Was bedeutet 96dB oder 144dB Dynamik?

  • Ersteller notebynote
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Letztendlich geht´s nur darum: Digital ist anders als analog.
Ein aus dem digitalen Raum kommendes Signal unterscheidet sich gegenüber einem aus dem analogen kommenden ausschließlich dadurch, dass dem Ersteren die Höhen oberhalb der Hälfte der Abtastfrequenz fehlen, also z.B. oberhalb 22,05 kHz (vom menschlichen Gehör nicht erfassbar), wenn die Abtastfrequenz 44,1 kHz ist (CD).
Ansonsten kann man unendlich tief hineinzoomen, ohne jemals auf Treppenstufen zu stoßen.

Jedwelche analoge Wellenform bis (in diesem Fall) 22,05 kHz kann digitalisiert werden, und die Ausgabe dieser digitalisierten Form entspricht danach (bei idealen A/D- & D/A-Wandlern) weiter zu 100% der analogen Wellenform. Nicht zu 99,9999999%, sondern zu 100%. Auch bei nicht-idealen Wandlern unterscheidet sich das Signal niemals durch Treppenstufen.
 
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In der Digitaltechnik sagt die Anzahl der Bits etwas über die Feinheit der Stufen aus, in die das abgetastete Signal eingeordnet wird. Je feiner die Stufen sind, umso geringer ist die Abweichung von der Realität, die sich im sog. Quantisierungsrauschen niederschlägt.

Das ist leider falsch, wenn du damit meinst, dass es eine bessere Auflösung gäbe.
Die "Stufen" - oder besser Werte - werden eben nicht feiner abbgebildet, ...
Eben doch.
Der Bereich zwischen 0% und 100% wird mit mehreren Stufen, also feiner, aufgelöst.
Und je feiner man auflöst, desto leiser wird das Quantisierungsrauschen.

6dB pro Bit sowohl bei 16 als auch 24 Bit. In jedem beliebig gewählten Bereich ist die Auflösung exakt identisch. Der Unterschied ist, dass 24 Bit 48dB (6dB*8Bit) mehr Range bietet.

Ich finde es sehr wichtig, dass man hier auch sprachlich genau ist.
Hier gibt es viele, die sonst denken, dass ein in 24bit-Form Signal per se besser klingt als ein 16 Bit Signal (z.B. entsprechend Megapixel bei Kameras oder so). Das ist definitiv nicht der Fall.

Dass das Quantisierungsrauschen leiser ist, liegt an dem Umstand, dass das technisch immer nur das "least significant bit" betrifft. Was dann bei größerer Range schlicht zig dB leiser ist.
 
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Guckt einfach mal hier rein:

https://www.hdm-stuttgart.de/~curdt/_DA-Wandlung.pdf

oder hier:

https://www.uni-ulm.de/fileadmin/we.../oubbati/RobotikWS1113/Folien/ADDAWandler.pdf

Steht ganz klar drin, auch mit Bildern, wie eine DA-Wandlung prinzipienbedingt die Stufen reproduziert. Für Audio-Anwendungen werden dann Techniken wie Tiefpassfilterung und Überabtastung verwendet um die Spuren bzw. Stufenschaltartefakte zu minimieren. Die Stufen sind aber das Wesen der digitalen Welt.

Ja, das ist alles gut und richtig. Und wie gesagt, es gibt bei manch einem DAC, ich sag es nochmal: ein analoges, treppenförmiges Zwischensignal dass danach geglättet wird. Es ist an dieser Stelle richtig und auch anschaulich dass so darzustellen, wenn auch andere Implementierungen existieren wo das so nie aussieht.

Es geht, wie ich vorher schonmal versucht habe anzudeuten, ob man das Signal das im Rechner ist und dort verarbeitet wird als treppenförmig darstellt oder so denkt - und das ist einfach falsch und kontraproduktiv. Das Signal will so keiner haben und deswegen gibt es das auch nirgends außer als Zwischenprodukt.

Das ist so als würde man sagen: mein Auto fährt mit toten Dinosauriern! Ja, irgendwie schon, der Benzin oder Diesel den du reintankst war vielleicht mal vor paar Millionen Jahren sowas, aber davon zu abstrahieren ist äußerst sinnvoll wenn man nur über Benzin oder Diesel reden will.

Das wir von den Darstellungen in Speicherzellen, auf den Bussen etc. im PC dabei völlig abstrahieren ist doch auch klar, oder? Hab ich vorehr schonmal versucht auszudrücken.
 
