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Alle drei Gerätetypen sind Bausteine der Signalkette bei der Audioaufnahme und in den meisten Fällen in einem Gerät zusammen verbaut: dem Audio-Interface. Bei den Audio-Interfaces von Premium-Herstellern wie RME, Apogee, Lynx, Antelope oder Universal Audio erfüllen AD- und DA-Wandler sowie die Vorverstärker alle professionellen Ansprüche, die man sich im Tonstudio wünschen kann. Aber selbst bei Audio-Interfaces mit kleinem Preisrahmen ist die Audioqualität heutzutage häufig besser als bei fast allem, was man noch vor 15 Jahren für Geld kaufen konnte.
Bei komplexen und/oder besonders anspruchsvollen („audiophilen“) Setups kann es dennoch ratsam sein, hier getrennte Geräte anzuschaffen. Dabei stellt das Audio-Interface die Verbindung zum Computer bereit, der Digitalwandler reicht Signale zwischen der analogen und der digitalen Welt hin- und her und der Vorverstärker kümmert sich um das Hochverstärken von bspw. Mikrofonsignalen. Häufigster Kaufgrund für separate AD-/DA-Wandler ist die im Studio benötigte Kanalzahl: Einzig Antelope baut Audio-Interfaces mit standardmäßig 32 bzw. sogar 64 Ein- und Ausgängen, mehr als 8 Eingänge sind bei Kombigeräten aber eine Seltenheit und reichen selbst bei einer kleinen Produktion gerade einmal für die Schlagzeugmikrofonierung. Zwar können die meisten dieser Geräte über digitale Schnittstellen wie ADAT erweitert werden, auf mehr als 16 Kanäle kommt man damit aber selten.
Bei den meisten Herstellern braucht man also für eine hohe Kanalzahl zusätzlich zum Audio-Interface weitere Geräte. Ein weiterer Vorteil vom Audio-Interface getrennter Wandler besteht in der Möglichkeit, die Wandler nicht in der Regie, sondern im Aufnahmeraum aufzustellen, sodass der fehleranfällige analoge Signalweg auf ein Minimum verkürzt werden kann.
Um ein analoges Signal zu digitalisieren, braucht man einen Wandler. Diese sind in den meisten Fällen in einem Audio-Interface integriert und bekommen meistens keine besondere Aufmerksamkeit. Dabei ist der Prozess der Umwandlung des Signals genau genommen ein entscheidender Schritt in der Signalkette. Mittlerweile sind die verbauten AD-/DA-Wandler auch im unteren Preissegment namhafter Hersteller von guter Qualität. Für High End-Produktionen sind minderwertige Digitalwandler in alten oder günstigen Geräten aber nach wie vor eine Art Flaschenhals.
Darüber hinaus sind kostengünstige, einfache Konverter analog zu digital oder digital zu analog erhältlich, wenn es beispielsweise darum geht, ohne große Ansprüche ein einfaches Cinch-Signal in ein optisches oder koaxiales S/PDIF-Signal zu digitalisieren, bspw. von der Spielekonsole oder dem Receiver zum Fernseher. Diese sind nicht größer als eine Zigarettenschachtel und erfüllen nur diesen einen Zweck, ermöglichen jedoch eine hörbar bessere Audioqualität als die in vielen Consumer-Produkten verbauten Digitalwandler.
Bevor ein analoges Signal in eine digitale Folge aus Nullen und Einsen übersetzt werden kann, muss es bestimmte Voraussetzungen erfüllen. Zuerst muss der für den Wandlerchip nötige Pegel hergestellt werden. Das übernehmen geeignete Verstärkerschaltungen. Anschließend wird am oberen und unteren Ende des zu wandelnden Frequenzbereiches alles herausgefiltert, was der AD-Wandler nicht verarbeiten kann und zu unerwünschten Signalanteilen führen würde, die im Ausgangsmaterial gar nicht vorhanden sind (Stichwort Anti-Aliasing). Diese rein analog aufgebauten Schaltungsbausteine sind von großer Bedeutung für den Klang eines Wandlers und werden bei namhaften Herstellern mit ganz besonderer Sorgfalt konstruiert.
Den eigentlichen Wandler können wir uns als einen Computerchip vorstellen. Diese Chips werden nur von wenigen Unternehmen weltweit (z. B. Burr Brown, ESS, AKM, Cirrus Logic) hergestellt und häufig sind in Geräten völlig unterschiedlicher Preisklasse Chips desselben Herstellers eingebaut. Dass es trotzdem gewaltige Preisunterschiede zwischen den einzelnen Geräten gibt, liegt darin begründet, dass der eigentliche Aufwand, der bei der Digitalisierung betrieben werden muss, eben gar nicht so viel mit dem Chip selbst zu tun hat: Zunächst ist der Wandlerchip ein empfindliches Bauteil, das sehr genau abgestimmte Bedingungen braucht, um optimal funktionieren zu können. Eine saubere Stromversorgung, eine einwandfreie Signalführung innerhalb des Gerätes und zuallererst ein stabiles Taktsignal sind essenziell für eine fehlerfreie Digitalwandlung. Schließlich muss die analoge Aufbereitung des Signals ebenfalls von höchster Qualität sein, wenn am Digitalausgang ein akkurates Abbild bereitgestellt werden soll. Man kann es sich wie beim Fotografieren vorstellen: Die beste Kamera der Welt nützt nicht viel, wenn das Licht flackert.
