Während die Schallplatte für Analogfans das einzig Wahre bleibt, hat HiRes-Audio die Krone der digitalen Klangansprüche inne. Auch bei Einsen und Nullen kommt es schließlich auf die Qualität an, was vielen Nutzern aber nicht bewusst ist. Wir erklären wie HiRes funktioniert und worauf man achten sollte.
Gerade im High End Bereich ist HiRes der aktuelle Standard. Der Massenmarkt erkennt hingegen erst langsam die Vorteile hochaufgelöster Musik.
HiRes-Audio, auch einfach oft nur HiRes oder High Res genannt, bezeichnet die aktuell beste Qualitätsstufe für digitale Audiodateien. Genau wie bei Kameras und Fernsehern, geht es auch hier um die Auflösung, in dem das entsprechende Material gespeichert und wiedergegeben wird. HiRes steht also für High Resolution, was nichts anderes als hohe Auflösung bedeutet. Damit unterscheidet sich diese Art der Dateien von niedrig aufgelösten, oder herkömmlichen Audiofiles, wie sie beispielsweise MP3s oder auch die CD bieten. Der Vorteil ist dabei der gleiche, wie bei HD- oder 4K-Fernsehern: eine höhere Auflösung bietet mehr Raum für eine größere Menge an Details. Bei Musik bedeutet das nicht nur besser erkennbare Feinheiten im Hochton, sondern auch fülligere Körper, nuancierteres Timbre oder auch präsenteren Bass und eine differenziertere Bühnendarstellung. Dinge, also die mit kleinen Bluetooth-Boxen vielleicht nicht erkennbar sind. Doch wer eine ordentliche Anlage mit guten Lautsprechern hat, wird bei HiRes schnell Vorteile feststellen.
Gute HiFi-Setups schaffen es, den potentiellen klanglichen Zugewinn von HiRes Audio zu verdeutlichen. Doch auch auf weniger kostspieligen Anlagen kann HiRes zu mehr Details, Dynamik, Fülle und Räumlichkeit führen.
Was genau ist HiRes?
Der Unterschied zwischen HiRes und herkömmlichen Audiodateien ist die Auflösung. Diese wird bei einer Audiodatei durch die Bittiefe, auch Worttiefe genannt, festgelegt. Die Qualität einer Audiodatei wird von zwei Werten bestimmt: der Bittiefe und der Abtastrate. Während die Abtastrate bei HiRes üblicherweise ebenfalls höher ist, entscheiden einzig die Bits darüber, ob man eine Datei als HiRes bezeichnet oder nicht. Als Beispiel eignet sich hier immer die Auflösung, die von der klassischen CD verwendet wird. Diese besitzt eine Bittiefe von 16 Bit, während die Abtastrate 44,1 Kilohertz beträgt. HiRes-Dateien nutzen hingegen eine Bittiefe von 24 Bit oder mehr. Während bei der CD also bei jedem Abtastvorgang 16 Bit (also 16 Einheiten an Information) übertragen werden, werden bei HiRes 24 Einheiten abgerufen. Die Abtast- oder Samplingrate, beschreibt dann, wie oft pro Sekunde diese Einheiten abgerufen werden. Bei 44,1 Kilohertz geschieht dies also 44.100 mal pro Sekunde.
Während Geräte wie dieser kleine Smartphone-Wandler gerne die Abtastrate angeben, entscheidet einzig die Bittiefe darüber, ob eine Dateil als hoch aufgelöst gilt. Höhere Abtastraten führen aber dennoch teils zu einer noch besseren Darstellung von Details und einer präziseren Wiedergabe.
Wo ist der Vorteil?