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Die Stufen entstehen irgendwann mal zwischendrin bei einer wandlung mal als zwischenschritt, kommen aber nicht aus den spezifika der gespeicherten datei, auch nicht bei deren bearbeitung innerhalb der software. Eine treppenform ist ja durch die breite der treppe bestimmt. Die bestimmt sich aber eben nicht aus dem signal sondern der zugeordneten samplerate, die für die interne Verarbeitung dann erstmal weniger relevant wird. Eine audiodatei und auch ein audiodatenstream besteht aus werten die messpunkten zugeordnet sind und dem takt der messpunkte. Also keine Stufen.
 
6dB pro Bit sowohl bei 16 als auch 24 Bit. In jedem beliebig gewählten Bereich ist die Auflösung exakt identisch. Der Unterschied ist, dass 24 Bit 48dB (6dB*8Bit) mehr Range bietet.
Du scheinst hier ein Verständnisproblem (oder ein Erklärungsproblem) zu haben.

6dB pro Bit. Ja.
Wie du daraus auf "In jedem beliebig gewählten Bereich ist die Auflösung exakt identisch." kommst, ist mir jedoch schleierhaft.
Diese Aussage ist schlicht falsch.

Die Aussage zum Quantisierungsrauschen stimmt wiederum.
Deshalb verstehe ich auch nicht, wieso du in diesem Punkt @bluebell widersprochen hast.
 
6dB pro Bit. Ja.
Wie du daraus auf "In jedem beliebig gewählten Bereich ist die Auflösung exakt identisch." kommst, ist mir jedoch schleierhaft.
Diese Aussage ist schlicht falsch.

Dynamik-Bereich, um das zu konkretisieren.
In dem, was in den lautesten 96dB eines Signals passiert, unterscheiden sich 16 und 24 Bit nicht.
Mehr wollte ich gar nicht sagen.
Alles, was leiser als 96dB unter Vollaussteuerung ist, kann 16 Bit nicht abbilden, 24 Bit dagegen schon.
 
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Die ganze Geschichte ist eine Prozesskette und es interessiert im Grunde doch nicht wirklich, an welcher Stelle sich für mich ungültige und für mich nicht zutreffende Umstände einstellen.
Am Schluss, wenn der Prozess sein Ende findet, erhalte ich ein gültiges Ergebnis.

Als Analogie, kann ich einen 4-Zylinder Reihenmotor im Geiste zerfetzen, der aber prozessual lediglich eine fortgesetzte Anreihung von Explosionen produziert, was aber am Ende in eine gewünschte, kontinuierliche Drehbewegung der Antriebsreifen mündet.

Wenn ich also nur das Teilwerk Verbrennungsmotor betrachte, muss ich mich halt innerhalb dieses Tunnelblickes mit dessen Resultaten begnügen :)
Das betrachten einer Explosionszeichnung ist auch nur eine Visualisierungshilfe und stellt nicht die Funkion per se dar.

In der Atomphysik gab/gibt es das Schalenmodell der Elektonenhülle um den Kern, aber tatsächlich gibt es keine Elektronenschalen als solches.
Es ist nur ein Anschauungsmodell...
 
In dem, was in den lautesten 96dB eines Signals passiert, unterscheiden sich 16 und 24 Bit nicht.
Mehr wollte ich gar nicht sagen.
Ist aber immer noch falsch.
Es sei denn, du pegelst das Signal in einer 24Bit-Umgebung so weit runter, daß nur noch 16 Bits genutzt werden.

Bei realistischer Aussteuerung jedoch ist das 24Bit Signal besser aufgelöst als das 16Bit Signal.
Und wenn du dir die lautesten Stellen anguckst, ist das immer noch so.
 
@Kuno
Mmh, wieso habe ich das Gefühl, dass du mich absichtlich mißverstehst?
Eine höhere Auflösung wäre doch z.B. 3dB pro Bit. Es sind aber immer und überall 6dB pro Bit, was du ja selbst offensichtlich weißt und bestätigt hast. Und dass ich darauf abziele, habe ich doch recht klar gemacht.
 
Diese Äquivalenz von 1Bit = 6dB bezieht sich auf den Rauschabstand im digitalen Bereich ... den Abstand von Maximal-Aussteuerung zu Quantisierungsrauschen.
Deshalb gibt es auch keine "Auflösung" von 6dB pro Bit.

