Die Entmystifizierung der AD/DA Wandlung

[hermestc]

30db+45db=45.135db

http://www.sengpielaudio.com/Rechner-spl.htm

 

[wolfgang_5dot1]

Hier geht´s nicht um die Summierung zweier Signale sondern um die Eingrenzung von Dynamikwerte.

 

[hermestc]

...und dann werden db Werte anders addiert? Warum? Ist eine ernst gemeinte Frage.

 

[Burkie]

...und dann werden db Werte anders addiert? Warum? Ist eine ernst gemeinte Frage.

Weil keine Signale, also Leistungen, addiert werden.
Wenn du bei einem Wandler mit rund 100dB Dynamik ca. 15dB Headroom und rund 10dB für den Rauschteppich reservierst, wie groß ist dann wohl die effektiv nutzbare Dynamik?

Der Sengpiel-Dynamikrechner, gedankenlos angewandt, liefert: 100dB -10dB -15dB = 100dB..
Kann aber offensichtlich nicht stimmen, oder?

Gruß und schöne Weihnachten

 

[hermestc]

Ich verstehe nicht warum?

 

[synthpark]

Ich verstehe nicht warum?

Der Rechner addiert Signale auf, mehr nicht. Dazu werden die Signale von dB nach linear umgerechnet, addiert, und der Summenpegel wieder auf die dB Skala gebracht.
Ich würd (nochmal) die Pegeladdition üben, so 100 mal. Danach 100 Liegestütze

 

[echoRausch]

Danach 100 Liegestütze Lächeln

Sergeant synthpark! Jawohl Sir!

 

[Burkie]

Ich verstehe nicht warum?

Die Addition von Signalen mit verschiedenen Pegeln hast du wohl schon verstanden, oder? Das macht genau der Sengpiel-Pegelrechner.

Nun überlege mal:
Wenn Dein AD-Wandler 100dB Systemdynamik bietet, und du lässt 20dB Headroom, wieviel Dynamik kannst du also nutzen...?

Gruß

 

[LM18]

synthpark schrieb in #86:

...
Danach 100 Liegestütze

Hah!

Das mit dem Liegen funktioniert schon mal...

 

[Burkie]

Ich bin Laie. Das vorweg. Gerd Jüngling schreibt über die "Grenzen der digitalen Audiotechnik". https://www.adt-audio.de/ProAudio_WhitePapers/GrenzenDerDigitaltechnik_4.html
Das war für mich immer einigermaßen verständlich und nachvollziehbar. Gilt das nicht mehr oder was hat sich geändert seitdem? Könntest Du mir das erklären. Ich bin wirklich wissbegierig.

Ich habe mir das mal durchgelesen.
Da steht leider viel Bockmist drin.
Hier z.B.
https://www.adt-audio.de/ProAudio_WhitePapers/GrenzenDerDigitaltechnik_3.html
hat er den Nyquist völlig missverstanden.
Hier z.B.
https://www.adt-audio.de/ProAudio_WhitePapers/GrenzenDerDigitaltechnik_4.html
kommt er mit Anekdoten zum "digitalen Klirrfaktor".

Zitat: "Obwohl wissenschaftliche Untersuchungen zu diesem Bereich wie erwähnt bislang nicht existieren,"

Mit anderen Worten: Nichts genaues weiß ich nicht, aber ich fantasiere einfach mal munter drauflos.
Hier z.B.
https://www.adt-audio.de/ProAudio_WhitePapers/GrenzenDerDigitaltechnik_5.html
hat er genau den Inhalt des Videos (Bit-Auflösung definiert nur Rauschabstand) exakt nicht verstanden. Und es zeigt auch sein Unverständnis darüber, wie heutige DAWs funktionieren, und wie Signale samt deren Rauschteppich zusammen gemischt werden.
Hier z.B.
https://www.adt-audio.de/ProAudio_WhitePapers/GrenzenDerDigitaltechnik_6.html
fabuliert er, basierend auf all seinen Missverständnissen der digitalen Audiotechnik, über vermeintliche, eher nur herbeifabulierte angebliche Probleme mit Klirrfaktoren und Sampleraten-Konversion.
Zitat:
"Ob und unter welchen Bedingungen man die negativen Auswirkungen der beschriebenen Problematik in der Praxis tatsächlich hören kann, möchte ich an dieser Stelle nicht beurteilen - es geht hier lediglich darum, mögliche Ursachen für die eingangs erwähnten Vorbehalte gegenüber den klanglichen Eigenschaften digitaler Workstations aufzuzeigen."

In der Praxis geht es allein um die Hörbarkeit irgendwelcher Artefakte oder Klirrfaktoren...