Um sich den Unterschied in Puncto Auflösung zu verdeutlichen, lohnt es sich, die so genannte Bitrate vor Augen zu halten. Diese ergibt sich aus der Multiplikation von Bittiefe, Samplingrate und Kanalanzahl. Für die CD bedeutet dies also 16 Bit x 44,1 Kilohertz x 2, für die beiden Stereokanäle. Das führt zu einer Bitrate von 1.411,2 Kilobit pro Sekunde (kbps). Nutzt man stattdessen eine HiRes-Datei mit gleicher Samplingrate aber erhöhter Bittiefe, kommt man bereits auf 2.116,8 kbps. Verwendet man nun sogar noch eine höhere Samplingrate, wie es bei HiRes oft der Fall ist, potenziert sich der Zugewinn an Klanginformationen also nochmals deutlich. Eine HiRes-Datei mit der typischen Abtastrate von 192 Kilohertz bei 24 Bit, besitzt also bereits eine Bitrate von 9.216 kbps, mehr als sechs Mal so viel wie bei einer CD. Und damit ist noch lange nicht Schluss.
HiRes nutzt deutlich höhere Datenraten als herkömmliche (und gerade als verlustbehaftete) Dateien. Gleichzeitig erhöht sich dadurch aber auch der Speicherplatzbedarf. Während ein verlustfreier CD-Rip lediglich zwischen 300 und 400 Megabyte belegt, benötigt ein HiRes-Album teilweise mehr als 2 Gigabyte Speicherplatz. Bei der Nutztung von Streamingdiensten spielt das für den Nutzer keine Rolle, außer man verwendet unterwegs das Datenvolumen seines Mobilfunkanbieters, das aufgrund der höheren Datenrate der Musik ebenfalls schneller erschöpft ist.
Was ist der Unterschied zwischen PCM und DSD?
Alle Rechenexempel die wir bisher gemacht haben, sind auf Basis von PCM-Dateien. Dabei handelt es sich um eine von zwei Formen, in denen digitale Audiodaten genutzt werden können. PCM-Formate nutzen eine hohe Bittiefe (16, 24 oder 32 Bit) und eine eher niedrige Abtastrate. Diese Art der Verarbeitung nennt sich „Pulse-Code-Modulation“ (PCM). In den Bits stecken dabei die eigentlichen Musikinformationen, also welche Frequenz die Lautsprecher zu welchem Zeitpunkt wiedergeben sollen. Die Abtastrate legt dann fest, zu wie vielen Zeitpunkten das von der HiFi-Elektronik geprüft wird. Das DSD-Format funktioniert etwas anders. Hier ist die Bittiefe stets nur 1 Bit, dafür ist die Abtastrate, mit mindestens 2,8 Megahertz (2.822.400 mal pro Sekunde), immens hoch. Welche Frequenz gespielt wird, steckt dabei nicht in den Informationseinheiten der Bittiefe. Stattdessen entscheidet die Anzahl aufeinanderfolgender Bits über den gespielten Ton.
Die Grafik verdeutlicht den technischen Unterschied von PCM-Dateien und einem DSD-Bitstream. Während bei PCM die Bits einen Wert übertragen, kommt es bei DSD lediglich auf die Reihenfolge der Signale an.
(Grafik: Paweł Zdziarski, via Wikimedia Commons)
Wie funktionieren die Formate?
Wird bei einem DSD-Signal oft hintereinander ein „volles“ Bit, also praktisch eine „1“ abgerufen, ist die Frequenz höher. Mehrere „leere“ Bits, also praktisch zahlreiche „0“, bedeuten eine tiefere Frequenz. Damit das für die Wiedergabe von Musik funktioniert muss die Abtastrate besonders hoch sein. Darum besitzt das DSD-Format, was für „Direct Stream Digital“ steht, also eine Abtastrate, die 64 mal Höher ist, als die einer CD. Deshalb sieht man oft auch die Bezeichnungen DSD64, DSD128 und so weiter. Mit jeder höheren Zahl verdoppelt sich die genutzte Abtastrate. Allerdings kann nicht jedes Gerät die Bitstreams des DSD-Formates verarbeiten. Besonders Kompaktsysteme oder eher günstige Digital-Analog-Wandler oder Streamer, beschränken sich oft auf PCM-Formate. In der Praxis ist das üblicherweise aber nur bedingt ein Problem. Der überwiegende Teil aller erhältlichen Musik liegt in PCM-basierten Formaten vor. DSD-Tracks beschränken sich hauptsächlich auf spezielle, besonders audiophile Aufnahmen im Jazz- oder Klassikbereich.