Es gibt eher eine Auflösung von Bit pro dB.
Aber die ist eben nicht immer gleich.
 
die samples werden als punkte abgelegt, ja.

da aber JEDES digitale system mit einer taktung arbeitet. bleibt der zustand eines samples bis zum nächsten takt bestehen. es kann gar nicht anders sein. :p

interpolieren kann er maximal in seiner taktrate aber das was rauskommt aus dem digitalsystem ist immer eine treppe. diese wird im analoganteil des wandlers geglättet.

mag sein dass der typ ogg vorbis mitentwickelt hat. ein troll isser trotzdem XD
 
Ok, das was du mit Phase bezeichnest würde ich mit "voller Schwingung", oder Periode bezeichnen. Phase ist da ein sehr missverständlicher Begriff würd ich sagen.

Aber die Diskussion um Oszis-Einstellungen ist doch völlig irrelevant hier. Wieso versteifst du dich so darauf und beschränkst dich auf das wesentliche in seiner Aussage im Video: es kommt nach dem DA Wandler wieder ein schöner glatter Sinus mit derselben Frequenz wie am Eingang anliegt raus, solange man unterhalb der Nyquistfrequenz, also bandlimitiert bleibt.

Ja Periode heisst es glaub eher.

Zweiteres ist genau mein Kritikpunkt, das an dieser Stelle nicht erwähnt zu haben. Er hat ja gesagt iwie, er hätte die auflösung stark reduziert, auf 3 Bit (?) dann pumpt er da jenseits frequenzen rein. An dieser stelle hätte er auf die nyqestfreq eingehen sollen, anstatt sein doofes blümchenbild zu bringen, das total irreführend ist.

Wie gesagt, der Beweis, dass das digitalsystem gar nichts anderes ausspucken kann, als eine Treppe ist die Tatsache der zeitdiskreten Taktung jededes digitalsystems. Selbst bei interpolation werden im Digitalsystem keine "schrägen" geraden zwischen den samplepunkten generiert, sondern eine Treppe, die feiner aufgelöst ist als das urprungssignal.

Wann ist die Punktdarstellung korrekt?

Wenn man visualisiert, wie die samplepunkte im zeit/amplitude modell abgelegt sind, ist die treppendarstellung nicht korrekt. Da sind es einzelne samplepunkte.

Wann ist die Treppendarstellung korrekt?

Wenn man aber den ausgang des digitalanteils eines da wandlers, mit zero order hold, ohne glättung, dann visualsiert ist die treppendarstellung die richtige.

Wann ist die interpolierte Darstellung korrekt?

Visualisiert man den analog ausgang eines entsprechenden da wandlers, ist die darstellung als samplepunkte mit interpolierten geraden dazwischen die richtige.

Wann ist die Kurvedarstellung korrekt?

Der Analogpart moderner da wandler schwingt wohl. (Daher die Problematik mit den IntersamplePeaks) Da sind es dann kurven zwischen den samplepunkten. Aber ein gitter drunterzulegen das die samplezustände visualisiert ist bestimmt nicht verkehrt.

=> Alle darstellungen sind korrekt, sie kennzeichnen nur verschiedene stufen der da wandlung.

(Damit sollte doch jetzt echt jeder leben können)
 
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Da die Treppenvariante für keinen von Relevanz ist kann man sie auch einfach weglassen.
 
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Ich bin ganz dankbar dafür, dass DAWs nicht die Kurvenform visualiseren, sondern punkte, treppen oder interpolierte.

Dann haben die GUI-Entwickler zeit für sinnvollere aufgaben und meine CPU kann sich um die Plugins kümmern anstatt um eine sehr teure berechnung der kurvenform.
 
Zusammenfassend kann man wohl sagen dass die Aussage "es gibt keine Treppen in der digitalen Welt" totaler Bullshit ist.
 
Zusammenfassend kann man wohl sagen dass die Aussage "es gibt keine Treppen in der digitalen Welt" totaler Bullshit ist.

“Totaler Bullshit“ ist schwer übertrieben. Es gibt sie aber sie hat für die allermeisten keine Relevanz und ist schwer missverständlich.
 
Zusammenfassend kann man wohl sagen dass die Aussage "es gibt Treppen in der digitalen Welt" totaler Bullshit ist.
 
In der Atomphysik gab/gibt es das Schalenmodell der Elektonenhülle um den Kern, aber tatsächlich gibt es keine Elektronenschalen als solches.
Es ist nur ein Anschauungsmodell...
Genauso wie die Treppendarstellung in digitalen Audiomodellen.
Leider hält sich dieses frühzeitliche und dadurch falsche Anschauungsmodell leider sehr lange und impliziert Fehldiagnosen. ;)

Noch mal: Ein Sample beschreibt in der digitalen Welt einen Annäherungspunkt der analogen Welle.
Es ist ein Punkt und keine Strecke. Ein Punkt hat keine dimensionale Ausdehnung. Auch keine zeitliche.

Punkt!
 

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