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Dynamikbereich

Dieses Thema im Forum "Recording & Mikrofonierung" wurde erstellt von Fireworks, 14.10.08.

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  1. Fireworks

    Fireworks Themenersteller

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    Hallo Community!!

    Also ich hab da mal eine Frage zum Dynamikbereich einer 16Bit AD-Wandlung. Hier stehen ja prinzipiell 96 dB zur Verfügung.
    Ich beschäftige mich mit Stimmenanalyse im klinischen Zusammenhang und muss die Maximalpegel von Stimmen aufzeichnen. Hier kommen Pegel im Bereich von 50dB - etwa 115 dB zu Stande, ein Opernsänger reicht auch schon mal an die 120 dB-Marke. Die untere Grenze liegt aber NIEMALS unter 40dB. Nun zu meinem Problem: Das Audiointerface (USB-Mik) hat nur 16bit. Die Diagnosesoftware (auf die ich keinen Einfluss habe) interpretiert das Signal desangeschlossenen USB-Mikros als dB-Werte. Soweit, sogut. Alle Werte bis etwa 90dB werdenkorrekt erkannt, alles darüber bekommt einen Aufschlag von etwa 15 dB. Also Signal 1: 90 dB wird als 90 dB erkannt. Signal 2: 91 dB wird als 106 dB erkannt. Bei einem Mikrofon mit 24 Bit tritt dieser fehler nicht auf. Ich kann bei der Software die zu verwendende Aufnahmequelle wählen, z.B. den primären Audiotreiber, das USB-Mik. ect.
    Meine Frage ist nun: 120dB Maximal - 40 dB Minimal = 80dB Dynamikumfang, also mit 16 Bit abbildbar. Wie kannich den Dynamikbereich des Mikrofons nachoben verschieben? Der maximale Schalldruck des Mikros ist im Übrigen im 140dB Bereich.

    Gibt es vielleicht eine Art Treiber? Irgendwas in Asio4All-Art? Könnte vielleicht auch schon Asio4All mit irgendeinem geheimen Zauber helfen???

    Da es wirklich sehr wichtig ist, hoffe ich, dass mir jemand einen Tipp geben kann.


    Vielen Dank,


    Fireworks
     
    Fireworks, 14.10.08
    #1
  2. Wolfgang

    Wolfgang

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    Irgendwie versteh ich nur Bahnhof.

    Wo wird was draufgeschlagen? Und warum?

    Und was ist das fuer ein Programm und was fuer ein Mikro?
     
    Wolfgang, 14.10.08
    #2
  3. Fireworks

    Fireworks Themenersteller

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    Also: Das Programm ist DiVAS, wirst du aber vermutlich nicht kennen, da es ein Stimmanalysetool für den klinischen Einsatz ist.
    Und nun zum "Aufschlag":
    Zum Bestimmen des Schalldrucks spricht ein Patient aus einem normiertem Abstand (30cm) in ein Mikrofon. Dieses ist ohne Manipulationsmöglichkeiten direkt mit dem Rechner verbunden. Das Programm selbst benutzt keine speziellen Treiber, sonder nimmt, "was man ihm gibt" und interpretiert die ankommenden Signal als dB-Wert im Bereich von 40 - 120 dB. Bei einem 24Bit Mikrofon klappt das perfekt. Mit einem 16Bit Mikrofon klappt es jedoch nicht, da die Werte ab einem bestimmten Pegel falsch interpretiert werden. Alles bis (etwa) 90dB wird weiterhin korrekt erkannt, aber alles darüber wird als (ca. 15dB) lauter interpretiert, als es tatsächlich ist.
    Also so:

