In diesem Artikel werden wir die Bit-Tiefe genauer betrachten. Die Bit-Tiefe ist ein wichtiger Bestandteil von digitalem Audio. Sie haben wahrscheinlich schon einmal eine Liste der verfügbaren Bit-Tiefen gesehen, wenn Sie eine neue Aufnahme erstellt oder Ihre Musik gerendert haben. In diesem Artikel werden wir genau erklären, was die Bit-Tiefe ist. Außerdem werden wir uns die wichtigsten Bit-Tiefen, einschließlich 16 Bit, 24 Bit und 32 Bit Float, genauer ansehen, um herauszufinden, welche Bit-Tiefe wann verwendet werden sollte.
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Was ist die Bit-Tiefe bei Audio?
Um Klang digital aufzunehmen, erfasst Ihr Analog-Digital-Wandler Tausende von Samples des analogen Signals pro Sekunde. Jedes Sample wird einem Wert zugewiesen, der die Amplitude dieses Samples darstellt. Die Bit-Tiefe definiert die Anzahl der verfügbaren Werte in jedem Sample. Die Bit-Tiefe bestimmt somit den Dynamikumfang des digitalen Audios. Schauen wir uns an, wie das funktioniert…
Quantisierungsrauschen
Wenn Ihr analoges Signal abgetastet wird, wird seine Amplitude an den nächsten verfügbaren digitalen Wert angepasst. Dieser Vorgang wird Quantisierung genannt. Allerdings entspricht die Amplitude des analogen Signals nicht immer genau einem verfügbaren Wert. Manchmal liegt die Amplitude des Signals zwischen zwei Werten.
Wenn die Amplitude des analogen Signals nicht perfekt mit einem verfügbaren Wert übereinstimmt, muss die Amplitude des analogen Signals auf den nächstgelegenen verfügbaren Wert gerundet werden. Dies wird als Quantisierungsfehler bezeichnet. Diese Quantisierungsfehler führen zu Quantisierungsrauschen im Signal. Quantisierungsrauschen wird als leises Rauschen wahrgenommen. Wir bezeichnen den Pegel des Quantisierungsrauschens als Rauschboden. Der Begriff Rauschboden bezieht sich auf das Signal, das in einem Audiosystem aufgrund der Kombination aller inhärenten Störungen oder unerwünschten Geräusche vorhanden ist.
Wichtig ist zu beachten, dass je höher die Bit-Tiefe, desto niedriger der Pegel des Rauschbodens ist. Eine höhere Bit-Tiefe bietet somit einen größeren Dynamikumfang. Dynamikumfang bezeichnet den Unterschied zwischen den lautesten und leisesten Geräuschen, die aufgenommen und wiedergegeben werden können. Die Obergrenze des Dynamikbereichs liegt bei 0 dBFS, über dem jedes Signal verzerrt wird. Die Untergrenze des Dynamikbereichs ist der Rauschboden. Jedes Signal, das leiser als der Rauschboden ist, wird vom Rauschboden überdeckt.
16 Bit vs. 24 Bit
Die häufigsten Bit-Tiefen für die Aufnahme und das Rendern von Audio sind 16 Bit und 24 Bit. 16 Bit bietet jedem Sample 65.536 mögliche Amplitudenwerte. 24 Bit bietet jedem Sample 16.777.216 mögliche Amplitudenwerte. Daher bietet 16 Bit Ihnen einen Dynamikumfang von 96 dB zwischen dem Rauschboden und 0 dBFS. 24 Bit bietet Ihnen einen Dynamikumfang von 144 dB zwischen dem Rauschboden und 0 dBFS.
Wie beeinflusst die Bit-Tiefe die Klangqualität?
Es besteht eine gewisse Vorstellung, dass höhere Bit-Tiefen zu einer besseren Klangqualität oder besserem Klangtreue führen. Eine oft gestellte Frage ist “klingt 24 Bit besser als 16 Bit”? Diese Verwirrung kommt wahrscheinlich daher, dass eine höhere Bit-Tiefe als höhere ‘Auflösung’ bezeichnet wird. Dadurch denken die Menschen an die Bildauflösung, bei der eine höhere Auflösung ein klareres und detaillierteres Bild liefert. Aber das ist hier nicht der Fall.
Hier sprechen wir von Informationsauflösung. Eine 24-Bit-Audiodatei klingt also nicht detaillierter und klarer als eine 16-Bit-Audiodatei. Wie bereits festgestellt, bedeutet dies einfach, dass eine höhere Bit-Tiefe einen niedrigeren Rauschboden hat. Tatsächlich besteht selbst beim Konvertieren von einer höheren Bit-Tiefe in eine niedrigere, vorausgesetzt Sie verwenden Dither, der einzige Unterschied darin, dass die Version mit niedrigerer Bit-Tiefe einen höheren Rauschboden hat. Das liegt daran, dass Dither beim Konvertieren in eine niedrigere Bit-Tiefe das Auftreten von Truncation-Distortion korrigiert.
