Audio bei der Überwachung

Guter Rat zum richtigen Ton

Befassen wir uns zunächst mit einigen grundlegenden Tatsachen zum Thema Schall.

Schall sind komprimierte Luftwellen, die durch mechanische Vibrationen oder Schwingungen erzeugt werden, etwa von einem Lautsprecher oder menschlichen Stimmbändern.Diese Wellen breiten sich ähnlich wie Wellen im Wasser ringförmig in der Luft aus.Das menschliche Ohr fängt diese Schwingungen auf und interpretiert sie als Schall.

Die Frequenz der Schwingungen bestimmt die wahrgenommene Tonhöhe.Niedrige Frequenzen werden als Basstöne wahrgenommen und höhere Frequenzen als Höhen oder hohe Töne.Das menschliche Ohr kann Frequenzen zwischen 20 Hertz, also Schwingungen pro Sekunde, und 20 Kilohertz wahrnehmen, wobei die Obergrenze beim Menschen mit zunehmendem Alter leicht sinkt.Die menschliche Stimme bewegt sich normalerweise im Bereich von 150 Hertz bis 5 Kilohertz.

Schall wird über ein Mikrofon aufgezeichnet.Eine dünne Membran im Mikrofon reagiert auf die eintreffenden Druckabweichungen und beginnt mit der gleichen Frequenz zu vibrieren.Diese Schwingung erzeugt eine variierende elektrische Spannung, die verstärkt und über einen Stromleiter (Kabel) übertragen werden kann.Wird diese wechselnde Spannung an einen Lautsprecher angelegt, dann werden die Schwingungen wieder in die Luft übermittelt und der Schall so neu erzeugt.

Bei einer Aufnahme wird das elektrische Signal mehrere tausendmal pro Sekunde abgetastet, also untersucht oder gelesen.Die Abtast- oder Samplingrate muss dabei mindestens doppelt so hoch sein, wie die Frequenz, die aufgezeichnet werden soll. Für Tonfrequenzen von bis zu 11 Kilohertz muss die Samplingrate also bei mindestens 22.000-mal pro Sekunde liegen.

Abbildung 1: Geringe und hohe Samplingrate.

Die Bit- oder Samplingtiefe steuert die Auflösung jeder einzelnen Abtastung. Bei größerer Samplingtiefe lässt sich der Signalpegel jeder Abtastung mit größerer Präzision speichern.

Abbildung 2: Geringe und hohe Bitrate.

Durch Multiplizieren der Samplingrate mit der Samplingtiefe erhalten Sie die Bitrate, also die tatsächliche Datenbandbreite, die für die Übertragung und zum Speichern des Tons in digitaler Form erforderlich ist.Beim Kodieren der digitalen Daten werden diese komprimiert, wodurch die Bitrate sinkt.Für diesen Zweck stehen verschiedene Encoder zur Verfügung, wie etwa G.711 oder der Advanced Audio Codec.

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