Auch in analogen Zeiten galt immer schon: Störsignale, Rauschen, Rumpeln, Knistern, ... ist immer auf jeder Aufnahme vorhanden. Und wenn man die Aufnahme in Signalpausen (Stille zwischen den Titeln, oder am Ende eines Titels) nur laut genug abspielt, kann man solche Störungen auch sehr gut hören. Die Frage ist immer, um wieviel dB solche Störungen leiser als das Nutzsignal sind.

Bei digitaler Aufzeichnung - korrekt eingepegelt und ausgesteuert - sind irgendwelche digitalen Störgeräusche immer um mindestens 80dB geringer als der maximale Signalpegel - zumindest bei mindestens Semi-Pro-Equipment, und selbst da meist sehr viel mehr. Und damit eigentlich in der Praxis stets unhörbar.

Letztlich will er mit diesem Marketing-Gerede, vornehm als "White Papers" tituliert, nur seine analogen Geräte verkaufen.

Es ist peinlich, wenn er wirklich glaubt, was in seinem "White Paper" steht. Denn dann hat der die ganze digitale Audiotechnik ganz und gar nicht verstanden.

Es wäre dreist, wenn er es in Wirklichkeit besser weiß, und nur um seines Marketings Willens die Kundschaft durch falsche Aussagen verwirren wollen würde.



Gruß

 

[synthpark]

Für den Bullshit müsste man ADT eigentlich verklagen. Verbreiten absichtlich und vorsätzlich irgendwelche Mär im Netz.

White Paper heisst übrigens so, weil man sich mit diesem den Hintern abwischen kann.

 

[engineer]

Über diese Seite bin ich auch schon mal gestolpert! Ich hatte da vor etwas drei Jahren mal einen Artikel über Digitaltechnik gelesen und in einem anderen Forum öffentlich zerrisen

Das Ganze bringt aber nichts, weil man um die Fakten eh nicht rum kommt und das Hauptfakt in der Audiobranche eben ist, dass es nicht um technische begründbare Dinge geht, die sich letzlich faktisch durchsetzen, sondern mehr um Gefühltes geht. Und da die Gefühlsmenschen im Internet gegenüber den Ingenieuren klar in der Überzahl sind, glänzen die meisten Webseiten eben mit Halbwissen ud es werden Geräte gekauft und benutzt, die kontraproduktiv sind.

Gott-Sei-Dank habe Ich das rechtzeitig erkannt und arbeite nicht in der Audiotechnik

Respekt an dieser Stelle nochmal für Leute wie Eberhard Sengpiel(+), der mit seinen Artikeln unermüdlich gegen den Unfug kämpfte.

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Zu den an dieser Stelle geäusserten Bedenken hinsichtlich Nyquist: Was er da beschreibt, gilt nur für den Bereich der hohen Frequenzen unterhalb fs/2. In der Tat lassen sich diese nicht phasenrein rekonstruieren, weil es den benötigten Halbbandfilter, der auf der Nyqusitfrequenz arbeitet, nicht gibt. Weder digital noch analog. Daher wird im Bereich der Messtechnik auch überabgetastet und quadraturmultipliziert, also komplex gerechnet. Das schmeisst die Phase aus der Betrachtung raus und die Interferenz mit der Abtastung wird ignoriert. Bleibt nur die Phasenrekonstruktion. Die ist bei Audio aber unerheblich, weil wir es nicht hören und auch technisch kein Thema mehr:

Früher lagen bei 48kHz gerade die eine Mindestoktave und noch ein paar Töne zwischen der Samplefrequenz und der Filtergrenzfrequenz. Um das zu entspannen, hat man Filter ab 16kHz einsetzen lassen. Heute sind es mit 192kHz ganze 3 Oktaven, daher ist der head room locker ausreichend und es werden Filter bis 24kHz eingesetzt. Ich habe dazu selber Versuche gemacht und synthetisches Material per DAC ausgegeben und wiedergesampelt. Beim Sprung von 48kHz auf 96kHz ist das Thema schon weitgehend erledigt und mehr als 192kHz braucht man nur für die Audioanalyse, oder wenn man es drauf anlegt, irgendwelche künstlichen Konstellationen wie 12000 Hz + 12999 Hz super sauber zu reproduzieren und die Mischprodukte korrekt abzubilden.

 

[Ran]

nochmal kurz zu den mp3 Test da... ich glaub so grottig ist der Codec gar nicht.

Habt ihr schon mal bei der Codierung schnell statt qualitativ hochwertig gewählt? Ein Test ist es mal wert....also die paar Sekunden mehr Berechnungszeit sollte man schon einplanen.
Ich glaub das machen z.B. Soundcloud, Youtube usw. nicht, weshalb das dann auch so Rotze klingt und der Transport in solche Medienformen mit Vorsicht zu genießen ist und unbedingt noch mal gegen gecheckt werden muss.

