Bit-Crushing-Theorie

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Nun Frage ich mich, ob sich nicht theoretisch eine Bit-Reduzierung auch mit folgender Herangehensweise realisieren lässt:

Da die Akai S900 mit 12 Bit arbeitet, dachte ich mir, ich nehme das Sample dort mit einer Eingangslautstärke von nur 50% auf und schicke es von dort aus anschließend durch meinen Röhren-Preamp mit 200% Lautstärke wieder durch mein Interface wieder auf den Rechner.
Jetzt müsste ich doch rein theoretisch 6 Bit-Sound zustande gebracht haben, oder?
Ne, du bist dann bei 11Bit.
Für 6 Bit müsstest du mit 1,5625% Lautstärke in dein 12Bit AKAI recorden. Dann versinkt dein Signal allerdings aller Wahrscheinlichkeit nach im Rauschen der Wandlung.

Okay, das war das, was ich nicht wusste. Ich habe über das Verhältnis von Bit zu Lautstärke keine Ahnung. Könntest du mir vielleicht irgendwie anhand eines Rechenbeispiels zeigen, wie ich mir, ausgehend von z.B. diesen 12 Bit errechnen kann, wieviel Bit ich bei wieviel Prozent habe? Konnte bisher leider über Google nichts genaues finden.

Gruß
Frank

EDIT: Ah, okay - bin nun selbst drauf gekommen. Der Prozentwert halbiert sich mit jedem Bit weniger...
 
Ah, okay - bin nun selbst drauf gekommen. Der Prozentwert halbiert sich mit jedem Bit weniger...

na, moment mal... das gilt es nämlich gerade rauszufinden - und du würdest dich für den job anbieten, weil du das gerät besitzt :D

kuno ist jetzt einfach mal davon ausgegangen, daß der eingangpegel auf 50% gestellt lediglich 6db leiser ist als auf 100%.
oder hab ich einen hinweis darauf überlesen, woher er diesen zusammenhang nimmt?


aber nichts desto trotz bleibt die diskussion (in dem speziellen fall) theoretisch,
denn selbst wenn ein signal so aufgenommen wird, daß es nur exakt den halben dynamikumfang von 12bit ausnutzt, hast du immer noch das problem, daß du mit dem aufholen der lautstärke das grundrauschen ebenfalls anhebst.

im fall deiner hihats hat man dann ein lustiges potpourri aus verschiedenen "räuschen" (oder was auch immer der richtige plural von rauschen ist)
 
# Die Anzahl der Bits bestimmt die Anzahl der möglichen darstellbaren Zustände.
D`accord?

# Diese Zustände werden linear von (- 0dBfs) bis (- inf.) verteilt.
Richtig?

nu sag doch, auf was du hinauswillst.

"unterschiedliche quantisierungen"... ja, aber wenn du doch die hälfte des platzes nicht nutzt :huh:

möglicherweise bin ich schwer von begriff, aber mir scheint, du geizt auch etwas mit infos.

mal praktisch gesprochen: wie unterscheidet sich denn eine aufnahme mit 6bit hörbar (die frage ist doch etwas "unpraktisch", weil mw nie ein sampler existiert hat, der mit 6bit aufnehmen konnte) von der aufnahme mit 12bit und halbem dynamikumfang?

gibts bei 12bit nach aufgeholtem pegel weniger quantisierungsrauschen? oder mehr?
 
Ah, okay - bin nun selbst drauf gekommen. Der Prozentwert halbiert sich mit jedem Bit weniger...

na, moment mal... das gilt es nämlich gerade rauszufinden - und du würdest dich für den job anbieten, weil du das gerät besitzt :D

kuno ist jetzt einfach mal davon ausgegangen, daß der eingangpegel auf 50% gestellt lediglich 6db leiser ist als auf 100%.
oder hab ich einen hinweis darauf überlesen, woher er diesen zusammenhang nimmt?

Nene, völlig richtig. So dachte ich mir das Anfangs. Aber nun weiß ich ja, das ich anders rechnen muss.

aber nichts desto trotz bleibt die diskussion (in dem speziellen fall) theoretisch,
denn selbst wenn ein signal so aufgenommen wird, daß es nur exakt den halben dynamikumfang von 12bit ausnutzt, hast du immer noch das problem, daß du mit dem aufholen der lautstärke das grundrauschen ebenfalls anhebst.

im fall deiner hihats hat man dann ein lustiges potpourri aus verschiedenen "räuschen" (oder was auch immer der richtige plural von rauschen ist)

Tja, das Rauschen werde ich dann nicht umgehen können, aber mal schauen, wie schlimm es überhaupt wird.
 
gibts bei 12bit nach aufgeholtem pegel weniger quantisierungsrauschen? oder mehr?

