Systemdynamik der CD tatsächlich ausnutzbar?

Burkie

Burkie

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Hallo,

angeregt durch einige Technik-Threads der letzten Zeit bin ich am Grübeln, wie und ob man die Systemdynamik (Systemrauschabstand) einer [g=420]CD[/g] (16Bit) mit Musikaufnahmen, bei denen Mikrophone im Spiel waren, überhaupt ausnutzen könnte.

16Bit-PCM hat einen System-Rauschabstand von etwa 96dB. Ein Nutzsignal, welches auf 16Bit vollausgesteuert wird (lauteste Peaks gerade bei, niemals größer als 0dBFS), wird durch die digitale Speicherung mit einem Rauschen von etwa -96dB versehen (Quantisierungsrauschen).

Nutzsignale von Mikrophonen haben meist ein schlechteres Rauschverhalten: Die technischen Daten etwa der Neumann-Mikrophone geben ein Eigenrauschen von etwa 14dB(A) an, und einen Rauschabstand von etwa 70dB, bezogen auf den Bezugsschalldruckpegel von 94dBSPL. (Einzig die neuesten digitalen Mikrophone von Neumann zum Stückpreis von etwa 5000€ für ein vollständiges System kommen auf ein Eigenrauschen von etwa 6dB.)

Ist also der Schalldruckpegel am Ort der Kapsel 94dBSPL, so bekommt man etwa 70dB Rauschabstand hin. (Zum Vergleich und zum Einschätzen der Lautstärken: http://www.sengpielaudio.com/TabelleDerSchallpegel.htm . Lautes Schreien aus etwa 1m Entfernung macht etwa 95dBSPL.)

Akustische Instrumente wie etwa mit den Fingern gezupfte [g=422]Gitarre[/g] dürften bei weitem nicht an diese Schalldruckpegel herankommen.

Musiziert nun etwa ein Folk-Essemble, ein Liedermacher oder eine kleine Jazzband in musikalisch sinnvoller Lautstärke, dürften Schalldruckpegel von 94dBSPL kaum erreicht werden, eher vieleicht so um die 60 bis 70 dbSPL aus einer Entfernung, bei der der Zuhörer die einzelnen Instrumente zum Gesamtklang verschmolzen hört. Ein übliches Mikrophon an diesem Ort bekommt nun also etwa 60 bis 70dBSPL ab, gibt dem Nutzsignal nun aber selber noch ein Eigenrauschen, welches einem Schalldruckpegel von etwa 14dB(A) entspricht, hinzu. (Unbewertet dürften es je nachdem vieleicht 6 bis 10dB mehr sein.)

Somit kann eine solche Aufnahme am ausgang des Mikrophones nur einen Rauschabstand von etwa (65dB-14dB) rund 50dB(A) haben können.

Dickreiter empfielt in seinem Tonstudio-Technik-Handbuch eine digitale Aussteuerung auf -18dBFS (bei Aufnahmen). Der Schalldruckpegel der Band von etwa 65dBSPL wird also auf -18dBFS ausgesteuert; das Mikrophonrauschen liegt dann 50dB darunter, also bei rund -70dBFS. Die restlichen 24dB (etwa 3Bit) Systemdynamik von linear 16Bit-PCM bleiben dann dazu übrig, das Mikrophonrauschen zu speichern.

Nach diesem Beispiel reicht also ein 16-[g=395]Bit[/g]-PCM-System völlig aus, um eine Live-Aufnahme einer kleinen Band in voller [g=4]Dynamik[/g] zu erfassen. (Hinzu kommt, dass das Mikrophonrauschen eine Art natürliches Ditherrauschen bereitstellt, um den Quantisierungsfehler in ein Quantisierungsrauschen zu transformieren.)

Nun könnte man dazu übergehen, mit vielen Mikrophonen abzunehmen, und dazu jeweils sehr nahe an die Instrumente herangehen, um an den Mikrophonen höheren Pegel zu bekommen. Nach senpielaudio.com erhöht die Halbierung des Abstands zur Schallquelle (im Freifeld!) den Schalldruckpegel um 6dB. Geht man von einem ursprünglichen Abstand von etwa 2 Metern aus, könnte man, wenn man nun auf 50 bis 25cm herangeht, etwa 12 bis 18dB Schalldruckpegel gewinnen (Freifeld!). (Bleiben immer noch 6dB bis zum "Floor" einer [g=420]CD[/g].) Dazu müsste man aber nun jedem Instrument ein eigenes Mikrophon spendieren, weil sich aus so kurzer Entfernung zu einem Instrument der Sound nicht mehr "mischt".