Kann das verwendete Quellgerät eine bestimmte Abtastrate oder DSD-Dateien nicht nativ abspielen, werden die Signale oft auf das unterstützte Maximum heruntergerechnet.
Welche HiRes-Formate gibt es noch?
Während DSD praktisch als einzelnes Format gilt, teilen sich PCM-Dateien in zahlreiche unterschiedliche Formate auf. Die bekanntesten sind MP3, FLAC, WAV, oder auch AAC, ALAC und AIFF. Die Formate DXD und MQA nutzen ebenfalls PCM, haben aber bestimmte Eigenheiten. DXD (Direct eXtreme Digital) ist das Format, in dem Tonstudios Musik produzieren und mastern. Hier wird stets eine Auflösung von 352,8 Kilohertz bei 24 Bit genutzt. Das MP3-Format ist hingegen nicht HiRes-fähig. Hier beschränkt sich die maximale Bitrate auf 320 kbps, also etwa ein Viertel der CD-Auflösung. FLAC ist klar das gängigste Format für HiRes-Dateien, da hier prinzipiell alle Auflösungen unterstützt werden und auch praktisch jedes HiFi-Gerät FLAC verarbeiten kann. MQA wiederum ist ein Exot unter den PCM-Formaten. Hier wird ein spezielles Komprimierungsverfahren und Lizenzsystem angewandt. Für den vollen Effekt müssen dabei Studiotechnik, Datei und HiFi-Anlage zertifiziert sein. Durchgesetzt hat sich das nie wirklich.
HiRes Dateien gibt es in unterschiedlichen Dateiformaten, Abtastraten und auch Bittiefen. Ab 24 Bit und mehr, gilt eine Datei als HiRes.
Womit kann ich HiRes-Audio nutzen?
In Nutzung und Handhabung unterscheiden sich HiRes-Dateien nicht wirklich von CD-Rips oder MP3s. Die Dateien können genauso auf Festplatten, Computern, Servern oder Smartphones gespeichert werden. Für das Abspielen ist dabei wichtig, dass das Verwendete Programm, die App, oder der Streamer, das jeweils genutzte Format und die Qualität verarbeiten können. FLAC-Dateien sind heute praktisch von fast allen digitalen Quellgeräten abspielbar und auch HiRes mit zumindest 96 Kilohertz bei 24 Bit, stellt kaum ein halbwegs gutes Gerät mehr vor Herausforderungen. Bei der Nutzung von DSD sieht es ein wenig anders aus. Welche Formate, Abtastraten und Bittiefen ein Gerät genau verarbeiten kann, kann man üblicherweise in der Anleitung nachlesen. Viele Streamer und Programme nutzen außerdem oft ein automatisches Downsampling. Kann die Auflösung also nativ nicht verarbeitet werden, wird das Signal heruntergerechnet. Dabei gehen aber natürlich Musikinformationen verloren und der eigentliche Vorteil von HiRes wir geschmälert.
Auch viele Streamer aus dem Einstiegssegment sind heute HiRes-fähig. Sie sind eine einfache Möglichkeit, eine bestehende Anlage aufzurüsten.
Wie kann man HiRes-Signale übertragen?
