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6.10.2003 | Von:
Gerd Pasch

Digitalisierung der Medien

Digital statt analog

Digital statt analog - mit der "Compact Disc", der CD, begann vor rund 25 Jahren die Digitalisierung der Medien. Nicht mehr der magnetisierbare Tonträger auf Spule oder Kassette, auch nicht die ins Vinyl geritzte Rille waren für die Zukunft geschaffen, nein, die nach "Null" und "Eins" aufgelösten Signale der Digitalwelt haben bei Konsumenten wie Produzenten die eigentliche Faszination ausgelöst, in deren Bann sich selbst die Nachfahren Gutenbergs und Verfechter seiner Datenspeichertechnik ziehen lassen. Vorläufiger Höhepunkt: Im Rahmen des Weltkongresses "Bibliothek und Information" in Berlin ist am 5. August 2003 "Vascoda", die "digitale Bibliothek Deutschland", freigeschaltet worden. Online können die Nutzer auf alles zugreifen, was auf die Archivserver gelangt ist.

Die CD bedeutete einen radikalen Schnitt für das System. Ihre Informationen sind mit Licht geschrieben und werden mit Lasern gelesen. Im Bearbeitungsprozess werden die analogen Schwingungen zu Bitströmen umgewandelt. Sie lassen sich auf magnetischen und/oder optischen Speichermedien ablegen. Die Geschwindigkeit der Rechenoperationen, die Kapazität der Leitungen wie auch der Speicher vergrößert sich nach dem "Moore'schen Gesetz". Der Mitbegründer der kalifornischen Chip-Schmiede Intel, Gordon Moore, rechnete 1965 vor, dass sich die Prozessorgeschwindigkeit von Computern etwa alle 18 Monate verdoppeln wird. Kein Wunder, denn vom Kleinkind bis zum Landwirt geht bald jeder mit dem Computer durch den Alltag, und Angebote erzeugen Nachfrage, spornen den Erfindergeist an.

Die Medien, die sich am häufigsten in Rezipientenhand befinden, sind Bücher (an erster Stelle "Die Bibel") und Fotos. In diesem Jahr wird die Zahl der verkauften digitalen Fotokameras erstmals die Zahl der klassischen Kleinbildknipser übersteigen. Neue Dienstleistungen wie Online-Print-Services lösen das chemische Fotolabor mehr und mehr ab. Und Zeitschriften, Magazine sowie ganze Bücher lassen sich von E-Book-Servern downloaden. Die Texte und Grafiken erscheinen auf den Displays der Mini-PCs, den "Personal Digital Assistents" (PDA) in der Größe zwischen Zigarettenschachtel und Videokassette.

Auf die Idee, die elektromagnetischen Wellen, die sich analog der Schallwellen verhalten, in Abschnitte zu zerlegen und zu kodieren, sind die "Meister mit den Goldenen Ohren" gekommen. Diese Wandlung, fortan als Digitalisierung bezeichnet, führt zu Qualitätsverbesserungen im Signalverlauf und zum Bedienungskomfort in der Weiterverarbeitung. Im Gegensatz zum analogen Verfahren, bei denen die zu übertragenden Informationen in Form von Schwingungen dargestellt werden, geschieht diese Kodierung in langen Ketten in den digitalen Informationseinheiten "Null" und "Eins", Bit genannt. Der so entstandene Datenstrom enthält verschiedenste Informationen wie Töne, Texte, Bilder oder Software - Multimedia halt. "Digital Signal Processors" (DSP) erledigen die Aufgabe, klein und fein. Die Geräte werden immer handlicher. So kann heute mit einem Laptop all das gesammelt, bearbeitet und verteilt werden, wofür in den siebziger Jahren 20-stöckige Funkhäuser geplant werden mussten. Und das Ganze ist überall da aufzubauen und zu nutzen, wo es ein Netzwerk gibt. Die Brecht'sche Radiotheorie, nach der jeder Hörer zum Lieferanten seines Programms werden kann, ist heute eine ganz praktische Möglichkeit; ein multimedia-tauglicher Laptop genügt.

