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32 Bit Floating

Dieses Thema im Forum "Pro Audio" wurde erstellt von cpeb, 06.07.21.

  1. wertzer

    wertzer

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    Kein digitaler Datentyp hat unendliche Dynamik, das is Unsinn. Auch nicht 64 bit floating point.

    Wie schon geschrieben muss man bedenken, dass die besten Tonabnehmer und Mikrofone eine maximale Dynamik von 100-135dB haben. Mit Kabel und drumrum üblicherweise nie mehr als 110dB. Mehr als 24 bit integer Wandler wird niemand brauchen.
     
    Zuletzt bearbeitet: 06.07.21
    wertzer, 06.07.21
    #21
    Wolfram Dettki, rkdk und cpeb bedanken sich.
  2. rocking.xmas.man

    rocking.xmas.man Faderhalter

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    Der Spaß an den wandlern von sounddevices und Zoom die 32bit float ausgeben ist ja nicht der wandler selbst sondern die verschaltung von wandler und preamp. Dessen gain Einstellung ist fix und man stellt nur einen digitalen level nach dem wandler ein - der preamp ist so eingepasst dass sein maximaler ausgangspegel die wandler nicht übersteuern kann.
    Macht besonders dann Sinn, wenn wenig bis keine Zeit bleibt zum einpegeln - alles was dokumentarisch und spontan aufgezeichnet wird profitiert also. Studio eigentlich weniger
     
    rocking.xmas.man, 06.07.21
    #22
    ModulationMatrix bedankt sich.
  3. CFR

    CFR

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    Ja.
     
    CFR, 06.07.21
    #23
  4. suboptional

    suboptional

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    Wenn man Raketenstarts und sowas aufnehmen will.
     
    suboptional, 06.07.21
    #24
    rkdk und Loop_Breaker bedanken sich.
  5. Loop_Breaker

    Loop_Breaker Hippie

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    Natuerlich, aber weit mehr als man real je nutzen koennte.
     
    Loop_Breaker, 07.07.21
    #25
  6. Loop_Breaker

    Loop_Breaker Hippie

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    Der Datentyp "float" in der Programmiersprache C, ist ein 32bit FloatingPoint Sample.
    Der Datentyp "double" in der Programmiersprache C, ist ein 64bit FloatingPoint Sample.

    CPUs moegen diese Datentypen sehr gerne...
     
    Loop_Breaker, 07.07.21
    #26
  7. Rajmund

    Rajmund

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    Der Dynamikumfang herkömmlicher AD-Wandler ist ja deutlich geringer als die 138 dB (nicht 144), die 24 bit theoretisch erlauben und liegt meist im Bereich 114 bis 120 dB. Bei Float 32-Aufnahmen werden dann zwei AD-Wandler verwendet, die unterschiedlich ausgesteuert werden, damit ihren eigenen Dynamikbereich abdecken und zusammen daher einen erheblich größeren Dynamikumfang erreichen.
    Für On-Location-Musikaufnahmen ist der Dynamikbereich eines „24bit“-Wandlers mehr als ausreichend, da hier das untere Ende durch Eigenrauschen des Raumes und der Mikrofone repräsentiert wird, das Quantisierungsrauschen hat einen fast vernachlässigbaren Anteil. Wenn man seine Mikros und die Schallquelle gut kennt, ist auch bei 24bit kein genaues Einpegeln mehr erforderlich. Wenn es um wirklich sehr laute Schallquellen (Düsenflieger, Detonationen, Heldentenor 5cm vor dem Mikro) oder sehr leise Schallquellen in Verbindung mit exzellent rauscharmen Mikros geht und der Aufnahmeraum sehr sehr leise ist und man keine Möglichkeit hat einzupegeln, dann können 32 bit float wirklich hilfreich sein. Oder wenn man Mikros mit sehr unterschiedlichen Empfindlichkeiten verwendet.

    Ich hab da einen Rechner auf meiner Webseite, wo man sich das ungefähr veranschaulichen kann, wie es sich bei 16 und 24 bit verhält.
    https://bit.ly/3hrzfDM
     
    Rajmund, 08.07.21
    #27
    mruebsam, Loop_Breaker und cpeb bedanken sich.
  8. Loop_Breaker

    Loop_Breaker Hippie

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    Cool Danke!
     
    Loop_Breaker, 09.07.21
    #28
  9. CFR

    CFR

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    Will er ja anscheinend.
    Ist es nicht so, dass die Mikrofone auch an ihre "mechanischen" Grenzen kommen?
    Er erwähnte extremen Lärm, nah an der Quelle.
     
