Published on August 21st, 2012 | by lob
Audio Qualität
Audio Qualität
Bevor ich etwas zur Audio Qualität von AirPlay sage, möchte ich kurz ein paar grundsätzliche Worte zum Thema „Musik hören“ verlieren. Quasi als Prolog. Denn worum geht es beim Musik hören wirklich?
Musik ist eine der schönsten und effektivsten Arten, Gefühle auszudrücken und zu erleben. Genauso wie ein Bild oder ein anderes Kunstwerk in uns Gefühle weckt, empfinden wir beim Musikhören bestimmte Emotionen.
Eines ist Sicher: Beim Musikhören geht es nicht um physikalische, technische oder gar mathematische Zusammenhänge. Es geht um Gefühle, Stimmungen, Effekte und Genuss.
Musik muss authentisch sein und begeistern!
Es wäre also unsinnig die Qualität eines Audio Signals rein wissenschaftlich zu betrachten. Und dennoch beschäftigen sich Magazine, Webseiten und tausende von HiFi Enthusiasten intensiv mit den technischen Spezifikationen einzelner HiFi Komponenten.
Die individuelle Begeisterung beim Musik hören setzt sich aus unzählig vielen Komponenten zusammen. Eine dieser Komponenten ist die Übertragung des Audio Signals über AirPlay…
Hier also die technischen Gegebenheiten von AirPlay
Wenn ein Audio Signal mit Hilfe von AirPlay übertragen wird, wird hierfür immer das so genannte Apple Lossless Format genutzt. Das heißt, egal in welchem Format das Ausgangsmaterial vorliegt, der Sender führt immer eine Neukodierung mit dem Apple Lossless Audio Codec (ALAC) durch.
Die Übertragung zum Empfänger erfolgt dann mit einer Samplingrate von 44,1 kHz und 16 Bit. Das entspricht der Qualität einer handelsüblichen Audio-CD.
Wenn das Ausgangsmaterial mit einer geringeren Abtastfrequenz und Wortbreite Codiert wurde (z.B. 22 kHz mit 8 Bit), erfolgt ein so genanntes Upsampling. Andersherum erfolgt bei einem hochauflösenden Ausgangsmaterial (192 kHz mit 24 Bit) ein Downsampling auf beschriebene 44,1/16 Bit.
Ein analoges Audio Signal besteht immer aus Wellen (Schwingungen). Eine Welle (Amplitude) ist eine Reihe von positiven und negativen Spannungen die mal stärker, mal schwächer und mal länger, mal kürzer sind. Je höher die Amplitude ist, desto lauter und je kürzer, desto heller ist ein Ton. Wenn also die Aneinanderreihung von Wellen einen gewissen Ton ergibt und dieser Ton digital übertragen werden soll, muss man lediglich jede Welle in kleine Abschnitte untersteilen (quantisieren) und bei jedem Abschnitt eine Probe nehmen, wie hoch die Welle an dieser Stelle ist. Die Anzahl von Proben (Samples) pro Sekunde ist die Samplingrate, angegeben in kilo Herz (kHz). Der Pegel, also die Höhe der Welle,bei jedem Sample, wird als binäre Zahl (Bittiefe oder Wortbreite) festgehalten. Eine Angabe wie 16/44,1 bedeutet also, dass das Audio Signal mit einer Auflösung von 16 Bit (0-65535) und 44100 Proben pro Sekunde abgetastet wurde.
Wird Musik mit einer Auflösung von 16/44,1 digital übertragen, werden also 44100 mal 16 Bit Proben pro Sekunde und pro Kanal (L+R) genommen. Das entspricht 1.411.200 Bit pro Sekunde oder 1,4 Mbit/s. Möchte man ein Lied welches 4 Minuten lang ist in dieser Qualität abspeichern, wären das 4 x 60 x 1.411.200 = 40 MByte.
Ob man die Unterschiede zwischen hochauflösenden 192 kHz mit 24 Bit und handelsüblichen 44,1 kHz mit 16 Bit tatsächlich hören kann, möchte ich an dieser Stelle nicht diskutieren. Bei ausgiebigen Tests mit sehr hochwertigen HiFi Komponenten konnte ich zumindest keinen nennenswerten unterschied erkennen. Fakt ist aber, dass durch AirPlay die Qualität eine Audio Signals immer dann reduziert wird, wenn das Ausgangsmaterial besser als 44,1 / 16 vorliegt.
