Digitalisierung von analogen Audiosignalen

Schall wird von schwingenden Gegenständen, wie z.B. Musikinstrumenten oder den menschlichen Stimmbändern erzeugt. Schwingt ein Gegenstand, so veranlassen dessen Schwingungen die Moleküle der umgebenden Luft, sich fortlaufend zu verdichten und voneinander wegzustreben: Es entstehen Schallwellen. Schwingen die Schallwellen mit einer Frequenz zwischen 16 und 20'000 Hz bzw. Schwingungen pro Sekunde so spricht man von Hörschall. Das tatsächliche typische Hörvermögen eines Menschen im Erwachsenenalter ist jedoch geringer und endet bei ca. 16'000 Hz.

Schallwellen, auch solche, die vom Menschen nicht gehört werden, können durch ein Mikrofon in eine entsprechende analoge Spannung umgewandelt werden. Die Kurve, welche durch die Aneinanderreihung der gemessenen Spannungen entsteht, wird auch analoges Audio-Signal genannt. Analoge Signale, wie vom Mikrofon aufgezeichnet, sind wertkontinuierlich bzw. stufenlos (siehe Abbildung oben) und daher nicht zur digitalen Speicherung geeignet. Das analoge Signal muss zunächst mittels PCM oder DSD in eine digitale Repräsentation überführt werden.

In der PCM wird die analoge Spannung in regelmässigen Abständen mittels eines Analog-Digital-Wandlers (auch: ADC, Analog-Digital-Converter) abgetastet und die dabei ermittelten Werte zum Zweck der Speicherung auf einen ganzzahligen Wert gerundet. Dieser Prozess wird auch Sampling, die dabei gemessenen Werte Samples genannt. Das Sampling eines ursprünglich analogen Audiosignals (weiss) in ein digitales Signal (grün) wird von der Abbildung unten veranschaulicht. Die vertikale Achse repräsentiert dabei die Spannung des Signals, die horizontale Achse die Zeit.

Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/File:PCM-vs-DSD.svg