 

[Signalschwarz]

Frage:

"Alle Wandler oversamplen intern auf viel höhere Raten, bevor es überhaupt DA genwandelt wird. Auf AD-Seite das gleiche Prinzip."

Bezogen auf die AD-Umsetzung: Wie kann ein analoges Signal "oversampled" werden, bevor es gewandelt wird? Wenn das Signal eine analoge Spannung ist, dann sind das ja keine Samples.

Kann es sein, dass gemeint war, dass das analoge Signal zunächst mit einer Frequenz im MHz-Bereich abgetastet wird und anschließend das Ergebnis extrapoliert (?) in einem der bekannten Abtastfrequenzbereichen, also bspw. 44.1 kHz, abgelegt wird?

 

[Burkie]

Nein, Signal Schwarz.

Es werden Sigma-Delta-Wandler verwendet.
Die Konvertierung in das bekannte PCM erfolgt vor- bzw. hinter dem Wandler.

Gruß

 

[Signalschwarz]

Ist es bei Sigma-Delta-Umsetzern nicht so, dass diese effektiv "nur" mit 1-bit arbeiten, also nur ein relativer Wert, also entweder "aktueller Pegel niedriger als zuvor" bzw. "aktueller Pegel höher als zuvor", ermittelt und infolge in den gewählten Adressbereich geschrieben wird? In welchem Zusammenhang steht das mit meiner vorherigen Frage und wie kann denn nun etwas das noch gar nicht digital ist im PCM-Format vorliegen?

Sorry, ich wollte mich ja auch mal vor Jahren mit dem ganzen Grundlagenkram von digitalen Audio befassen, aber dann ist mir irgendwie dazwischen gekommen, dass ich Musik machen musste und nicht mehr wirklich Zeit für sowas, aber auch profanere Sachen wie Plugin-Shootouts mit Phasentest, hatte. Deswegen meine wahrscheinlich unbeholfen formulierten Fragen.

 

[Burkie]

Hallo,

man kann ja auch analoge Signale analog samplen. Ein analoges Signal wäre die Spannung als kontinuierliche Funktion der Zeit: U=U(t).
Zu jeweils den Sample-Zeitpunkten schließt man für eine sehr kurze Zeitspanne über einen Schalter einen Kondensator an die Signalspannung an. Damit lädt man den Kondensator auf die Signalspannung auf.
Der Kondensator hat nun auf analoge Weise den Wert des zeitkontinuierlichen analogen Signals zum Samplezeitpunkt gespeichert, also gesamplet.

Zu den Sigma-Delta-Wandlern: Auf Wikipedia findet man gar nicht mal so schlechte Artikel dazu.
Der Sigma-Delta-Wandler gibt im Prinzip eine 1 aus, wenn das analoge Signal größer werden muss, und eine Null, wenn es kleiner werden muss.
Es ist also eine Puls-Dichten-Modulation. Sie ist verwandt mit der Puls-Weiten-Modulation, wie man sie in "digitalen" Verstärkern findet. Die Pulsfolge muss im Prinzip nur durch einen Tiefpass gehen, und man hat wieder das analoge Signal.
Die Tiefpassfilterung, also Integration, kann man bei Pulsen definierter Höhe (logisch "1") auch digital machen -> Dezimations-Filter.
Das Ergebnis ist PCM (Samples mit großer Bit-Auflösung) zu geringerer Frequenz (als der Puls-Strom des Sigma-Delta-Wandlers).

Ich hoffe, das hilft etwas weiter.

Grüße

 

[Burkie]

Zur Entmystifizierung der AD/DA Wandlung gehört natürlich auch gesagt,
dass es "24"-Bit-Wandler eigentlich nicht gibt.
24 Bit Auflösung entsprächen 144dB Dynamik oder Signal/Rausch-Abstand.
Erhältlich sind Konverter mit um die 100dB bis 120dB Dynamik oder S/N-Verhältnis. Was maximal "nur" 20 Bits entspricht, eher typisch 18 Bit.
Solche Dynamik oder Signal/Rausch-Abstände erreicht man aber nur mit Schallquellen, die um die 130dB bis 140dB laut sind, also Schallpegel von dieser Größenordnung erzeugen.

Denn jedes Studiomikrofon macht Eigenrauschen, die besten um die 10dB Schallpegel herum, die meisten um die 20dB herum.
Deswegen müssten Schallquellen um die 130dB bis 140dB Schallpegel erzeugen, um überhaupt die nutzbare Dynamik von "24"-Bit-Wandlern ausnutzen zu können.

