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Computermusik - Sounds
Seitdem die Soundkarte auf dem PC Einzug gehalten hat, ist die Entwicklung der Computer-Musik in 2 verschiedene Richtungen fortgeschritten:synthetische Sounds
der Soundchip bildet anhand einer Vielzahl von Parametern der Schwingung einen Ton nach
oder:
Samples
ein digitalisierter Klang wird entsprechend den vorhandenen Daten 1:1 wiedergegeben
synthetische Sounds
... werden, wie der Name erahnen läßt, "irgendwie" künstlich erzeugt. Dazu werden verschiedene Informationen, die den Klang charakterisieren, benötigt. Dazu zählen:Wellenform
Sie beschreibt die Art des Klanges.
Sinustöne klingen weich und rund; ist der Verlauf kantig (Dreiecksform oder Rechteck), klingt er schroff.
Die Soundfiles zum Anhören sind je 8 kB gross.
Frequenz
Sie gibt die Höhe eines Tones an. Je höher die Frequenz ist, desto mehr ist die Wellenform zusammengestaucht und umso höher ist der Ton.
Amplitude
Die Amplitude widerspiegelt die Lautstärke; je grösser sie ist, umso lauter ist der Ton.
Hüllkurvenverlauf
Beschreibung des Lautstärke-Verlaufes eines Tones.
Hierbei bedeuten:
A = Attack (Anstieg der Amplitude)
S = Sustain (Übergangs-Abschnitt, Haltephase)
D = Decay (Absinken der Amplitude bis zum Niveaupunkt)
R = Release (Ambsinken der Amplitude, Abklingen)
verschiedene Effekte
... für mehr Variationen.
All diese Angaben (noch Einiges mehr) werden an den den sog. FM-Chip der Soundkarte(FM=Frequenz-Modulation) weitergegeben. Dieser erzeugt dann daraus den gewünschten Klang.
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Samples
... sind digitalisierte Klänge (Schlagzeug, Piano und sonstige Sounds), also beliebige Geräusche, die per Computer "aufgenommen" und dann in einer Datei abgespeichert wurden. So liegen die Daten der Schwingungen, die die Soundkarte wiedergeben soll, bereits auf dem Präsentierteller. Es braucht "nur" noch wiedergegeben werden, was schon einmal wiedergabefähig zubereitet wurde.Bevor es jedoch soweit ist, müssen die Daten mit dem PC eingelesen worden sein. Dazu benötigt man Mikrofon/ Line-In und Soundkarte (die diesmal Daten entgegennimmt). Es werden die Amplituden-Werte einer Schwingung in einem konstanten Zeitabstand abgetastet. Die Geschwindigkeit, wieviele Abtastungen pro Sekunde erfolgen, nennt man Sample-Rate (z.B.: 22 kHz [Kilohertz] bedeutet, 22.000 mal je Sekunde einen Wert zu speichern). Je höher die Sample-Rate ist, desto genauer wird der Tonverlauf nachempfunden, aber um so mehr Daten fallen auch an.
Hinweise:
(1) Die Sample-Rate hat gar nichts mit der Frequenz eines Klanges zu tun.
(2) Um später einen Ton mit der Frequenz von n kHz korrekt wiedergeben zu können, ist eine Samplerate von mindestens 2*n kHz notwendig.
Die Aufzeichnung von Audio-CDs erfolgt beispielsweise mit 44 kHz, das haben Sie bestimmt schon einmal irgendwo gehört. Somit können Töne von bis zu 22 kHz aufgezeichnet werden, was schon etwas über der Hörgrenze des menschlichen Ohres liegt. Die Samplerate noch höher zu setzen ist zwar technisch möglich, würde aber keine qualitative Verbesserung nach unserem Hörempfinden mehr bringen.
(2) Um später einen Ton mit der Frequenz von n kHz korrekt wiedergeben zu können, ist eine Samplerate von mindestens 2*n kHz notwendig.
Die Aufzeichnung von Audio-CDs erfolgt beispielsweise mit 44 kHz, das haben Sie bestimmt schon einmal irgendwo gehört. Somit können Töne von bis zu 22 kHz aufgezeichnet werden, was schon etwas über der Hörgrenze des menschlichen Ohres liegt. Die Samplerate noch höher zu setzen ist zwar technisch möglich, würde aber keine qualitative Verbesserung nach unserem Hörempfinden mehr bringen.
Das Digitalisieren eines Tones bedeutet noch einen weiteren Informationsverlust gegenüber dem Original-Klang: die analoge Schwingung eines Tones kann beliebige (runde) Amplituden annehmen, der digitale Klang ist durch die binäre Computertechnik an feste Zahlen-Werte gebunden. Das digitale Abbild eines (runden) Klanges wird daher immer in feine Stufen zerlegt. In wieviele Stufen eine Amplitude zerlegt werden kann, hängt von der Sampletiefe ab. Man unterscheidet auf diese Weise 8-Bit und 16-Bit-Samples (8 Bit = 2^8 = 256 und 16 Bit = 2^16 = 65.536 Werte [Stufen]). Daß 16-Bit Samples "sauberer" klingen dürfte jedem einleuchten, weil der Amplitudenverlauf in kleinere Stufen zerlegt werden kann. Dies bedeutet aber auch wieder eine größere Datenmenge.
...für den Praktiker heißt das:
Vor einer Aufzeichnung wird eine eine bestimmte, maximal zu erwartende Lautstärke dem Maximalwert 255 (bei 8 Bit) zugeordnet. Bei der Aufzeichnung wird jeder auftretenden Amplitude ein Wert zwischen 0 und 255 zugeordnet, je nachdem wie groß sie im Verhältnis zur Standard-Lautstärke ist. Sollte mal eine Amplitude größer als die Standard-Lautstärke sein, wird ihr ein Wert von 255 zugeordnet. Dies bedeutet, daß der reale Klangverlauf verfälscht wird, die Aufnahme klingt übersteuert.
Sollen Klänge in stereo aufgenommen werden, verwendet man je ein Mikrofon für die linke und die rechte Seite. Beide Kanäle werden gleichzeitig aufgenommen. Ein Stereo-Sample ist daher (bei sonst gleichen Aufnahme-Parametern) doppelt so groß, wie ein Mono-Sample.
Die Entscheidung, wie groß Samplerate und Sampletiefe zu wählen sind, hängt davon ab, welche (möglichst niedrige) Qualität ausreichend ist. Bei 16 Bit und 44 kHz und stereo (d.h. CD-Qualität) fallen schon nach wenigen Sekunden einige Megabyte an:
Rechner
Einstellungen:
Formate: VOC, WAV, SMP, XI
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