Alle momentan gängigen digitalen Schnittstellen im Audiobereich, sind technisch in der Lage, HiRes-Signale zu übertragen. Bei vielen Anschlüssen ist allerdings die Abtastrate beschränkt. Optische Toslink-Anschlüsse arbeiten oft nur mit 96 Kilohertz bei 24 Bit, im besten Fall mit 192 Kilohertz. Auch koaxiale S/PDIF-Anschlüsse oder AES/EBU können maximal mit 192 Kilohertz verwendet werden. Gelegentlich ist damit auch das Übertragen von DSD möglich. Über das Netzwerk oder per USB sind der Höhe der genutzten Abtastraten praktisch kaum Grenzen gesetzt. 24 und 32 Bit sind hier kein Hemmnis und auch Abtastraten deutlich jenseits der 384 Kilohertz sind theoretisch drin. Die Einschränkungen kommen hier oft von technischer Seite, weil entweder die USB- oder Netzwerkcontroller nicht mit besonders hoch aufgelösten Signalen umgehen können. Auch viele Player oder auch DACs begrenzen hier gelegentlich den HiRes-Spaß. Erneut klärt die Anleitung im Normalfall über die möglichen Fähigkeiten des jeweiligen Gerätes auf.
Praktisch jede digitale Audioschnittstelle unterstützt heute auch die Übertragung von HiRes-Signalen. Meist unterscheidenen sie sich aber in der maximal nutzbaren Auflösung. Ethernet, WLAN, USB und HDMI sind die Schnittstellen, mit denen zur Zeit die höchsten Auflösungen möglich sind.
Wo finde ich HiRes-Musik?
Wer seine Musik gerne selbst besitzt kann HiRes-Dateien bei vielen Donwloadportalen im Internet finden. Hiresaudio ist beispielsweise auf solche Dateien spezialisiert und auch der Streamingdienst Qobuz bietet HiRes-Files in seinem Downloadstore an. Amazon hingegen verkauft Dateien fast ausschließlich als MP3. Mittlerweile ist allerdings praktisch jedes neue Album zumindest in CD-Qualität, oft auch in einer 24-Bit-Version erhältlich. Streamingdienste erkennen erst allmählich den Vorteil von HiRes-Übertragung. Hier war Qobuz einst der Pionier, der in jedem seiner Abos die Wiedergabe von HiRes-Streams ermöglicht. Auch Tidal bietet mittlerweile einen Teil seines Kataloges in HiRes an, während Deezer zumindest in CD-Qualität überträgt. Spotify beschränkt sich hingegen zur Zeit noch auf niedrig aufgelöste Musik, mit einer maximalen Bitrate von 320 kbps. Das Hochrechnen seiner eigenen Sammlung an CD-Rips ist außerdem unnütz. Dabei würden lediglich leere Informationen hinzugefügt. An der Qualität ändert sich also nichts, die Dateien brauchen aber mehr Speicherplatz.
Während HiRes noch vor wenigen Jahren eher die Ausnahme war, veröffentlichen die meisten Lables heute beinahe alle neuen Alben auch in einer hoch aufgelösten Version.
Fazit
Auch wenn die technischen Grundlagen von Auflösungen und Formaten der HiRes-Welt ein wenig komplex erscheinen, ist es als Nutzer leicht in den Genuss von HiRes-Audio zu kommen. Musik in hohen Auflösungen gibt es mittlerweile zu Genüge, wobei auch ältere Titel oft ein passendes Remaster erhalten, während neue Musik gleich in HiRes produziert wird. Auch bei der HiFi-Elektronik ist HiRes heute kaum ein Problem. Je nach Preisklasse oder Ausstattung kann man vielleicht besonders hohe Abtastraten nicht verwenden, doch der Klangzugewinn wird ab einem bestimmten Bereich sowieso eher marginal. Viel wichtiger ist, dass man die Musik hört, die einem gefällt und dass man Spaß an seinen Lieblingsalben uns an seiner Anlage hat. Wer dabei dann den bestmöglichen Klang genießen will, sollte aber eben nicht nur bei seiner Elektronik, sondern auch beim Quellmaterial auf gute Qualität achten.
Text: Philipp Schneckenburger
Fotos: lite-magazin.de
(Grafik: Paweł Zdziarski, via Wikimedia Commons)
