Was bedeutet Hi-Resolution Lossless Audio?

Zweitens: Über das Lossless-Angebot hinaus wird Apple einen (relativ kleinen) Teil seines Katalogs auch als High-Resolution-Audio mit 24 Bit und bis zu 192 Kilohertz zur Verfügung stellen.

Was bedeutet das?
Als High Resolution oder Hi-Resolution, kurz HiRes wird bei Audio im allgemeinen alles bezeichnet, was über CD-Qualität (16 Bit / 44,1 kHz bzw. 48 kHz) hinaus geht. Eine Auflösung von 24 Bit und mehr als 48 kHz gilt also als HiRes.

Musik wird heutzutage meist mit 32-Bit Float und 48 oder 96 kHz aufgenommen. Manche Produktionen arbeiten darüber hinaus auch mit Samplingraten von 192 kHz, selten sogar mit 384 kHz. Welche Qualität nach dem Mastering für die Ausgabeseite zur Verfügung gestellt wird, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Etwa den Anforderungen der Streamingportale. Dateien in 16/44,1 bevölkern momentan noch mehrheitlich die Server der Anbieter. Der Anteil mit Files in 24bit / 48 und 96 kHz wird aber immer größer. 192 kHz sind noch die Ausnahme.

Multikanal-Filmtonbearbeitung in einem Mixing- und Mastering-Studio

Über den Nutzen höherer Auflösungen und Samplingraten als die berühmte CD-Qualität kann man trefflich streiten. Mathematische Belege (Nyquist-Shannon-Abtasttheorem) besagen, dass mehr als 16 Bit und 44,1 oder 48 kHz schlicht nicht hörbar sind, weshalb es von Skeptikern gerne als ultimativer Beweis angeführt wird. Die Praxis zeigt jedoch, dass sich durch höhere Auflösungen durchaus nennenswerte Klangvorteile ergeben können, die aber zumeist auf Bedingungen in der Signalverarbeitung zurückzuführen sind. Viele Faktoren spielen eine Rolle. Ein prominentes Beispiel ist der sogenannte Jitter. Das sind Ungenauigkeiten auf der Zeitachse, bei denen selbst Abweichungen im Pikosekundenbereich einen Einfluss haben können. Die eingesetzten Taktgeber und die Art der Taktsynchronisation spielen hier eine große Rolle.

Ein seehr komplexes Thema, das Jahrzehnte der Forschung auf diesem Gebiet in Atem gehalten hat. – Und noch hält. Es ergeben sich immer wieder neue Erkenntnisse, die zu immer besseren Signalprozessoren und DACs (D/A-Wandlern) führen. Nicht ohne Grund arbeiten selbst die Systemerfinder der CD (Sony und Philips) heute nicht mehr mit den DACs der ersten CD-Player-Generation. Nyquist-Shannon hin oder her. Von der unvermeidlichen analogen Seite hinter dem DAC ganz zu schweigen.


Nun also auch Apple – Die Hölle friert zu
Dass Apple künftig auch lossless komprimierte HiRes-Files zur Verfügung stellen wird, geschieht ebenfalls aus einer Nachzügler-Position heraus. Qobuz, Tidal und andere bieten dies schon lange an. Um davon profitieren zu können, sind gewisse Hardware-Voraussetzungen nötig, die, ironischerweise, viele aktuelle und ältere Apple-Wiedergabegeräte nicht erfüllen.

Apple Hardware wie AirPods, HomePods und andere Audiogeräte aus Cupertino sind technisch auf maximal 24 Bit / 48 kHz beschränkt. Auch das Drahtlosprotokoll AirPlay ist nicht in der Lage, Musik mit höherer Auflösung nativ (in unverfälschter Form) zu verarbeiten bzw. zu übertragen. Und last but not least trifft das auch auf Bluetooth zu.