Welche Bit-Tiefe sollte ich für die Aufnahme verwenden?
Wenn es um die Aufnahme geht, ist selbst bei 16 Bit der Rauschboden sehr niedrig. Sie könnten also bei 16 Bit aufnehmen und immer noch einen anständigen Dynamikumfang haben. Eine gängigere Praxis und ein Standard ist jedoch, bei 24 Bit aufzunehmen. Denn bei 24 Bit haben Sie einen größeren Dynamikumfang zur Verfügung. Sie haben die Möglichkeit, bei eher konservativen Pegeln aufzunehmen, um zu vermeiden, dass Sie sich in die Nähe von Clipping-Grenze bewegen, während Sie immer noch weit über dem Rauschboden liegen.
In letzter Zeit sind einige Schnittstellen auf den Markt gekommen, die 32-Bit-Aufnahmen ermöglichen. Ich spreche hier von 32-Bit-Festpunkt und nicht von 32-Bit-Float, auf das wir gleich näher eingehen werden. 32 Bit bietet 4.294.967.296 Werte und einen Dynamikumfang von 192 dB. Aber brauchen wir wirklich so viel Dynamikumfang? Bei 24 Bit haben Sie bereits einen Dynamikumfang, der größer ist als das dynamische Hörvermögen des Menschen. Im menschlichen Gehörsystem liegt die Hörschwelle bei 0 dB SPL, während die Schmerzgrenze bei etwa 120 dB SPL liegt. Der 144 dB Dynamikumfang, den 24 Bit bietet, ist also bereits hoch genug, um Töne aufzunehmen, die leiser sind, als wir hören können, und lauter als wir ertragen können. Der 192 dB Dynamikumfang, der von 32-Bit-Festpunkt geboten wird, ist daher völlig unnötig.
Welche Bit-Tiefe sollte ich für das Rendern meines Songs verwenden?
Welche Bit-Tiefe sollten Sie für das endgültige Rendern Ihres Songs verwenden? Das ist die Audio-Datei, die Sie bei einem Distributor hochladen, um sie auf iTunes, Spotify usw. zu veröffentlichen. Lange Zeit war die Standard-Bit-Tiefe hierfür 16 Bit. Das lag daran, dass für das Brennen einer Audio-Datei auf eine Audio-CD eine 16-Bit-Datei erforderlich ist. Aber viele Online-Plattformen ermöglichen es Ihnen jetzt, Dateien mit 24 Bit hochzuladen. Aber ist das wirklich notwendig? Selbst wenn Sie mit sehr dynamischem Material wie zum Beispiel klassischer Musik arbeiten, werden Sie höchstens etwa 50 dB – 60 dB Dynamikumfang verwenden. Die meisten anderen Genres verwenden wesentlich weniger. Daher ist der 96 dB Dynamikumfang von 16 Bit mehr als ausreichend, um den Dynamikumfang Ihrer Musik perfekt darzustellen.
Was ist 32 Bit Float in Audio?
Nachdem die Grundlagen abgedeckt sind, kommen wir zu 32 Bit Float. Sie haben diese Option wahrscheinlich neben 16 Bit und 24 Bit gesehen, wenn Sie eine neue Aufnahme erstellen oder Audio rendern.
Zunächst einmal ist es wichtig zu wissen, dass Bit-Tiefen in zwei verschiedenen Formen vorkommen. Die erste ist ‘Festpunkt’, auch bekannt als ‘Ganzzahl’. Die zweite ist ‘Float’. Bisher haben wir uns mit 16-Bit-, 24-Bit- und 32-Bit-Festpunkt-Bit-Tiefen beschäftigt. Im Gegensatz zu Festpunkt-Bit-Tiefen werden Float-Bit-Tiefen nur für die interne Verarbeitung in einer DAW verwendet. Sie sind nicht für die Verwendung als Bit-Tiefe Ihrer endgültigen Spur geeignet, die Sie dann an einen digitalen Distributor hochladen. Dieser Rendervorgang muss eine Festpunkt-Bit-Tiefe haben. Daher würden Sie nur auf 32-Bit-Float herunterrendern, wenn die Audiodatei in eine DAW importiert wird.