Die Sache ist die:

Ein Bit-Crusher reduziert die genutzt Auflösung des Materials. Das macht er ganz unsanft (kein Dithering und nix). Je weniger Bit genutzt werden um so mehr Quatisierungsrauschen gibt es. Das entsteht durch die fehlende Auflösbarkeit, also durch die "grafische Verzerrung" der Dynamik. Wenn ich eine Aufnahme mit 6dB untersteuere, also ein Bit effektiv nicht nutze und dann normalisiere, ist das Quantisierungsrauschen höher als vorher. Ob HÖRBAR ist eine andere Frage! Ich habe Aufnahmen gehört, die stark komprimiert und korrekt gedithert waren, die auf 2 Bit liefen! Das hat "funktioniert". Das Stück war erkennbar und mancher MP3 an Qualität überlegen. Jeder der einen BitCrusher exzessiv verwendet hat weiß, dass der reine BitCrushing Effekt recht "gering" ist. Es steigen nur die "Rundungsfehler bei der Abstufung" (das meinte ich so flapsig mit "grafische Verzerrung") und somit das Quanisierungsrauschen an. Der typische 80ies-Sound-FX entsteht hauptsächlich durch den Sampledivider (das halbieren, dritteln... der Samplingfrequenz). Dort wird dann auch gerne auf Maskierung und Korrektur (Anti-Aliasing-Filter) verzichtet. Diese Art von "Verzerrung" (ich würde das im Alltagssprachgebrauch nicht so nennen) wird oft mit dem Label "Bit-Crusher" versehen, das ist aber nicht so ganz korrekt, denn es werden die Samples "gecrasht", wie weiter oben ja schon absolut richtig postuliert wurde!

Und nun klink ich mich da mal aus ;-)
 
Nene, völlig richtig. So dachte ich mir das Anfangs. Aber nun weiß ich ja, das ich anders rechnen muss.

Reden wir gerade alle aneinander vorbei, oder hab ichs falsch verstanden:

6dB = halbierung bzw. verdopplung bei Spg-Pegeln. Das Ohr setzt bei 10dB Halbierung/Verdopplung an - das ist aber Psychoakustik (3dB ist das bei Leistungspegeln!) Insofern ist das doch korrekt gewesen...
 
kuno ist jetzt einfach mal davon ausgegangen, daß der eingangpegel auf 50% gestellt lediglich 6db leiser ist als auf 100%.
oder hab ich einen hinweis darauf überlesen, woher er diesen zusammenhang nimmt?
Ohja .. das hätte ich noch dazu schreiben können. Hat aber auch schon jemand anders hier erwähnt.

1bit entsprechen 6dB, und 6dB mehr bedeutet "doppelte Amplitude", und 6dB weniger bedeutet "albierte Amplitude".
 
warum fragt ihr nicht einfach den lieben Onkel? :D

Wenn du dein Signal nur verstärkst und dabei Werte von 6 dB, 12dB, 18 dB verwendest,
dann sollte die Originalstufen erhalten bleiben ohne Zusatzquantisierung.

Und interpoliert wird da sowieso nicht, wenn die Tonhöhe unverändert bleibt.

Bleibt noch folgende Frage: was heisst an deinem Sampler 50% Eingangssignal?
Ist das in Bitauflösung dargestellt? Das sollte man klären.

LG

schade, dass ich immer gegen die Wand reden muss
smil451c70cce146f.gif
 
"
So... jetzt haben es einige Leute mit zahlreichen Formulierungen versucht und ich habe auch noch ein grafisches Beispiel gepostet. Wir könnten hier noch ewig weiterdiskutieren, aber viel Abwechslungsreicher können die Erklärungsversuche nicht mehr werden.


Äh. moment mal, jetzt entsteht hier der Eindruck DU müsstest MIR was erklären, ich glaube aber nicht das dem so ist.




Okay, das war das, was ich nicht wusste. Ich habe über das Verhältnis von Bit zu Lautstärke keine Ahnung.