Ein paar Praxisbeispiele: Wer ein HiRes-Musikfile mit (beispielsweise) 24 Bit / 192 kHz von seinem Mac aus Apple Music via AirPlay an ein Wiedergabegerät streamt (egal welches), kann klanglich von der hohen Auflösung nicht profitieren, weil für AirPlay die Daten downgesampelt werden müssen (mehr dazu weiter unten). Auch mit Bluetooth ist HiRes überflüssig. Die theoretisch mögliche Auflösung der modernsten Bluetooth-Standards beträgt 24 Bit / 48kHz, doch auch diese verwenden zur drahtlosen Übertragung IMMER eine verlustbehaftete Komprimierung. Ein HiRes-File wird mit Bluetooth beim derzeitigen Stand der Technik also auf unter CD-Qualität verschlechtert. Völlig egal, wie hoch die Auflösung der abgespielten Datei ist.



Um HiRes-Files in nativer Auflösung nutzen zu können, ist Hardware erforderlich, die mit dieser Auflösung auch umgehen kann. Das sind im HiFi-Bereich heutzutage fast alle Komponenten, die über einen einigermaßen modernen DAC-Chip verfügen. Rewind hat davon in der Vergangenheit zahllose Geräte getestet. 24/192 ist schon seit vielen Jahren keine technische Hürde mehr. Es gibt DACs, die PCM bis 32 Bit / 768 kHz verarbeiten können.


Weiterhin ist wichtig zu unterscheiden, WIE die HiRes-Dateien verarbeitet und letztlich in den DAC geschickt werden. Man unterscheidet unter anderem zwischen „bitperfekter“ Wiedergabe und Resampling an irgend einer oder mehreren Stellen im Signalweg.

Mit bitperfekt ist gemeint, dass die jeweiligen Musikdatei von der Signalverarbeitung bis in den DAC-Chip unverändert in ihrer nativen Auflösung übertragen wird. Also eine Datei mit 24/96 wird im kompletten Signalweg nicht verändert. Dies ist die puristischste Art der digitalen Audio-Signalverarbeitung.

Resampling heißt: Das Signal wird entweder durch Upsampling oder Downsampling verändert. Viele Geräte sind in der Lage, Daten mit beispielsweise CD-Qualität auf deutlich höhere Samplingraten upzusampeln. Das sind immer Vielfache der beiden Taktfamilien 44,1 und 48 kHz. Einfaches Upsampling wäre in diesem Beispiel die Erhöhung der Abtastrate auf 88,2 bzw. 96 kHz. Die Signalverarbeitung kann bei höherer Samplingrate präziser arbeiten, aber ein upgesampeltes Signal enthält natürlich nicht mehr Informationen, als das Signal mit der Original-Samplingrate. Upsampling ist entfernt vergleichbar mit dem Hochskalieren von Bildern.

Downsampling ist beispielsweise dann nötig, wenn die Hardware mit höheren Abtastraten nicht arbeiten kann. – Wie im Falle der meisten Apple Audio-Produkte, die auf 44,1 oder 48 kHz limitiert sind. Ein HiRes-File mit 96 oder 192 kHz muss dann entsprechend herunter gerechnet werden. Also kann bei Nutzung solcher Hardware auch niemand von HiRes profitieren. Das ist auch der Grund, warum Apple in einer Fußnote seiner Meldung schreibt: „Hi-Res Lossless erfordert außerdem externe Geräte wie einen USB Digital-Analog-Wandler (DAC).“ Ein beispiel dafür wäre der kürzlich hier vorgestellte iFi Audio ZEN DAC V2, dessen fast identischen Vorgänger ich hier getestet habe.

Hier zwei Signalweg-Analysen aus Roon zur Veranschaulichung:

Der linke Screenshot zeigt einen Streaming/DAC-Kopfhörerverstärker namens Waversa WminiHPA im Roon-Ready-Modus. Das Quellmaterial ist ein lossless in FLAC komprimierter Titel mit 24 Bit Auflösung und 192 kHz Samplingrate. Dieser wird von Roon mittels des hauseigenen Netzwerkprotokolls Roon Advanced Audio Transport (RAAT) per LAN-Kabel zum Gerät geschickt. Im Gerät findet dann ein Upsampling von 192 auf 384 kHz statt, bevor das Signal vom DAC analog gewandelt wird. (Wäre noch ein digitaler EQ oder eine Raumkorrektur im Signalweg, gäbe es weitere Zwischenschritte.) Die kleinen Sternchen dienen als Hinweis auf die Signalqualität. Je heller, desto besser.

