Information ausblenden

1Bit Sigma-Delta vs. 8Bit Wandler

Dieses Thema im Forum "Audio-Interfaces & Soundkarten" wurde erstellt von Suppenhuhn, 03.05.06.

Status des Themas:
Beachte, dass dieses Thema älter als ein Jahr ist! Möglicherweise ist es sinnvoller, einen neuen Thread zu erstellen.
  1. Suppenhuhn

    Suppenhuhn Themenersteller

    Registriert seit:
    19.09.04
    Punkte:
    153
    153
    Hallo Leute, ich habe mich in letzter Zeit etwas mit DAC/ADC beschäftigt. Jetzt hab ich hier ein altes Clarion Autoradio das damals ganz Stolz seinen 8Bit D/A Wandler angepriesen hatte. Ich nehme mal an das es sich hierbei um 2x 8Bit Wandler handelt um auf die 16Bit Wortbreite der Audio CD zu kommen.
    Jetzt würde mich nur interessieren ob diese Wandler klanglich einen Vorteil gegenüber den Sigma-Delta 1Bit Wandlern bieten, da diese heutzutage ja so gut wie überall verbaut werden.
    Hat da jemand Erfahrung?

    thx mike
     
    Suppenhuhn, 03.05.06
    #1
  2. zoundmacheen

    zoundmacheen

    Registriert seit:
    17.01.05
    Punkte:
    2.115
    2115
    Lies mal die Technischen Eigenschaften von billigen Autoradios, da steht was von 1-Bit-Abtastwandler. Dabei geht's nur um die "Pits" and "Lands" einer CD.
    Ich vermute, dass ein Abtastwandler mit 8 Bit besser ausliest, ob das aktuelle Bit auf der CD nun ein Pit oder ein Land ist. Evt. kann er sich durch geschickte Programmierung "kalibrieren" (d.h. Wo bei der eingelegten CD die Schwelle zwischen Pit und Land ist...), das würde bedeuten, dass das Gerät mit viel höherer Sicherheit CD-Rs auslesen könnte.

    BTW: Falls die Begriffe "Pit" und "Land" unklar sein sollten, musste einfach mal auf www.wikipedia.de gucken oder mit google suchen...
    LINK
     
    zoundmacheen, 03.05.06
    #2
  3. clubbie

    clubbie

    Registriert seit:
    25.11.05
    Punkte:
    826
    826
    Sorry das ist so eigentlich quatsch.
    Das hat nichts mit den Pits und Lands von der CD zu tun. In den Pits und Lands stehen digitale informatione die erstmal roh betrachtet nichts mit einem Audiosignal zu tun haben, da in den Daten auf der CD auch noch informationen für die Fehlerkorrektur vorhanden sind (EFM + CIRC)

    Ein 1Bit Wandler arbeite im normalfall mindestens so gut wie ein 8Bit Wandler und oft auch noch besser.
    Es hat schon seinen Grund warum sich 1Bit Wandler durchgesetzt haben.

    Bei den "alten" Wandler wird die Anzahl der Bits gebraucht um die Amplitude darzustellen. Je mehr Bits desto höhere Amplituden genauigkeit. Das hat aber leider technische Grenzen, die ich jetzt hier nicht genauer erläutern möchte.

    Bei den neuen Wandlern geht man hier einen anderen Weg. Die Qualitätsteigerung wird nicht über eine höhere Anzahl an Bits gewonnen sondern über eine höhere Frequenz der Abtastung. Und bei genügend hoher Frequenz (zB 256fache Abtastfrequenz für ürsprüngliche 8Bit Wandler genauigkeit) reicht dann auch ein einzelnes Bit aus um ein Signal ausreichend darzustellen.

    Die ganze technik nennt man PulsWeitenModulation kurz PWM.
    check hierzu: http://de.wikipedia.org/wiki/PWM

    Falls noch fragen sind wie so ein Wandler funzt oder wie ein CD-Player die Daten verwurstelt damit Musik rauskommt.... einfach fragen *g*

    Greetz clubbie
     
    clubbie, 05.05.06
    #3
  4. jambus

    jambus

    Registriert seit:
    21.12.05
    Punkte:
    798
    798
    das angebot nehmen ich gerne an ;)

    Wenn ich das was du oben gesagt hast auf den wandler einer soundkarte übertrage heisst das dass man bei einer eingestelleten abtastfrequenz von sagen wir mal 96 Khz eigentlich ohne bedenken mit 16bit aufmehmen kann?