    CFR, 17.07.21
    #29
  10. rkdk

    rkdk

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    mehr Infos:

    zb-reflevel-analogdigital.png.1907ecec5be32afd1dbb87cafea7a896.png
     
    rkdk, 17.07.21
    #30
    Glutamatjunkie, mruebsam und Loop_Breaker bedanken sich.
  11. mruebsam

    mruebsam

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    Danke :)
    Allerdings würde ich gerne die Konsole sehen, die in echt einen Dynamikumfang hat von 155 dB :)
    Beste Designs liegen heute bei ca. 130 dB Noise und ca. 30 db Headroom und da sprechen wir von einzelnen Kanälen. Teste mal was so eine Neve oder SSL wirklich macht…:)
     
    mruebsam, 04.08.21
    #31
    Moiterei, Wolfram Dettki, rkdk und 2 andere bedanken sich.
  12. mruebsam

    mruebsam

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    3309
    …weil es mich gerade noch interessiert hat :) Hier ein Zitat aus gearspace, von jemandem, der Konsolen gewartet hat und heute neue Tube Pulte baut:

    „What you really need to know is signal to noise and dynamic range. Back in the 70s, a Neve console output noise with the faders down was -90dBu and its maximum output was +26dBu That is a dynamic range of 116dB. But if you run it with a maximum +4dBu output then the signal to noise ratio is only 94dB. As soon as you turn up a fader, noise from the electronics with raise the noise floor. How much depends on how much gain you have. A top quality mic pre set to 40dB gain will Nave an output noise around -90dBu. Increase the gain to 50dB and the noise rises to -80dBu. Mix a couple of these together and the noise rises by 3dB. Mix 4 together and it rises by 6dB. Mix 16 together and it rises by 12dB ( and this is true ITB or out of it, it is just basic physics).“

    Nicht umsonst sagte ein bekannter Musiker bei der stolzen Präsentation der neuen SSL Konsole im xxx Studio —> „das sind doch Rauschpulte… keine Mischpulte“ o_O
     
    Zuletzt bearbeitet: 16.08.21
    mruebsam, 05.08.21
    #32
    Moiterei bedankt sich.
  13. 4YEO

    4YEO

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    My 50 Cent als Ergänzung:

    Meines Wissens liegt der Vorteil von 32bit FloatingPoint zum Einen in der höheren Wortbreite (32bit), also die Menge an bits, die zur Speicherung von Ganzzahlen bei der Messung des Signales zur Verfügung stehen. Dadurch ergibt sich gundsätzlich erstmal die Möglichkeit, eine viel höhere Anzahl von Messwerten zu speichern, also eine höhere Auflösung der Samples, resultierend in einem größeren Dynamikumfang. Zum Anderen können niedrigere Pegel mit noch höherer Auflösung dargestellt werden (FloatingPoint), da nicht genutzten bits für kleinere ganzzahlige Messwerte als Nachkommastellen genutzt werden können. Also eine noch höhere mathematische Auflösung bei niedrigen Pegeln, die sonst besonders von Aliasing betroffen sind.

    Das wiederum sorgt dafür, das mehr Headroom vorhanden sein kann. In so fern hätte man also schon mehr Spielraum beim Austeuern einer Aufnahme, weil man auf Grund der besseren Auflösung nicht versuchen muß, so nah wie möglich ans Limit zu kommen. Aber auch bei 32bfp ist bei 32bit Schluß, darüber knirscht es.

    Aber der eigentliche Vorteil von 32bfl liegt aber vor allem in der Weiterverarbeitung. Vereinfacht erklärt:

    Bei der digitalen Summierung und Signalbearbeitung werden mathematische Operationen durchgeführt, die zu Rundungsfehlern führen. Z.B. beim Summieren von auf 0dB Peak normalisierten Tracks muss die Software alle Samples "leiser rechnen", damit die digitale Summe noch in die Wortbreite (die Anzahl der bits pro Sample) paßt, sonst gibt es einen Overflow und das Sample macht einen "Spung" von Maximalwert auf Minimalwert, also eine digitale Übersteuerung. Das betrifft auch die Verarbeitung in Plugins.

    Das Runterrechen - also die Verkleinerung der Amplitude - der Samples sorgt bei rein ganzzahligen Speicherplätzen (Integer, kein Floating Point) _immer_ für Rundungsfehler, also Aliasing, sowas wie "Klötzchenbildung" in den Messwerten. Bei vielen Tracks und mehrern Bearbeitungsschritten in Summe klingt es dann irgendwann nicht mehr ganz so schön. Aber warum macht man Tracks dann so laut? Weil man möglichst viel Dynamik möchte und leise Signale sonst evtl. im Rauschen untergehen. Und je leiser ein Sample, desto mehr fallen Rundungsfehler rechnerisch - und klanglich - ins Gewicht. Also mach man am Besten einen Kompromiss und seine Samples nicht maximal laut, aber auch nicht zu leise, lebt mit ein paar Artefakten oder packt etwas Rauschen drauf, um sie zu maskieren (Dithering).

    Bei 32bit Fließkomma muß man sich deswegen keine Sorgen machen, weil Rundungsfehler durch die höhere Auflösung - vor allem bei sehr klienen Amplituden durch die dann anwachsende Zahl an Nachkomastellen - sehr viel weniger ins Gewicht fallen. Ich kann beim Summieren also mit Audio-Samples von viel geringerem Pegel in den Kanälen arbeiten und ich schaffe mir so viel mehr Headroom für die Summe. Rundungsfehler, bzw. Aliasing sind dann quasi kein Thema mehr.