Im Gegensatz zu Festpunkt-Bit-Tiefen, die bei 0 dBFS ein Maximum haben und ein bestimmtes Maß unterhalb des Rauschbodens liegen, verwendet 32-Bit-Float einen anderen Dynamikumfang. 32 Bit Float hat einen großen Dynamikumfang von 1528 dB, aber anstatt bei 0 dBFS ein Maximum zu haben, liegt das obere Limit seines Dynamikbereichs 770 dB über 0 dBFS und das untere Limit 758 dB unter 0 dBFS. Auf diese Weise haben Sie die Möglichkeit, die Pegel Ihrer Instrumentenkanäle und die Ein- und Ausgänge von Plugins innerhalb Ihrer DAW hoch und runter zu regeln, ohne sich Gedanken darüber machen zu müssen, den Rauschboden zu unterschreiten oder zu clippen.
32 Bit Float vs. 24 Bit
Ist es also besser, mit 32-Bit-Float-Dateien anstatt mit 16- oder 24-Bit-Dateien zu arbeiten? Nun, Sie können von Anfang an 32-Bit-Float-Dateien erstellen, wenn Sie möchten. Sie tun dies, indem Sie die Bit-Tiefe Ihrer Session auf 32 Bit Float einstellen, bevor Sie aufnehmen. Auf diese Weise erfassen Sie Ihren Ton mit der Festpunkt-Bit-Tiefe, die Ihr Interface unterstützt, aber Sie speichern ihn als 32-Bit-Float-Datei.
Aber das ist nicht wirklich notwendig. Hier ist der Grund… Alle modernen DAWs verarbeiten Audio intern mit 32 Bit Float, unabhängig von der Bit-Tiefe Ihrer Audiodateien. Daher erhalten Sie die Vorteile der 32-Bit-Float-Verarbeitung in Ihrer DAW, auch wenn Ihre Audiodateien keine 32-Bit-Float-Dateien sind. Ich empfehle daher, Ihre Session auf 24 Bit einzustellen, wenn Sie aufnehmen, anstatt auf 32 Bit Float. Sie erhalten immer noch die Vorteile der 32-Bit-Float-Verarbeitung, erhöhen jedoch nicht die Dateigrößen.
Rendern mit 32-Bit-Float
Sie haben auch die Möglichkeit, Audio als 32-Bit-Float-Datei herunterzuladen. Wie ich bereits erwähnt habe, sollte dies nur dann erfolgen, wenn die Audiodatei in eine DAW importiert wird. Es ist für den endgültigen Rendervorgang, den Sie an einen digitalen Distributor hochladen, nicht geeignet.
Das Rendern von 32-Bit-Float-Dateien bietet einen Vorteil gegenüber einer Festpunkt-Bit-Tiefe. Mit einer 32-Bit-Float-Datei können Sie, wenn die Datei über 0 dBFS hinausclippt, die Datei in eine Session importieren und ‘entclippen’. Das bedeutet, dass das Audio, das über 0 dBFS geschwungen ist, nicht verloren geht. Es ist immer noch vorhanden und kann ohne Verzerrungen abgespielt werden, indem der Clip-Gain auf ein Niveau abgesenkt wird, bei dem die lautesten Spitzen nicht über 0 dBFS hinausgehen.
Bei einer Festpunkt-Bit-Tiefe ist dies jedoch nicht möglich. Wenn Audio auf eine Festpunkt-Bit-Tiefe gerendert wird und es zu Clipping kommt, geht das geclippte Audio verloren und eine eventuelle Verzerrung ist nicht behebbar, wenn es in eine DAW importiert wird. Natürlich sollten Sie, wenn Sie Ihre Pegel richtig einstellen und nicht unvorsichtig mit Ihren Pegeln umgehen, nicht in einer Situation sein, in der Sie etwas rendern und später feststellen, dass es geclippt ist. Aber 32-Bit-Float kann ein Sicherheitsnetz bieten.
Ein weiterer Vorteil ist, dass beim Rendern mit einer 32-Bit-Float-Bit-Tiefe kein Dither erforderlich ist. Wenn Sie Ihre Audiodateien mehrmals rendern möchten, indem Sie sie von Session zu Session verschieben, bietet 32-Bit-Float die Möglichkeit, das Audio nicht jedes Mal mit Dither zu versehen.
Eine Warnung
Etwas, das es bei 32-Bit-Float zu beachten gibt, ist Folgendes… Obwohl Sie mit 32-Bit-Float-Verarbeitung in Ihrer DAW Ihr Audio über 0 dBFS hinausgehen lassen können, empfehle ich immer noch, 0 dBFS als Obergrenze zu behandeln. Das liegt zum einen daran, dass Sie möglicherweise ältere Drittanbieter-Plugins verwenden, die nicht mit 32-Bit-Float arbeiten. Diese Plugins werden geclippt, wenn das Signal über 0 dBFS hinausgeht.