Oha, na wer hätte das denn gedacht?
smil451c70cce146f.gif




Sowas kann man auch nur schwer schriftlich erklären, vor allem wenn auf der anderen Seite Grundsätzliches fehlt oder falsch interpretiert wird. Ich habe auch ehrlich gesagt keine Lust und Zeit da lang und breit Erklärungen zu formulieren - ich weiss wie es geht, ich habe keine Probleme damit und ich muss niemanden etwas beweisen.

War heute beim Zahnarzt, hab eh Druck auf dem Kopf und Hören lohnt sich nicht, vielleicht betätige ich mich doch noch als MS-Paint-Profi-Graphiker und starte einen graphischen Versuch der Informationsvermittlung um nicht in den Verdacht zu geraten mit Infos zu geizen ;)
 
"
So... jetzt haben es einige Leute mit zahlreichen Formulierungen versucht und ich habe auch noch ein grafisches Beispiel gepostet. Wir könnten hier noch ewig weiterdiskutieren, aber viel Abwechslungsreicher können die Erklärungsversuche nicht mehr werden.

Äh. moment mal, jetzt entsteht hier der Eindruck DU müsstest MIR was erklären, ich glaube aber nicht das dem so ist.

Ich weiß hald eben nicht, ob du es nur noch nicht verstehst, oder ob du auf Durchzug stellst. Deshalb habe ich auch diese kleinen Grafiken gebastelt.

[…] vielleicht betätige ich mich doch noch als MS-Paint-Profi-Graphiker und starte einen graphischen Versuch der Informationsvermittlung um nicht in den Verdacht zu geraten mit Infos zu geizen ;)

Au ja, mal doch mal ein Bißchen… Würde mich schon interessieren, wie sich deine Theorie visualisieren lässt.
 
So ich nochmal... :)


# Die allseits bekannte und beliebte Aussage "1-bit entspricht (~) 6dB" ist so nicht ganz richtig bzw. nicht eindeutig formuliert bzw. funktioniert sie nur in eine "Richtung".

--> 1-bit = ~6dB ist richtig, wenn's um die darstellbare Dynamik geht, 6-bit = ~36dB darstellbare Dynamik, 16-bit = ~96dB darstellbare Dynamik, 24-bit = ~144dB darstellbare Dynamik

--> 1-bit = ~6dB ist falsch, wenn es darum geht den Eingangspegel/die anliegende Spannung in digitale Worte umzusetzen, denn die anliegende Spannung wird abgetastet und diskreten Bitworten zugeordnet welche linear über den darstellbaren Bereich verteilt sind.



# "lineare Verteilung der möglichen Zustände" bedeutet das z.B. bei einer 24-bit Aufnahme sowohl in dem Bereich von 0dBfs bis -6dBfs als auch von -138dBfs bis -144dBfs gleichviele Zustände vergeben werden können.



# 6-bit-Auflösung = ~36 dB darstellbare Dynamik = 64 Zustände

+/- 1 Zustand = +/- 0,5625 dB


12-bit-Auflösung = ~72 dB darstellbare Dynamik = 4096 Zustände

+/- 1 Zustand = +/- 0,017578125 dB



Ein Versuch das ganze graphisch zu verdeutlichen. Huldigungen für mein grandioses Machwerk in Form von Geldgeschenken und Süßigkeiten bitte an meine Mail-Adresse :D

<img src="http://www6.pic-upload.de/20.01.11/lyjk41dumnj6.jpg" border="0" alt="Bilder hochladen">


Selbst wenn die Aufnahme durch einen 12-bit-ADC nur auf max. 36 dBfs gepegelt wird, ändert sich nichts am Quantisierungsraster. Und weiter: Wird diese Aufnahme anschliessend auf Maximalausteuerung gebracht halbiert sich die Informationsdichte der Dynamik und es tritt wohl eine leichte Verzerrung ein, die aber nicht vergleichbar mit a) dem Sound einer originären 6-bit-Umsetzung und b) der Bit-Reduktion durch einen Bit-Crusher ist.
 
Wunderbar! Ein großes Lob für deine grafische Arbeit...
smil51.gif


[...] Wird diese Aufnahme anschliessend auf Maximalausteuerung gebracht halbiert sich die Informationsdichte der Dynamik [...]