Während der Wandlung entscheidet die Abtastrate in Kilohertz (kHz), wie oft das Signal in der Sekunde geprüft und „ins Digitale übersetzt“ wird. Dabei wird zu einem periodisch wiederkehrenden Zeitpunkt ein Schnappschuss (Sample) des Analogsignales gemacht. Daher stammt auch der Begriff „Samplingrate“. Bei der Transformation wiederum in ein analoges Signal findet dieser Vorgang erneut, wenn auch entgegengesetzt, statt. In diesem Fall wird also eine Audiokurve geschrieben, die dann vorerst alles andere als glatt ist, bis sie durch eine Filterung als saubere Kurve geglättet wird. Wichtig zu merken ist, dass die halbe Samplingrate genau der höchsten darstellbaren Frequenz (sog. Nyquist-Frequenz) entspricht. Bei 48 kHz Samplingrate kommen wir demnach bis 24 kHz, also schon über den hörbaren Audiobereich hinaus. Auch wenn Geräte Samplingraten von im High-End-Extremfall bis zu 768k Hz mitbringen, finden Audioproduktionen in den meisten Fällen bei 44,1 oder 48 kHz statt. Damit hat sich – übrigens schon zu CD-Zeiten – ein Kompromiss etabliert, um gleichzeitig eine ausreichend hohe Audioqualität gewährleisten zu können und die dafür nötige Datenmenge nicht zu groß werden zu lassen. Höhere Samplingraten von bspw. 88,2 oder 96 kHz werden nur bei anspruchsvollen Produktionen verwendet und bieten sich auch nur bei entsprechend hochwertigem Digitalequipment an. Wie bei allen Zahlenwerten in der Audiowelt macht also nur eine höhere Abtastrate noch lange keine besser klingende Aufnahme.
Jeder der im Takt der Samplingrate aufgezeichneten Schnappschüsse bildet das Ausgangsmaterial mit einer bestimmten Dynamikauflösung ab. Das heißt: Je größer die Bittiefe ist, desto mehr Lautstärkeschritte können digital erfasst und gespeichert werden, wobei die Abstände zwischen den Lautstärkeschritten mit zunehmender Lautstärke kleiner werden. Ist die Bittiefe gering und das Signal wird nur leise aufgenommen, entsteht ein deutlich hörbares digitales Rauschen. Deshalb war es bei den früher üblichen 16 Bit enorm wichtig, möglichst hoch ausgesteuert, sprich laut, aufzunehmen, um verwertbare Spuren zu erhalten. Mit den heute zum Standard gewordenen 24 Bit spielt dieses Thema eigentlich keine Rolle mehr, weil die Dynamikauflösung auch im unteren Pegelbereich so groß geworden ist, dass kein Rauschen mehr hörbar ist. Üblicherweise wird das Audiosignal in der DAW heute mit komfortablem Head Room bei -18 dBFS eingepegelt. Einige Digitalwandler arbeiten bereits mit 32 Bit, während die meisten DAWs sogar auf 32 Bit Fließkomma oder gar 64 Bit Fließkomma laufen. Um das leidige Thema Bitrauschen muss sich heute eigentlich niemand mehr kümmern.
Als alternative Technologie zum oben beschriebenen Standardformat PCM-Audio mit bspw. 48 kHz/24 Bit gibt es im High End-Bereich das Format DSD-Audio (Direct Stream Digital). Dabei wird mit extrem hohen Abtastraten im ein- bis zweistelligen Megahertzbereich (64- bis 512-Fache von 44,1kHz CD-Qualität) gearbeitet, aber nur mit 1 Bit Dynamikauflösung. Die komplette Audioinformation, die sich aus den Parametern Frequenz und Lautstärke zusammensetzt, wird in eine digitale Wellenform mit in der Frequenz des Originales schwankender Pulsbreite übersetzt und kann theoretisch direkt und ohne DA-Wandlung über einen Lautsprecher wiedergegeben werden. Zur Eliminierung des Quantisierungsrauschens und der Hochfrequenzanteile werden dafür psychoakustische Noise Shaping-Maßnahmen und ein Tiefpassfilter benötigt. Das Format kommt u. a. bei Super Audio CDs (SACD) und einigen High-End-Produktionen zum Einsatz.
High-End-Wandler eignen sich für professionelle Tonstudios, die keine Kompromisse eingehen wollen. Doch hier ist nicht nur der Wandlerchip selbst, sondern auch die weitere Technik innerhalb der Geräte für ein hochwertiges Signal entscheidend, weshalb der höhere Preis gegenüber günstigeren Audio-Interfaces durchaus gerechtfertigt ist. Das Entscheidende sind dabei oft Parameter, die bei einer semiprofessionellen Produktion so gut wie gar keine Rolle spielen: 100%ige Stör- und Ausfallsicherheit (Redundanz bei Netz- u. Audioverbindungen), bestimmte Digitalschnittstellen (MADI, DANTE), besonders umfassende Routing- und Splittingmöglichkeiten, hochpräzise Taktung (Word Clock), audiophile Klangmerkmale (Auflösung, Räumlichkeit) oder eine explizit gewünschte Klangfärbung. Selbst bei den günstigen Interfaces ist die Qualität mittlerweile auf einem Level, um damit professionell zu arbeiten. Um den Digitalwandler selbst als "Flaschenhals" während der Digitalisierung des Signals muss man sich bei aktuellen Geräten in der Regel keine Gedanken mehr machen.