    und:
    gehst du hier davon aus dass die abtastfrequenz beim 1bit wandler höher ist oder welche erklärung gibt es sonst dafür?
    danke

    edit: oder lässt sich das alles von einem DA auf einen AD wandler nicht so ohne weiteres übertragen? Wenn ich mit überlege dass ich bei 24 bit einen grösseren headroom von 48db für die aufnahme habe dann kommt nach deiner erklärung oben leichte verwirrung auf.
     
    jambus, 05.05.06
    #4
  5. clubbie

    clubbie

    Registriert seit:
    25.11.05
    Punkte:
    826
    826
    Okay dann versuch ich hier mal bissl licht in die sache zu bringen.
    Die Abtastfrequenz die du bei der aufnahme einstellen kannst ist nicht direkt die des 1Bit wandlers, sondern der 1Bit Wandler ist um ein Vielfaches schneller (je nach genauigkeit).

    Du willst ein Signal mit 96Khz Abtastung und dabei eine Amplituden genauigkeit von 16bit.
    Wenn du einen "alten" Wandler hat, dann muss der 2 x8Bit können bei einer Abtastung von 96kHz -> sollte kein Problem sein.

    Für dein Signal arbeitet der 1Bit Wandler mit 96kHz x 256 (für die 8Bit pro Kanal). Dh der 1Bit Wandler arbeitet viel viel schneller als 96kHz, da er bei einer Freq von 96kHz nur 1Bit genauigkeit erreichen würde. Er kompensiert sozusagen die geringere Amplitudengenauigkeit durch eine höhere abtastung (oversampling).

    Im grunde berechnet er aus einem Signal mit 1Bit Amplitude und einer 256fach größeren Frequenz ein signal mit 8Bit und "einfacher" Frequenz.

    Man könnte auch zB ein 2Bit Wandler nehmen und um 128 "oversampeln", nur ist das mit dem "oversampeln" technisch leichter zu realisieren.

    Um nochmal auf deine Frage zurück zukommen:
    Du kannst ein Signal mit 16Bit und 96kHz aufnehmen und hast dann ein Signal welches ca alle µsec ein Amplitudenwert von 16 Bit genauigkeit aufweist. Ob das nun das ist was du für deine Aufnahme willst, musst du selbst entscheiden.
    Aber erst durch die technik des digitalen oversampling ist es überhaupt möglich ein Signal mit 24Bit Amplituden genauigkeit aufzunehmen bzw abzuspielen.

    Ach ja und es lässt sich von einem DA zu einem AD wandler übertragen, ist zwar technisch etwas anders aufgebaut, aber das prinzip passt.

    Hoffe geholfen zu haben...
    ;)

    hatte auch mal so nen schickes bildchen auf dem man schön erkennen konnte was PWM ist. Weiß nur nit wie ich das hier uppen kann. :roll:


    EDIT:
    btw ich glaub ich hau mich jetzt mal aufs ohr hehe
     
    clubbie, 06.05.06
    #5
  6. jambus

    jambus

    Registriert seit:
    21.12.05
    Punkte:
    798
    798
    danke für die erklärung, werd sie mir morgen reinziehen...

    das bild hätte ich auch noch gern ;)
    -www.gwebspace.de
    -dort lädst du dein bild hoch
    -beim schreiben eines threads klickst du auf IMG und trägst dort den pfad ein den gwebspace dir für das bild ausspuckt

    edit:
    jetzt wird einiges klarer und ich habe mein altes weltbild wieder zurück
     
    jambus, 06.05.06
    #6
  7. fmo

    fmo

    Registriert seit:
    14.12.04
    Punkte:
    13.151
    13151
    Ein 1 Bit Sigma/Delta Wandler erreicht technisch gesehen etwa die Dynamik einer
    18 Bit Aufnahme.

    Diese 1 Bit und die 8 Bit und die 16 Bit lassen sich überhauptnicht miteinander vergleichen, weil der Wandlung hier völlig unterschiedliche Verfahren zugrundeliegen.


    1 Bit Sigma/Delta ist auf jeden Fall besser als 8 Bit , und auch besser als 16 Bit.

    Der TASCAM DA 30 DAT-Recorder war und ist ein sehr bekanntes Gerät,
    welches diese Technik verwendet.
     
    fmo, 06.05.06
    #7
  8. clubbie

    clubbie

    Registriert seit:
    25.11.05
    Punkte:
    826
    826
    Die Qualität des 1Bit Wandlers hängt im Grunde nur noch vom maximalen Oversampling und den verwendeten Bauteile ab. Dh nicht jeder 1Bit Sigma/Delta Wandler erreicht die Dynamik einer 18Bit aufnahme, aber schon die meisten.
    Ein 25€ mp3 stick/player braucht nicht dringend 18Bit Dynamik.
    Im recording bereich werden natürlich qualitativ hochwertigere Bauteile verwendet und somit ist wohl jeder halbwegs aktuelle 1Bit Sigma/Delta Wandler besser als die alten herkömmlichen Wandler.

