U7 Audio- und Videotechnik


Audiotechnik

Digitalisierung von analogen Audiosignalen

  • werden in regelmäßigen Abständen abgetastet (sample)
  • anschließend werden die Signale zwischengespeichert (hold), in ein digitales Signal umgewandelt und in Binärdaten codiert (A/D – Wandler)

Samplingrate

  • Abtastvorgang zur Digitalisierung analoger Signale wird als Sampling bezeichnet
  • bezeichnet die Frequenz (Abtastwerte pro Sekunde), mit der das analoge Signal abgetastet wird (auch Abtastfrequenz genannt)

Wovon hängt die Samplingrate ab? / Wie hoch muss die Samplingrate gewählt werden?

  • Menschen können akustische Signale Ereignisse innerhalb des Frequenzbereich von 20 Hz (tiefe Töne) bis 20 kHz (hohe Töne) wahrnehmen
  • um optimale Qualität bei der Digitalisierung zu erzielen, muss die Samplingrate mindestens doppelt so hoch sein wie die aufzunehmende Frequenz

Samplingtiefe

  • beschreibt die Anzahl an binären Stufen bei der Umwandlung von einem analogen in ein digitales Signal
  • wird in Bit angegeben, wobei n Bit = 2 hoch“n“ Stufen ermöglichen (z.B. 8 Bit = 256 Stufen)
  • wird auch als Abtasttiefe oder Auflösung bezeichnet

Wie hoch sollte sie gewählt werden?

  • je höher sie gewählt wird, umso besser wird die Qualität des digitalisierten Sounds
  • In der Audiotechnik spielen folgende Abtasttiefen eine Rolle:
    • 24 Bit (16,7 Mio. Stufen) sehr hohe Qualität, Studioeinsatz, Audio-DVD
    • 16 Bit (65.536 Stufen) hohe Qualität, Audio-CD, Multimedia-CD
    • 8 Bit (256 Stufen) niedrige Qualität, evtl. für Sprache

Mono-und Stereokanalaufzeichnung

  • Mono ist ein Einklang-Sound, d. h. beim Einsatz von zwei Lautsprecher werden beide mit ein und demselben Signal beschickt
  • Stereo ist ein Zweikanal-Sound, d. h. es existiert für jeden der beiden Lautsprecher ein eigenes Signal. Dadurch ensteht ein gewisser Raumklangeindruck.

Formel zur Berechnung der Datenmenge in MB

Datenmenge(MB) = Samplingrate (Hz) * Samplingtiefe (Bit) * Tonkanäle * Aufnahmezeit (s) / 8 * 1024 * 1024


 

Videotechnik

Kenngrößen zur Berechnung der Datenmenge einer Videodatei

  • Bildgöße/-auflösung in Pixeln
  • Framerate (Bildrate, Bildwiederholungsfrequenz) in Hz
  • Farbtiefe in Bit
  • Länge in Sekunden

Farbtiefe

  • Anzahl der möglichen verwendbaren Tonwertstufen
  • wird auch als Bittiefe oder Datentiefe bezeichnet
    • 4-bit-Darstellung entspricht 16 Farben (2 hoch 4)
    • 8-bit-Darstellung entspricht 256 Farben (2 hoch 8)
    • 24-bit-Darstellung enstspricht 16,7 Millionen Farben (2 hoch 24)

Bildrate

  • Bildwiederholungsfrequenz in einem bestimmten Zeitabschnitt
  • wird in fps angegeben (frames per second / Bilder pro Sekunde)
  • eine ausreichend hohe Bildfrequenz ermöglicht dem Betrachter, eine Sequenz von Einzelbildern als fortlaufende Bildfolge zu betrachten
  • wird auch Framrate genannt

Formel zur Berechnung der Datenmenge eines Videos in MB Datenmenge(MB) = Breite * Höhe(Pixel) * Bildrate(fps) * Farbtiefe(Bit) * Länge(s) / 8 * 1024 * 1024