    Tatsächliches Signal (Patient) 85dB => Mikro => Programmpegel 85dB

    Tatsächliches Signal (Patient) 90dB => Mikro => Programmpegel 90dB

    Tatsächliches Signal (Patient) 92dB => Mikro => Programmpegel 107dB

    Tatsächliches Signal (Patient) 100dB => Mikro => Programmpegel 115dB

    Tatsächliches Signal (Patient) 120dB => Mikro => Programmpegel 135dB

    Ich hoffe man kann verstehen, was ich meine.
    Im Grunde muss also der Pegel ab einem bestimmten Grenzwert herunter geregelt werden. Dies ist prinzipiell möglich denke ich, da bei einzelnen Schallpegelmessgeräten ja auch ein ähnliches Verfahren angewandt wird. Der Voltcraft Datalogger 322 zum Beispiel. Das ist ein Schallpegelmessgerät mit einem Dynamikumfang von nur 50 dB. Trotzdem kann man Pegel im Bereich von 30 - 130 dB damit messen, weil der Dynamikbereich nicht bei 0dB(A) beginnt, sondern über das Lautstärkeniveau verschoben wird.

    Man bräuchte also irgendetwas, das mit dem Signal des Mikrofones das gleiche macht.

    Als Mikrofon können wir beispielhaft das t.Bone SC440USB nehmen, es hat 16Bit Auflösung bei 44100Hz Samplingrate. Der Grenzschalldruck sollte bei dem Großmembraner nicht unter 135dB liegen. Dieses Mikrofon habe ich unter anderem jetzt zum Testen da. Auf der anderen Seite habe ich aber auch schon verschiedene andere 16Bit Mikros ausprobiert und es gab überall den gleichen Effekt.

    Vielen Dank,


    Fireworks
     
    Fireworks, 14.10.08
    #3
  4. Wolfgang

    Wolfgang

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    Wenn diese Software schon diesen Bug hat warum verwendest du nicht ein 24bit USB Mikro?
    Oder gibt´s das nicht?

    Oder ein normales Mikro mit USB Mikpre?
     
    Wolfgang, 14.10.08
    #4
  5. zehnvorsechs

    zehnvorsechs

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    Das 16 Bit Mikro hat einfach nicht die erforderliche Auflösung. Und sehe es als Blackbox, d.h. es wird kein Treiber der Welt in der Lage sein, auf den analogen Teil und den DA- Wandler des Mikros Einfluss zu nehmen und dann noch hinterher das Ergebnis so auszuspucken, dass Dein Programm das optimal interpretieren kann. Bedenke, die Teile sind für Hobby- Podcaster gebaut worden. D.h. es gibt da ganz andere technische Anforderungen als für den wissenschaftlich- klinische Anwendungen.

    Also was Du brauchst, ist wahrscheinlich ein extrem hochwertiger AD- Wandler und Preamp und ein dafür geeichtes Messmikrofon in einer dafür optimierten Umgebung. Kein "Spielzeug".
     
    zehnvorsechs, 14.10.08
    #5
  6. Fireworks

    Fireworks Themenersteller

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    Einen Preamp kann ich nicht verwenden, weil die Vertärkung dann beeinflusst werden kann und die Pegelmessungen nicht mehr den gleichen Normen entsprechen müssen, also es KÖNNTEN Abweichungen entstehen. Und ich glaube der Bug liegt gar nichtunbedingt in der Software an sich, denn mit einem 24Bit Mikro gehts ja.
    Und ichh verwende keins, weil es HIER, in der HNO-Klinik, in der ich arbeite, keins gibt.

    Achja und zur Umgebung - es soll "Wohnzimmerakustik" herrschen, das klappt schon. Die Sache mit dem Eichen ist im Grunde nicht so unglaublich wichtig, in dem relevanten Frequenzbereich (70 - 1600Hz) ist die Mikrofonlinearität absolut ausreichend und die Referenzpegel entsprechen den per Schallpegelmesser ermittelten Werten. Natürlich abzüglich der 15 dB ab der beschriebenen Grenze. Also reicht das "Spielzeug" von den grundlegenden technischen Eigenschaften durchaus völlig aus.
     
    Fireworks, 14.10.08
    #6
  7. Wolfgang

    Wolfgang

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    Der Bug liegt definitiv in der Software.