    PS: Bildchen zu PWM folgt noch

    EDIT:
    www.gwebspace.de -> Seite funzt nit!

    Aber die erklärung von wiki taugt eigentlich auch zum verstehen:

    Ein anschauliches Beispiel für diese Modulationsart ist ein Schalter mit dem man eine Heizung ständig ein- und ausschaltet. Je länger die Einschaltzeit gegenüber der Ausschaltzeit ist, um so höher die mittlere Heizleistung. Die Temperatur der Heizung kann nur vergleichsweise langsam dem Ein- und Ausschaltvorgang folgen und ergibt so das notwendige Tiefpassverhalten zur Demodulation.
     
    clubbie, 06.05.06
    #8
  9. fmo

    fmo

    Registriert seit:
    14.12.04
    Punkte:
    13.151
    13151
    fmo, 06.05.06
    #9
  10. clubbie

    clubbie

    Registriert seit:
    25.11.05
    Punkte:
    826
    826
    clubbie, 06.05.06
    #10
  11. fmo

    fmo

    Registriert seit:
    14.12.04
    Punkte:
    13.151
    13151
    [​IMG]
     
    fmo, 06.05.06
    #11
  12. jambus

    jambus

    Registriert seit:
    21.12.05
    Punkte:
    798
    798
    danke für das bild
    wieso setzt aber das abtasten ab und zu bei den positiven amplitudewerten eins aus und geht in den negativen bereich? Ist das einfach eine ungenauigkeit?

    edit: gwebspace scheint im moment down zu sein
     
    jambus, 06.05.06
    #12
  13. clubbie

    clubbie

    Registriert seit:
    25.11.05
    Punkte:
    826
    826
    Okay ich seh schon, das ganze ist nicht ganz so einfach sofort zu begreifen.
    Ich copy gerad mal nen paar absätze aus nem bericht denn ich im 3semester oder so mal über das thema fertigen musste.

    Wie man mit einem 1bit-Signal (Ein/Aus) Zwischenwerte präzise ausdrücken kann, läßt sich vielleicht am Beispiel eines Lichtschalters zeigen: Durch ständiges schnelles Umschalten erreicht kann man verschiedene Helligkeitswerte im Raum erzeugen. Bleibt der Schalter aus, so ist es dunkel, ist er eingeschaltet, so ist es am hellsten. Genauso bildet der 1bit-Wandler ein Audiosignal ab. Ein komplett positives Signal besteht aus lauter Einsen, ein komplett negatives aus lauter Nullen. Sich gleichmäßig abwechselnde Einsesn und Nullen ergeben einen Signalwert von Null, andere Variationen erzeugen Zwischenwerte.

    Dazu mal das Bildchen angucken, dass fmo hier noch schön eingebunden hat.
    Man beachte dass es sich dabei nicht um ein einzelnes Bit handelt, es soll nur die funktionsweise erläutert werden.


    Technisch wird das Signal zuerst in ein sogenanntes Pulsdichtensignal umgewandelt. Dazu wird ein Abtastwert einer Periode zwischengespeichert und vom nächsten Abtastwert subtrahiert.


    Ist der Nachfolgende Wert kleiner als der Vorgänger ergibt sich ein negativer Wert. Daher deine Frage warum bei positiver Amplitude ein negatives Ergebnis entsteht.


    Unterscheiden sich die zeitlich benachbarten Werte nur gering, fällt das Differenzsignal klein aus. Erhöht man nun mit Hilfe des digitalen Oversamplingverfahrens die Abtastfrequenz wird die Differenz zwischen zwei benachbarten Abtastwerte immer geringer. Im Grenzfall beträgt sie nur noch 1Bit. Am Ausgang des Pulsdichtenform-Umwandlers hat man bei hochgenuger Abtastfrequenz nur noch ein 1Bit Signal mit der Wertigkeit 0 oder 1.
     
    clubbie, 06.05.06
    #13
  14. jambus

    jambus

    Registriert seit:
    21.12.05
    Punkte:
    798
    798
    Ok, ich sehe schon man muss sich mit dem thema bisschen beschäftigt haben, jede frag wirft zwei neue auf...
    Werde bei gelegenheit mal in der bücherei schauen was es zu dem thema so gibt.

    Danke dir jedenfalls für deine hilfe.
     
    jambus, 06.05.06
    #14
Status des Themas:
Beachte, dass dieses Thema älter als ein Jahr ist! Möglicherweise ist es sinnvoller, einen neuen Thread zu erstellen.