Nach Dickreiter erhöht sich aber das Grundrauschen mit jedem Mikrophonkanal um 3dB im Mix! Man gewinnt also nur etwa die Hälfte, also nur etwa 6 bis 9dB, oder je nach Spurenzahl noch weniger!

Hinzu kommt, dass nahe Mikrophonabnahmen klangästhetisch anders sind als Mikrophonabnahmen aus etwa größerer Entfernung.


Bei Produktionen nimmt man nun zwar mit 24Bit auf, das Konsumentenformat bleibt aber weiterhin 16Bit. Um tatsächlich die Systemdynamik von etwa 96dB der [g=420]CD[/g] unter Berücksichtigung des Eigenrauschens der Mikrophone zu sprengen, müsste man Schalldruckpegel von etwa 100dBSPL oder mehr (bei mehreren Spuren) aufnehmen.

Gibt es solche Aufnahmen? Bei denen auf der [g=420]CD[/g] wenigstens meßtechnisch oder theoretisch mehr Rauschen vorhanden ist als auf dem Original-Mix?

Wo liegt mein Denkfehler?

MfG
 
Du vergisst, das [g=4]Dynamik[/g] auch am Fader gemacht werden kann.
Der Rauschpegel eines Mikrofons sagt allein nichts über den Dynamikumfang eines Mixes aus.

Ich brauch doch nur ein Signal ein oder aublenden, und schon kann ich die 96 dB Grenze sprengen...

Jeder Fade-Out z.B. ist somit bei 16 [g=395]bit[/g] weniger hochaufgelöst als bei 24bit.

Dafür gibts dann Dither, weil die Signale selbst ja gar nicht mehr rauschen können wenn der Fader komplett runtergezogen ist....

Oder aber ich hab dich jetzt komplett falsch verstanden...
 
Hallo,

das trifft zu beim Ausblenden am Ende des Stückes, wenn alle Fader (oder der Masterfader) runtergezogen werden.

Darauf kommt es mir aber jetzt nicht an. Es geht mir um den Rauschabstand innerhalb des Stückes.

Im Stück schiebt man zwar auch noch die Fader hin und her, und auch den einen Fader mal ganz runter, aber wenigstens ein paar Fader bleiben noch oben. Und die Signale dieser Fader haben dann bloß noch (wie aus dem Beispiel beschrieben) etwa 50 bis 60dB Rauschabstand. Die Gesamtaufnahme kann dann nicht mehr haben, oder etwa doch?

Dass etwa breitbandige Signale innerhalb des Stückes so einiges an Rauschen zumaskieren und gehörmässig überdecken, ist jetzt nicht die Frage.

MfG
 
-----------------Im Stück schiebt man zwar auch noch die Fader hin und her, und auch den einen Fader mal ganz runter, aber wenigstens ein paar Fader bleiben noch oben. Und die Signale dieser Fader haben dann bloß noch (wie aus dem Beispiel beschrieben) etwa 50 bis 60dB Rauschabstand. Die Gesamtaufnahme kann dann nicht mehr haben, oder etwa doch?
---------------------

Eigentlich schon.
Ein blödes Beispiel:
Nimm z.B.eine gegatete Sn mit 0,0 dB fS [g=357]Peak[/g] und misch einen 1kHz Sinuston mit meinetwegen -100dB fS dazu. Immer wenn das Gate komplett zu ist, kommt der Piepton durch. Schon hast du 100dB Dynamikumfang.
Auf [g=420]CD[/g] unmöglich, mit 24 [g=395]bit[/g] geht das.


Das ist in der Praxis allerdings unrelevant...
 
Hallo,

allerdings, so klappt es nicht. Denn wann macht das [g=82]Noise-Gate[/g] zu? Während die Snare spielt, also das [g=82]Noise-Gate[/g] offen ist, hat Du bloß den Rauschabstand, den das [g=149]Snare[/g]-Mikro liefert.

OK, die [g=149]Snare[/g] sei sehr nahe mikrophoniert und geschlagen, dann macht der Spitzenpegel vieleicht etwa 130dBSPL aus. Dann brauchst Du aber auch kein [g=82]Noise-Gate[/g].

Mir geht es nun auch eher um praxisrelevante Musikaufnahmen. Etwa Paradidles auf der [g=149]Snare[/g] aus nächster Nähe abgenommen könnten die Systemdynamik der [g=420]CD[/g] sprengen, hast recht.