Nach Aussage des Apple Support (Stand August 2012) arbeitet Apple jedoch daran die Samplingrate bei AirPlay deutlich zu erhöhen. Dies ist auch daran erkennbar, dass das neue Apple TV in der dritten Generation bereits eine Samplingrate von 48 kHz unterstützt. Wenn man sich die elektronische Schaltung des aktuellen AirPort Express anschaut (Siehe hier), findet man einen Chip mit der Bezeichnung AK443 – Dieser Chip ist ein Digital / Analog Konverter und arbeitet mit einer Samplingrate von bis zu 192 kHz mit 24 Bit. Von der technischen Seite her ist also alles bereit auch hochauflösende Audio Signal zu verarbeiten… Es bleibt abzuwarten wann es entsprechende Updates von Apple geben wird.
Empfehlung
Idealer Weise liegt das musikalische Ausgangsmaterial ohnehin auf einem Mac auf dem auch iTunes läuft, so das die Musik immer von dort übertragen wird. In diesem Szenario wäre der Mac am besten direkt über den optischen Digitalausgang (S/PDIF) via Toslink an den Verstärker angeschlossen, wobei dann die Musik nicht über AirPlay sondern direkt digital via LPCM übertragen wird. Hierbei ist eine Übertragungsqualität von bis zu 96 kHz mit 24 Bit möglich (nach enspr. Konfiguration des Ausgangs über das Audio-MIDI-Setup).
Für eine perfekte Digital / Analog Wandlung sollte jedoch nicht der D/A Chip in dem Verstärker genutzt werden, sondern ein eigner Digital Audio Converter (DAC) mit der Aufgabe der D/A Wandlung betraut werden. Ein guter DAC wird per USB an den Mac / PC angeschlossen und um auch etwaige Jitte Effekte zu vermeiden, sollte dieser im s.g. asynchronen Modus die Musikdaten verarbeiten.
Für eine perfekte Musikwiedergabe ist es wichtig, dass die Musik so wiedergegeben wird, wie sie aufgenommen wurde. Wen der Plattenteller einer Schallplattenspielers nicht die richtige Drehzahl hat, wird die Musik komisch klingen. Genauso kann es passieren, dass der Takt mit dem der Computer die digitalen Musikdaten zum D/A Wandler schickt, kein präziser immer gleicher Takt ist. Die Taktabweichungen nennt man Jitter.
So kann man seine Hi-Res Musik in nahezu perfekter Qualität über einen leistungsstarken Verstärker genießen und mit Hilfe der kostenlosen Remote App via iPad/iPhone die Wiedergabe steuern. Zusätzlich kann die gleiche Musik via AirPlay zu einem AirPlay kompatiblen Lautsprecher, Musikanlage oder zu einem AirPort Express gestreamt werden.
Dennoch beleibt es dabei: Der individuelle Musik Genuss ist eine subjektive Wahrnehmung. Relevant für die Wahrnehmung ist die Summe aller Komponenten. Beginnend bei den Kabeln für die Stromversorgung, dem Ausgangsmaterial, dem Netzwerkspieler, dem Digital Audio Converter, dem Vorverstärker, der Endstufe, den Lautsprechern und nicht zuletzt auch dem Raum in dem Musik gehört wird. AirPlay ist nur eine Komponente in dieser Kette.
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lob Ich liebe Technik - Bin ein Apple Fanboy und HiFi begleitet mich schon mein ganzes Leben lang.
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[…] Audio Qualität […]
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AppleTV rechnet im gegensatz zur AirportExpress alle Audiodaten auf 48kHz Sampling Rate um, bevor sie den optischen oder den HDMI Ausgang verlassen :-(
Über die Verluste kann man sicher streiten, auf einer hochwertigen Anlage sind sie im direkten Vergleich hörbar. Ganz schlimm wird es bei gerippten CD im Format HDCD – Airport Express reicht das Signal unverändert an den Receiver, der HDCD auch erkennt und dekodiert – bei der AppleTV ist’s damit vorbei und die 20 Bit Auflösung sind verloren, es werden bestimmten Aufnahmen sogar deutlich lauter abgespielt.
Großes Lob und meine uneingeschränkte Zustimmung für diesen Beitrag.
Vielen Dank
P.Werner