Zum anderen gibt es bei einigen Plugins einen ‘Sweet Spot’ zu beachten. Dies tritt in der Regel bei Plugins auf, die dazu dienen, analoge Geräte zu modellieren. Sie erzielen also unterschiedliche klangliche Eigenschaften, abhängig vom Pegel, mit dem Sie Signale in das Plugin einspeisen. Das Einbringen wirklich hoher Pegel in diese Arten von Plugins führt nicht unbedingt zu einem besseren Klang, auch wenn sie mit 32-Bit-Float arbeiten.
Kann man Audio mit 32-Bit-Float aufnehmen?
Sehr neu sind kürzlich einige Audiorekorder auf den Markt gekommen, die die Möglichkeit bieten, mit 32-Bit-Float aufzunehmen. Ein solcher Recorder ist der Zoom F6. Dies ist eine sehr neue Entwicklung im Bereich der Tonaufzeichnung und ist derzeit in mobilen Feldrekordern erhältlich. Wird diese Möglichkeit auch in Audio-Interfaces für Aufnahmestudios Einzug halten? Die Zeit wird es zeigen.
Diese Recorder kombinieren mehrere 32-Bit-Festpunkt-Konverter und speichern dann das aufgenommene Audio als 32-Bit-Float-Datei. Aufgrund des großen Dynamikumfangs bieten sie die Möglichkeit, aufzunehmen, ohne sich Gedanken über Ihre Gain-Einstellungen machen zu müssen. Die Pegel können dann in der Nachbearbeitung nach Bedarf skaliert werden.
Die Möglichkeit, Audio aufzunehmen, ohne sich um den Gain-Einstellungen sorgen zu müssen, könnte für Menschen, die Geräusche mit extrem hohen und/oder unvorhersehbaren Pegeln aufnehmen, sehr nützlich sein. Vielleicht würde dies bei einer Naturaufnahme, die unerwartet von einem lauten Donnerschlag unterbrochen wird, von Vorteil sein. Oder vielleicht bei einem Interview oder Podcast, bei dem es keine Möglichkeit gibt, wenn Sie feststellen, dass Sie den Gain nicht korrekt eingestellt haben. Für diejenigen von uns, die Musikinstrumente in Aufnahmestudios aufnehmen, wäre dies jedoch notwendig? Solange Sie Ihre Gain-Einstellungen absichtlich einstellen und 24-Bit-Audio aufnehmen, sehe ich das nicht als etwas an, das Aufnahmestudio-Benutzer benötigen.
Fazit
Das ist eine Menge Informationen, um sich zu merken. Lassen Sie uns zusammenfassen…
Die Bit-Tiefe bestimmt den Dynamikumfang von digitalem Audio, indem sie das Niveau des Rauschbodens bestimmt.
Nehmen Sie bei 24 Bit auf. Dadurch haben Sie mehr Spielraum als bei 16 Bit. Es gibt keinen Grund, bei 32-Bit-Festpunkt aufzunehmen, da 24 Bit bereits mehr als ausreichend ist. Es gibt auch keinen wirklichen Vorteil, 32-Bit-Float-Dateien beim Aufnehmen zu erstellen. Denn Ihr Audio wird in Ihrer DAW mit 32 Bit verarbeitet, auch wenn Ihre Audiodateien eine Festpunkt-Bit-Tiefe haben.
Wenn es um das Rendern geht, sollten Sie nur dann auf 32-Bit-Float herunterrendern, wenn die Audiodatei in eine DAW importiert wird. Es ist nicht für den endgültigen Rendervorgang geeignet. Dieser muss eine Festpunkt-Bit-Tiefe haben. Der Vorteil des Herunterrenderns auf 32-Bit-Float besteht darin, dass das Audio bei etwaigem Clipping, das beim Importieren in eine DAW auftritt, durch Absenken des Clip-Gains auf ein Niveau, bei dem die lautesten Spitzen nicht über 0 dBFS hinausgehen, ‘entclipped’ werden kann. 32-Bit-Float erfordert auch kein Dither.
Für den endgültigen Track, den Sie veröffentlichen möchten, wählen Sie 16 Bit. 16 Bit bietet Ihnen mehr als ausreichend Dynamikumfang, um selbst sehr dynamische Musik darzustellen. Es gibt keinen Vorteil, Ihren endgültigen Track mit 24 Bit herunterzurendern.
Welche Bit-Tiefe verwenden Sie normalerweise beim Aufnehmen und Rendern Ihres Audios und warum? Teilen Sie Ihre Gedanken und Anregungen im Kommentarfeld unten.
