was genau bedeutet das? Samplerate, Bittiefe und Bitrate erklärt.

16 Bit und 44,1 kHz – CD Qualität: Oft wird bei der Vermarktung von hochauflösenden und verlustfreien Audio-Formaten und Equipment mit diesem Slogan geworben. Was aber hat es damit genau auf sich?

Die Qualität von digitalen Audiosignalen wird hauptsächlich von drei Dingen bestimmt: Samplerate, Bittiefe und Bitrate.

(Quelle: pixabay.de)

Samplerate

Prinzipiell muss man sich vorstellen, dass ein digitales Audiosignal kein konstanter Informationsstrom ist. Vielmehr ist die Musik in sehr, sehr viele kleine “Scheiben” (Samples) unterteilt, die jeweils über einen kurzen Abschnitt die Information für den Digital-Analog-Wandler trägt. 

Desto mehr Samples ein Signal pro Zeiteinheit hat, desto genauer kann das analoge Originalsignal abgebildet werden.

Wie dicht die Samples gepackt sind, verrät die Samplerate: Die 44,1 kHz einer CD stehen dabei für 44100 Samples pro Sekunde.

Bittiefe

Die Bittiefe (Auflösung) wird in “Bit” angegeben und gibt an, wie viele unterschiedliche Werte jedes Sample annehmen kann. Bei 16 Bit (CD-Qualität) sind das 2^16, also 65.536. Im Tonstudio wird in der Regel mit 24 oder gar 32 Bit gearbeitet. 

Hier setzen viele Hi-Res-Formate an und versprechen mit einer Auflösung von 32 Bit ebenfalls Studioqualität.

▶︎ MP3, FLAC, ALAC, WAV – die wichtigsten Musikformate im Vergleich

Bitrate

Die Bitrate (Bandbreite) einer Audiodatei ist bei unkomprimierten Formaten zunächst nichts anderes als die Zusammenfassung von Samplerate, Bittiefe und der Anzahl der Kanäle. Sie wird in kBit/s angegeben und liefert damit einen ersten Kennwert zur Einschätzung der Qualität einer Datei.

Beispiel: Eine Stereo-CD speichert auf zwei Spuren mit 44,1 kHz bei einer Bittiefe von 16 Bit. Das bedeutet, ihre Bitrate beträgt 44,1 kHz x 16 bit x 2 Kanäle = 1.411,2 kBit/s.

Analog wird digital. Samplerate, Bittiefe und Bitrate bestimmen über die Qualität der Abbildung von Musik  (Quelle: pixabay.de)

Was genau passiert nun beispielsweise bei einer MP3 mit 128 kBit/s?

Bei der Umwandlung von WAV (CD-Dateien) in MP3, AAC oder andere komprimierte Formate gibt 128 kBit/s die maximale Bandbreite an, die der Encoder zur Verfügung hat, um die Sounddatei zu speichern. 

Durch die Analyse der Musik errechnet der Encoder, an welchen Stellen er die Bittiefe oder Samplerate gegenüber des Originals reduzieren kann, um Speicherkapazität zu sparen. 

Genau hier ergibt sich der Qualitätsunterschied der Formate und es kann erklärt werden, wieso eine AAC+ mit 256 kBit/s besser klingen kann als eine MP3 mit 320 kBit/s – der AAC-Encoder ist, einfach formuliert, besser darin, einzuschätzen, welche Informationen wichtig und welche unwichtig sind.

Außerdem werden die übrigen Daten – ähnlich wie bei einer ZIP-Datei – strukturiert gespeichert, sodass eine zusätzliche Kompression stattfindet.

Hi-Res-Formate (Lossless)

Sogenannte verlustfreie Formate wie FLAC oder ALAC komprimieren die Datenmenge gegenüber der Originaldatei ebenfalls. Allerdings verzichten sie dabei in der Regel auf die “Beschneidung” des Signals, sondern beschränken sich auf die Speicherreduzierung durch Analyse und “geschicktes Packen”. 

Dadurch kann die Dateigröße gegenüber einer WAV in der Regel auf die Hälfte reduziert werden, die Qualität des Ausgangssignals bleibt aber unverändert.

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