Und noch ein größeres Lob für diesen Satz. Darum ging es mir dauernd.
Natürlich ist diese Vorgehensweise nicht ganz gleichzusetzen mit einem Bitcrusher, oder einem Gerät, das schon von Haus aus mit geringerer Auflösung arbeitet. Aber das liegt daran, das bei meinem Verfahren außer dem Quantisierungsrauschen durch die anschließende Verstärkung auch noch zusätzlich das Rauschen der Schaltkreise verstärkt wird. Das ist natürlich schlecht, aber im Falle dieser Hi-Hat-Mischung, wo Rauschen zur Charakteristik gezählt werden kann, ist es vielleicht nicht ganz so problematisch, wie es bei anderen Klängen wäre.
 
#71

--> 1-bit = ~6dB ist falsch, wenn es darum geht den Eingangspegel/die anliegende Spannung in digitale Worte umzusetzen, denn die anliegende Spannung wird abgetastet und diskreten Bitworten zugeordnet welche linear über den darstellbaren Bereich verteilt sind.

1)
was heißt das dann für das angesprochene beispiel 12bit? daß der halbe dynamikumfang trotzdem noch 11bit an darstellbaren zuständen enthält?

2)
wie ist in dem zusammenhang die häufig zu lesende empfehlung einzuordnen, daß man nach möglichkeit mit 24bit recorden solle, weil man da ordentlich headroom lassen kann.

wenn mit 16bit bei -48dbfs immer noch die hälfte der darstellbaren zustände zur verfügung stünden, müßte man sich da doch keinen kopp machen.
 
Natürlich ist diese Vorgehensweise nicht ganz gleichzusetzen mit einem Bitcrusher, oder einem Gerät, das schon von Haus aus mit geringerer Auflösung arbeitet. Aber das liegt daran, das bei meinem Verfahren außer dem Quantisierungsrauschen durch die anschließende Verstärkung auch noch zusätzlich das Rauschen der Schaltkreise verstärkt wird.


Na, ich würde mal meinen das Dir da eher die um den Faktor 64 höhere Auflösung einen Strich durch die Rechnung macht. ;)





1)
was heißt das dann für das angesprochene beispiel 12bit? daß der halbe dynamikumfang trotzdem noch 11bit an darstellbaren zuständen enthält?


Nein. Das liegt daran das digitale und analoge Domäne zwei Welten sind und man keinen relativen Zusammenhang von Eingangspegel zu Bit herstellen kann.

So etwas wie 0 dBu = 18dBfs gibt es nicht wirklich, das ist nicht standardisiert.


Weiteres Problem hierbei ist die fehlende Kenntnis über das Funktionsprinzip eines Umsetzers. Kurz gefasst: Der Umsetzer tastet das Eingangssignal ab, dabei kann er aber nicht eine Spannung einem diskreten Bitwort zuordnen, denn der eigentliche Umsetzungsprozess erfolgt nicht etwa mit 24-bit. Herkömmliche Umsetzer nutzen derzeit noch das 1-bit-Delta-Sigma-Verfahren. Das heisst es wird nur der Unterschied zum vorhergegangen Zustand betrachtet (Erhöhung oder Verminderung zum bekannten Ist), diese Werte werden dann in einen Adressraum geschrieben der 24-bit umfasst.




2)
wie ist in dem zusammenhang die häufig zu lesende empfehlung einzuordnen, daß man nach möglichkeit mit 24bit recorden solle, weil man da ordentlich headroom lassen kann.

wenn mit 16bit bei -48dbfs immer noch die hälfte der darstellbaren zustände zur verfügung stünden, müßte man sich da doch keinen kopp machen.



Diese Aussage muss man wieder aus der "analogen Perspektive" betrachten. Durch den bei 24-bit gegenüber 16-bit erweiterten Adressraum ist eine größere Dynamik darstellbar. das wissen wir ja nun. Das ganze hat aber NUR dann Sinn, wenn nicht nur der Umsetzer rein theoretisch ein Signal in 24-bit abbilden kann sondern wenn auch vor bzw. nachgeschaltete Komponenten (z.B. ICs, Filter) ein entsprechend niedriges Rauschverhalten aufweisen. Bis zu -144dBfs sind darstellbar, bei normalen Abhörpegeln hört das kein Mensch, ein bisschen Rauschen darf's also sein, dann liegen wir bei ~ - 120-124 dBfs, das hört immer noch keiner bei normalen Pegeln.

Wir haben also einen erweiterten darstellbaren Dynamikbereich und durch niedriges Grundrauschen können wir "mit Luft" aussteuern ohne das das Signal leidet.
 

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