    Ach, und zum Thema Floating Point ADC folgender Link für Interessierte:
    High resolution floating point ADC, Submitted November 2004
    https://www.ee.iitb.ac.in/~esgroup/es_mtech04_sem/es_sem04_paper_04307416.pdf

    Falls ich bei der Erklärung irgendwo nicht ganz korrekt war, bitte ich um Nachsicht und freue mich über Aufklärung.
     
    Zuletzt bearbeitet: 17.09.21
    4YEO, 17.09.21
    #33
    Graham und CharlyBeck bedanken sich.
  14. CharlyBeck

    CharlyBeck Bit-Steller

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    Soweit ich das verstehe: (Das für den Anwender wichtigste)

    - Der Fliesskommawert + bzw. - 1.0 repräsentiert 0dbfs
    - Der Fliesskommawert kann auch größere/kleinere pegel verkraften
    - Die Pegel jenseits von 0dbfs clippen erst, wenn man den pegel in einen integer (Ganzzahl) datentyp konvertiert.
    - Dadurch kann man "geclippte" transienten durch herunterregeln wieder reparieren
    - Man braucht kein Dithering für Konvertierung 64 Bit float->32 Bitfloat, erst beim umrechnen nach integer.
    - ich meine aber, beobachtet zu haben, dass pegel <> 1.0 besonders im bassbereich etwas unschön klingen.
    - Nachdem die zu 24 bit zusätzlichen Bits für die gleitkomma-mantise verwendet wird, hat man effektiv diesselbe Dynamik wie bei 24 bit integer. (die eh schon reicht, wenn man einigermaßen sinnvoll auspegelt)
     
    CharlyBeck, 17.09.21
    #34
    4YEO bedankt sich.
  15. CharlyBeck

    CharlyBeck Bit-Steller

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    6657
    Auf S. 5 sind Treppen abgebildet.... Blasphemie! :eek:
     
    CharlyBeck, 17.09.21
    #35
  16. mruebsam

    mruebsam

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    Mal im Ernst: Das Thema gab es hier schon öfter und wir haben es eigentlich schon abschließend beschrieben… Vielleicht kurz suchen. Viele Grüße… :)

    PS: ich habe dazu auch mal was geschrieben und es bei uns auf der Webseite unter Tips & Tricks gestellt, wenn es jemand interessiert: https://the-quiet-music.company/Papers/
     
    Zuletzt bearbeitet: 17.09.21
    mruebsam, 17.09.21
    #36
    Moiterei und TheSarge bedanken sich.
  17. Fritz

    Fritz

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    1883
    ;-) Schauste nochmal was in der Abb. dargestellt wird und du wirst sehen warum das an der Stelle korrekt ist.
     
    Fritz, 17.09.21
    #37
  18. mruebsam

    mruebsam

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    ja, schon. Hier geht es ja nur um ein Mapping der Quantisierung… ich hab jetzt nicht den ganzen Text gelesen… aber das Prinzip ist eigentlich alt und für uns in der Musik, die wir mit 24 Bit sehr gut auskommen aus meiner Sicht nicht relevant.
     
    Zuletzt bearbeitet: 17.09.21
    mruebsam, 17.09.21
    #38
    4YEO bedankt sich.
  19. 4YEO

    4YEO

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    Ja, Du hast recht, Marcus, aber das war auch der Hinweis sein: Es ist ein alter Hut! ;)
     
    4YEO, 17.09.21
    #39
  20. synthpark

    synthpark

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    Mein Beitrag zu dem Thema:

    https://www.amazona.de/test-sound-d...i-mobiler-multitrack-recorder/#comment-137415

    Ich arbeite als Engineer im DSP Umfeld und muss mich wundern, daß eine Firma derartige Lügen verbreitet und das auch noch angenommen wird.

    Wenn die vom Wandler gelieferten Samples im 32 Bit Format vorliegen, dann hat das nichts mit dem Abtastprozess als solchen zu tun, das ist dann einfach eine Umrechnung von 24 Bit Fixed Point (die noch nicht mal erreicht werden!) nach Floating Point, ändert am Dynamikumfang gar nichts, denn der wird von der analogen Eingangsstufe bestimmt sowie der Quantisierungsstufe. Und die Versorgungsspannung des Wandlers ist endlich, und das Grundrauschen nicht beliebig klein. Dann gibt es noch die Möglichkeit, zwei Wandler zu kombinieren, einen für den groben Aussteuerbereich und einen feineren Bereich. In leisen Orchesterpassagen wirkt der „leisere“ Wandler, in lauteren Passagen übernimmt der gröbere Wandler. Ein schon lange patentiertes Verfahren. Aber selbst das erreicht „nur“ ca 150 dB.

    Wie man also auf sowas reinfallen kann?! Wenn der Wandler eine solche Riesendynamik könnte, könnte er fast schon ein einzelnes Elektron messen, und jeder mit etwas technischem Verständnis wird checken, daß das nicht geht.
     
    synthpark, 17.09.21
    #40
    NurEinPing, 4YEO und mruebsam bedanken sich.