Andererseits, kommen dazu nun noch etwa Klavier/Piano oder (Pop)-Gesangsstimme, sieht die Sache womöglich wieder anders aus.

MfG
 
Hallo!

94 dB sind keineswegs ein äußerst hoher Schalldruck. Insbesondere bei tiefen Frequenzen und Transienten erzeugt z.B. ein Orchester erheblich höhere Schalldrücke (hierfür ist auch keine große Energie erforderlich), die jedoch gehörmäßig nicht als "deutlich lauter" wahrgenommen werden, aber trotzdem von den Mikrofonen verzerrungsfrei übertragen werden sollen. Die meisten Pegelangaben von Geräuschquellen in Tabellen etc. beziehen sich aber auf A-Bewertung und lange Zeitkonstanten und lassen sich daher nicht für Maximalpegelabschätzungen verwenden.
Außerdem benötigt man bei digitalen Medien immer einen etwas größeren Abstand zum Grundrauschen als bei analogen, da Quantisierungsrauschen durch die Korrelation zum Nutzsignal auffälliger und störender ist als unkorreliertes Rauschen.

Nils
 
Hallo,

auf welche Schalldruck-Spitzenpegel kommt denn ein Orchester?

Dass A-Bewertung und lange Integrationszeit nicht angebracht sind, um digitale Übersteuerungen auszurechnen oder abzuschätzen, ist mir auch klar.

Welche Schalldruck-Spitzenpegel ereichen denn kleine Ensembles wie etwa kleine Jazzbands, oder Liedermacher-Folk-Ensembles? (Ohne zusätzliche elektrische Verstärkung.) Oder etwa, Pop-Bands?

MfG
 
Burkie schrieb:
Hallo,

angeregt durch einige Technik-Threads der letzten Zeit bin ich am Grübeln, wie und ob man die Systemdynamik (Systemrauschabstand) einer [g=420]CD[/g] (16Bit) mit Musikaufnahmen, bei denen Mikrophone im Spiel waren, überhaupt ausnutzen könnte.

MfG

ich versteh die Frage nicht so wirklich ... :)

Das leiseste Signal soll noch genügend SNR haben. D.h. in der Klassik will man sehr leise Passagen noch mit 60 dB SNR und besser wiedergeben. Nach Gefühl würde ich sagen, daß da die [g=420]CD[/g] gerade gut genug ist, damit Quantisierungsrauschen nicht in die Größenordnung des thermischen Rauschens der Mikrophone kommt, so solls aber auch sein. Das Quantisierungsrauschen sollte dann mindestens 10 dB unterhalb des thermischen liegen.
 
ausnutzbar auf jeden fall .. alleine wenn man ein signal mit
- 24db im mix dazufährt und das signal ein SNR von 70db hast biste im grenzbereich ;) und -24db im mix nichtmal soo selten.


ob man die 16bit HÖREN kann liegt für mich in einer anderen liga. 16db sind wie schon gesagt 96db [g=4]dynamik[/g] d.h. wenn man von einem sehr leisen ort ausgeht: z.b. ca 24db, was schon seehr leise ist, in einer normalen wohnung herrschen deutlich mehr, muss man ja die anlage auf über 120db aufdrehn damit die leiseste darstellbare stelle einer [g=420]cd[/g] grade nicht mehr im grund"lärm" untergeht ^^
 
Hallo,

wenn das Signal mit -24dB im Mix dazu kommt, dann benötigt man ja im gesamten Mix noch ein Signal, welches in den Peaks bis knapp auf 0dBFS kommt, sonst ist die [g=420]CD[/g] zu niedrig ausgepegelt. Dieses 0dBFS-Signal benötigt also ein SNR von etwa 96dB. Falls nicht, dominiert ja das Rauschen dieses Signals.

Praktisch ist die Überlegung ohnehin nicht so relevant, wie Du ja schon erklärt hast.

Allerdings versucht die Industrie ja seit einiger Zeit neue digitale Formate, etwa 24Bit/48kHz, oder DSD einzuführen. Diese Formate halte ich für noch unsinniger...

Die berühmte Dire Straits-[g=420]CD[/g] "Brothers in Arms" ist digital in 16Bit aufgenommen worden. Gibt es da hörbares Quantisierungsrauschen? Eine Jubiläums-Ausgabe dieses Albums gibt es in 24Bit/48kHz. Sehr sinnig...