Der rechte Screenshot zeigt das selbe Musikstück gespielt über das selbe Gerät, aber angesteuert über AirPlay (ebenfalls via LAN-Kabel). In diesem Fall konvertiert Roon das Signal zunächst ins 64bit Float-Format. Das geschieht, um die maximale Rechengenauigkeit für die nachfolgende Down-Konvertierung der Auflösung und Abtastrate zu nutzen, um Rundungsfehler zu vermeiden. Hier wird die Abtastrate von (geraden) 192 auf (ungerade) 44,1 kHz verringert und zuletzt die Bit-Tiefe auf 16 reduziert, bevor das Signal über das AirPlay-Protokoll ans Gerät geschickt wird.

Diese Beispiele sollen lediglich aufzeigen, dass in einem digitalen Signalweg sehr viel passieren kann, wovon der Nutzer nichts mitbekommt. Und es zeigt, dass es keinen Vorteil bringt, HiRes-Files über AirPlay zu spielen. Noch schlechter wäre es, wenn beispielsweise ein Lightning-Klinken-Adapter im Spiel wäre. Also ein billiger DAC und zwischenzeitliche Konvertierung in die analoge Ebene.

Konkret heißt das: Vor allem wer mobil mit seinem Smartphone Musik konsumiert, für den ist HiRes aus zwei Gründen kaum von Interesse. Erstens weil die Datenraten bei HiRes entsprechend hoch sind (aber lange nicht so hoch wie bei hochauflösendem Videostreaming) und eventuell den mobilen Datenplan zu stark belasten oder weil der Empfang (die Übertragungsbandbreite) dafür nicht ausreicht. Zweitens, weil die Meisten unterwegs Bluetooth-Kopfhörer benutzen, die aus HiRes keinen klanglichen Vorteil generieren können. Auch wer kabelgebundene Kopfhörer an Smart-Devices mit Klinkenbuchse nutzt, kann in den meisten Fällen davon nicht profitieren, weil die verbauten DACs und analogen Ausgangsstufen das nicht hergeben. Manche Audiophile setzen deshalb für den mobilen Musikgenuss spezielle Mobilplayer mit entsprechend hochwertigem DAC und Analogtechnik zusammen mit hochwertigen Kabelkopfhörern ein.

Kurz: HiRes mir Apple-Kopfhörern ist sinnlos und Verschwendung von Bandbreitenressourcen. Die normale lossless-Variante mit CD-Qualität reicht völlig. Ähnliches gilt für alle Apple Lautsprecher wie die Home Pods. Hier ist AirPlay der Flaschenhals und wahrscheinlich auch die DACs in den Geräten. Von dem mechanisch-akustischen Auflösungsvermögen dieser Speaker ganz zu schweigen.

Wer Apple- oder andere Bluetooth-Kopfhörer nutzt, profitiert nicht von HiRes Files.

Natürlich zwingt Apple (wie auch die anderen Anbieter) niemanden, die jeweils höchste Auflösung und Bitrate zu nutzen. Wie es schon länger bei beispielsweise Qobuz möglich ist, wird es auch in der Apple Music App eine Einstellung geben, die immer dann die Auflösung nach Vorgaben des Nutzers reduziert, wenn man im Mobilnetz unterwegs ist. Hier ein Screenshot aus der Qobuz App:


Manko: Keine HiRes-Käufe, keine Aktualisierung über iTunes Match
Songs über iTunes lassen sich nicht in einer Lossless-Version kaufen. Auch eine Aktualisierung bestehender Titel über iTunes Match ist nicht vorgesehen. Hier besteht weiterhin ein großer Vorteil für Qobuz. Mit einem entsprechenden Abo können bei diesem Anbieter auch Alben in HiRes käuflich erworben werden. Und das zu deutlich verminderten Kosten. Allerdings ist die entsprechende Abo-Option „Studio Sublime“ mit 20,83€ im Monat bzw. 240€ im Jahresabo auch doppelt so teuer wie ein Apple-Music-Abo.

Auch eine Aktualisierung bestehender Titel über iTunes Match ist nach unserem derzeitigem Wissensstand nicht vorgesehen.