Meist hat man aber Lead-Spuren mit deutlich weniger Schallpegel als diese brachialen 130dB.
Etwa gesungene, nicht geschriene Vocals eines Pop-Songs, oder einer Pop-Liebes-Ballade, oder sowas.
Die Lead-Spur macht vieleicht um die 80dB Schallpegel, vieleicht auch mal 90dB. Da reicht jetzt schon ein 16-Bit-Wandler völlig aus.
Unter Berücksichtigung der besten Eigenrausch-Eigenschaften der Mikros, kommt man dabei nur auf 70dB bis 80dB S/N-Verhältnis. Unbehandelt. Unkomprimiert.
Und dafür reichen 16-Bit-Wandler vollkommen aus.

Den Beweis dafür gab es zu Beginn der CD-Ära, als rein digitale Studio-Aufnahmen auch "nur" in 16 Bit und 44.1kHz oder 48kHz gemacht werden konnten. Diese Produktionen klangen völlig klar ohne jedes hörbare Rauschen.

Grüße

 

[wolfgang_5dot1]

Zur Entmystifizierung der AD/DA Wandlung gehört natürlich auch gesagt,
dass es "24"-Bit-Wandler eigentlich nicht gibt.

In diesem Fred geht es auch nicht um die Wandler, wie schon des oefteren erwaehnt, sondern um die Wandlung.
Und der ist es egal ob sie mit 24bit oder mit 8bit oder noch weniger gemacht wird.

 

[engineer]

[i
Den Beweis dafür gab es zu Beginn der CD-Ära, als rein digitale Studio-Aufnahmen auch "nur" in 16 Bit und 44.1kHz oder 48kHz gemacht werden konnten. Diese Produktionen klangen völlig klar ohne jedes hörbare Rauschen.

Die Wandler haben auch damals schon überabgetastet, z.T. waren sie parallel interlaced geschaltet, wie man das heute noch macht, um auf GigaHertz samplen zu können, zudem waren es nicht selten Flashwandler und die haben andere Characteristika als Delta-Sigma-ADCs. Massgeblich ist auch,dass man früher Aufnahmen gezielt verrauscht und Rauschpegel belassen hat, um das unterste Bit zu dithern und das nicht nur im Bereich Audio.

Das digitale Rauschen durch die Auflösungsbeschränkung ist auch nicht in der Weise als Rauschen zu hören, wenn man voll aussteuert, eher schon als Fehler in den harmonischen Oberwellen.

In jedem Fall ist das zweckmäßig mit digital 24 Bit rauszukommen und die zu speichern, auch wenn sie Rauschen aus Mikros enthalten. Das ist ja authentisch und gehört zum Mix. Und:

Man darf nicht vergessen, daß sich das Mikrorauschen statistisch verringert, wenn man Aufnahmen mit mehren Mikros zusammenmischt, wie bei Orchestern. Bei den vielen Stützen bekommt man durchaus ordnetnliche Pegel mit S/N bis an die 100dB! Die Mischpulte und das Aufzeichungsverfahren mussen da gerne einen Faktor 10 besser sein, um das unverändert zu transportieren. Dass da hinterher nur 16 Bit auf die CD müssen, erlaubt der Elektronik trotzdem nicht, nur auf 90dB genau zu sein. Allein schon wenn man Kompressoren benutzt, wird das Rauschen angehoben. Da einen Faktor 2 und dort einen Faktor 2, schnell ist man aus dem range

Das ist schon gut und richtig so mit den 24 Bit und auch die 96kHz sind zu gut zu begründen, selbst wenn sie aus demselben Chip kommen, der 48kHz gemacht hat und nun nur eine Stufe weniger dezimiert.

Man kann solche Sachen sehr schön mathematisch zeigen und durchrechnen lassen, wie groß die Fehler werden, wenn man hier und dort was wegkürzt. Das ist unbestritten. Offen ist nur, was man davon hört und was wann nicht. Aber auch da gibt es Ansätze:

Ich habe in meinem Pyratonesystem z.B. einen Dezimator drin, den man einstellen kann, d.h. die Klangsysnthese kann mit 24Bit oder auch weniger Genauigkeit erfolgen. Auch die Abtastfrequenz lässt sich leicht halbieren. Wenn man das umschaltet, hat man auf dem Ohr, was es bringt und wann. Und wie man sich leicht vorstellen kann, sind es die Höhen und die einfachen Klänge mit nur 2-3 reinen Tönen, wo sich die jeweils Leisen dann anders anhören. Das ist hörbar. Man hört es dann dem Klang halt nur nicht an, dass er schlechter ist, wenn man ihn alleine hört. Der höher aufgelöste und abgetastete ist aber näher am Original, das ist mal Fakt.