Ob bei den nahezu unbegrenzten technischen Möglichkeiten auch die Inhalte mithalten, ob Innovationen auch in der Kommunikation folgen, ist allerdings bislang nicht zu erkennen. Schon in der analogen Phase der Massenmedien klappte das nicht. Mit dem Satellitenempfang und der Verbreitung von Kabelanschlüssen konnten eine Vielzahl neuer, zusätzlicher Programme in den Haushalten verbreitet werden. Die Sendungen gleichen sich jedoch meist bis ins Detail. Meinungs- und Wirkungsforscher haben beim Rezipienten Hör- und Sehgewohnheiten ausgemacht, an denen kein Programmmacher vorbeikommt, will er die "Ware Rundfunk" gewinnbringend verteilen. Da wird Vielfalt schnell zur Einfalt.

Es waren die Techniker aus den öffentlich-rechtlichen Anstalten Europas, die Mitte der achtziger Jahres des vergangenen Jahrhunderts der Begrenzung an Qualität und Quantität bei den analogen Vertriebskanälen für ihr "Kulturgut Rundfunk" zu entkommen versuchten. Die Digitalisierung galt ihnen als Allheilmittel, denn mit ihr lassen sich Datenströme besser steuern, sind preiswerter und flexibler zu verteilen. Das Ganze hat allerdings einen Pferdefuß: Zugunsten des "Digital Audio Broadcasting" (DAB) muss das bisher genutzte analoge UKW-Hörfunksystem komplett abgeschaltet werden.

Vor zehn Jahren begannen die DAB-Strategen mit dem Aufbau des digitalen Rundfunksystems. Das ist sehr komplex, werden doch der hochfrequente Träger (meist der TV-Kanal 12 im VHF-Band) und die Datenströme mit der Modulation oder den Bildern, Texten, Videos nach dem COFDM-Verfahren ("Coded Orthogonal Frequency Division Multiplex") gewissermaßen verzwirbelt. In so einem Block lassen sich beispielsweise sechs hochwertige Stereoprogramme senden (vgl. Abbildung 1: PDF-Version).

COFDM fasst die Datenströme mehrerer Radio-Programme in einem Multiplexer zusammen, verschachtelt sie und verteilt sie auf verschiedene Trägerfrequenzen. Dadurch werden Verzerrungen beim Empfänger vermieden, die durch Reflexionen zum Beispiel an Gebäuden oder Berghängen in Tallagen entstehen und zu Verzögerungen des Signals führen. Dieser störungsfreie mobile Empfang ist eine der Stärken des DAB-Systems. Hinzu kommt die Ökonomie: Für die Versorgung mit digitalen Programmen in der von UKW gewohnten Vielfalt und Qualität wird nur ein Zehntel der Energie benötigt.

Die Entwickler des digitalen Hörfunks bedienten sich eines Tricks, der genau genommen eine Qualitätseinbuße bedeutet. Denn das Digitalradio nutzt Gegebenheiten und Effekte des menschlichen Gehörs aus. Dieses nimmt Töne, die unter einer bestimmten Mindestlautstärke liegen, nicht wahr. Daten, die sich unterhalb einer solchen "Ruhehörschwelle" befinden, können also herausgefiltert werden. Alle derartigen Toniformationen in einem Musikstück werden aus dem zu übertragenden Signal entfernt. Beim Umwandeln, dem Decodieren, fügt eine Software dann wieder Bits hinzu. Diese psychoakustischen Effekte reduzieren den zu übertragenden Datenstrom ohne einen für den Hörer wahrnehmbaren Klangunterschied.

Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Integrierte Schaltungen (IIS) in Erlangen haben diese Rechenprozesse als Partner im Standardisierungsverein "Moving Picture Experts Group" (MPEG) optimiert. Dieser hat weltweit den Umgang mit Audio und Video in digitalen Systemen geregelt. DAB nutzt den "MPEG1-layer2-Standard" für den Ton. Die Forscher vom Fraunhofer Institut gehen nach den Regeln des dritten "layers" vor. Mit ihrem Algorithmus "mp3" ist ihnen der große Wurf gelungen. Es ist heute das dominierende Internet-Audio-Format, mit dem etwa das eingangs erwähnte Szene-Radio aus München zu hören ist, das den Austausch von Musikstücken über Tauschbörsen ermöglicht und mit dem Radioreporter ihre Berichte in die Studios mailen und per Satellit oder Telefonleitung live auf Sendung gehen.