MfG
 
-HP- schrieb:
Ich versteh die Frage nicht so wirklich ... :)

Das leiseste Signal soll noch genügend SNR haben. D.h. in der Klassik will man sehr leise Passagen noch mit 60 dB SNR und besser wiedergeben. Nach Gefühl würde ich sagen, daß da die [g=420]CD[/g] gerade gut genug ist, damit Quantisierungsrauschen nicht in die Größenordnung des thermischen Rauschens der Mikrophone kommt, so solls aber auch sein. Das Quantisierungsrauschen sollte dann mindestens 10 dB unterhalb des thermischen liegen.

So sollte es sein, aber was machst Du, wenn der [g=107]Schall[/g] schon zu leise war? Gängige Studiomikrophone machen ein Rauschen, welches einem Schalldruckpegel von etwa 14dB A-bewertet entspricht. Um nun einen Rauschabstand von 60dB zu erhalten, muß die Musik doch einen Schalldruckpegel von etwa 74dB machen.

MfG
 
-------------So sollte es sein, aber was machst Du, wenn der [g=107]Schall[/g] schon zu leise war? Gängige Studiomikrophone machen ein Rauschen, welches einem Schalldruckpegel von etwa 14dB A-bewertet entspricht. Um nun einen Rauschabstand von 60dB zu erhalten, muß die Musik doch einen Schalldruckpegel von etwa 74dB machen.

MfG-----------------


Mach nen Denoiser drauf wenns dich stört.

Oder dreh die Höhen raus :)
(Alter Trick von früher aus meinen 4 Spur Zeiten, bei der Aufnahme Höhen rein, beim Mix wieder raus, Noisereduction für Arme, vorrausgesetzt der EQ rauscht nicht...)

Wo steht, das man immer 60 dB Rauschabstand haben muss?

Jahrzehnte lang wurde so aufgenommen.
Ne analoge Bandmaschine hat auch nen kleineren Dynamikbereich als 16bit.
Und wenns etwas rauscht, was solls....
Man hat ja auch noch Fader, Gates, Expander, Denoiser, das Scheren-Tool, und zu analogen Zeiten Dolby Noise Reduction.


Was hat also der Mikrofonrauschabstand mit dem was du am Ende im Mix hörst direkt zu tun?
Die Signale werden doch eh noch gepegelt, Effektiert, EQd, Komprimiert, und saubergeschnitten oder was auch immer.
 
Hallo!
habe gerade kurz einmal eine Orchesteraufnahme (Strauß, Don Juan) angeschaut und zurückgerechnet: müßten ca. 116 dB [g=357]Peak[/g] gewesen sein (am Hauptmikrofon).

Nils
 
NoKi schrieb:
...müßten ca. 116 dB [g=357]Peak[/g] gewesen sein (am Hauptmikrofon).

Und was war der Grundgeraeuschpegel des Orchesters?
 
Was hat also der Mikrofonrauschabstand mit dem was du am Ende im Mix hörst direkt zu tun?
Die Signale werden doch eh noch gepegelt, Effektiert, EQd, Komprimiert, und saubergeschnitten oder was auch immer.

Wohl 'ne ganze Menge! Rauschen auf einer Spur bekommt man mit Kompression o.ä. doch wohl nicht weg, oder?

MfG
 
Aber sie werden verdeckt bzw. ueberlagert.
 
NoKi schrieb:
Hallo!
habe gerade kurz einmal eine Orchesteraufnahme (Strauß, Don Juan) angeschaut und zurückgerechnet: müßten ca. 116 dB [g=357]Peak[/g] gewesen sein (am Hauptmikrofon).

Nils

Hallo, danke für die Info. Welche Entfernung war das? Weist Du auch, welchen Schalldruckpegel (im Mittel, und [g=357]Peak[/g]) denn kleine Ensembles, etwa kleine Jazz- oder Folkbands machen?

MfG
 
Sorry, muß mich korrigieren bitte 12 dB abziehen (hatte Bezugspegel des Wandlers falsch berücksichtigt). [g=357]Peak[/g] lag also bei 104 dB.

Zum Grundgeräusch: schwer zu sagen, sehr schwankend da mit Publikum (husten, knarzen...). Mehr als 40 dB RMS immer.

Nils
 
NoKi schrieb:
Zum Grundgeräusch: schwer zu sagen, sehr schwankend da mit Publikum (husten, knarzen...). Mehr als 40 dB RMS immer.

Selbst wenn kein Publikum dabei gewesen waere haette die "Grundunruhe" der Musiker das Grundrauschen ueberdeckt.
 

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