    Daher: Verwende eine Loesung die der Software 24 bit uebergibt und gut ist es.
     
    Wolfgang, 14.10.08
    #7
  8. Woodstock

    Woodstock

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    Hallo,

    also die Software hat Probleme mit dem Import von 16-bit Dateien?

    Dann konvertiere doch die aufgenommene 16-bit-Datei in eine 24-bit Datei. Es werden keine Informationen hinzugefügt und auch nicht weggenommen...
     
    Woodstock, 14.10.08
    #8
  9. Fireworks

    Fireworks Themenersteller

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    Ja, daran hätte ich auch schon gedacht, aber es geht um "Echtzeit", nicht um Dateien. Vielleicht gibt es ja ein Programm, dass die Wandlung direkt durchführt?!
    Die Latenzen wäre nicht so überlebenswichtig, 2 Sekunden wären immernoch in Ordnung.
     
    Fireworks, 14.10.08
    #9
  10. czernebog

    czernebog

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    Ein jedes USB-Mikro wird auch einen Preamp haben und ein jedes wird eine andere Verstärkung ausgeben.

    Evtl. habe ich dich auch falsch verstanden, aber wie willst du, vor allem im klinischen Bereich, mit etwas arbeiten, daß dir keine genauen Werte liefert?
    Man kann "Spielzeug" schon verwenden, sofern man weiß was es macht und dazu benötigt man Meßtechnik oder zumindest Datenblätter auf die man sich verlassen kann (mV/Pa), was ich bei günstigen Mikros arg anzweifeln würde.
    Gibt es eigtl. keinen Support vom Hersteller?

    Grüße
     
    czernebog, 14.10.08
    #10
  11. Fireworks

    Fireworks Themenersteller

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    Also zunächst die Sache mit dem Eichen. Das hab ich wohl unglücklich ausgedrückt. Was ich sagen wollte ist, dass die benutzten Mikros, also aktuell dieses SC440USB imrelevanten Messbereich PERFEKT mit einem geeichten Schallpegelmesser übereinstimmen und daher (in meinem Fall) für die Messung benutzt werden können, obwohl sie vom Hersteller nicht geeicht wurden.
    Und das mit dem Preamp - natürlich weißich, dass auch in dem beschriebenen Mikrofon einPreamp verbaut ist und ichsonst gar kein Signal in verarbeitbarem Pegel hätte. Der Preamp ist aber nicht manipulierbar, es gibt kein Poti, abn dem ich lauter oder leiser drehen kann. Darauf kommt es an.
    Die Mikros, die ich bislang getestet habe (das waren das benannte und 2 geliehene technische Messmikros von mir unbekannten Industrieherstellern) lieferten im Übrigen die gleiche Verstärkung, bzw. den gleichen Pegel bei gleichem Eingangssignal.

    Achja, der Hersteller - verweist auf ein 24 Bit Mikro. Ich kann den Klinikdirektor jedoch nichtzur Anschaffung eines solchen überzeugen. Ich bin ja auch nur Student im Forschungssemester.
     
    Fireworks, 14.10.08
    #11
  12. bassniac

    bassniac

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    Aha. Vielleicht ist in dem Mikro ne Limiter bzw. Kompressor Schaltung eingebaut, damit es nicht (so schnell) zu clipping kommt. Das würde auch das linearere Verhalten des 24 Bit Mikros erklären.

    EDIT: Wofür brauchst Du das eigentlich? Doktorarbeit/Diplomarbeit? Wäre dann nicht ordentliches Equipment angebracht?
     
    bassniac, 14.10.08
    #12
  13. Fireworks

    Fireworks Themenersteller

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    Hhhm. Das verstehe ich nicht so richtig. Wenn da ein Limiter drin wäre, dann würde doch bei einer Überschreitung des Pegels trotzdem 90dB erscheinen. Also gleicher Ausgangspegel trotz größerem Eingangspegel. Aber der Ausgangspegel wir dja sprunghaft um 15dB lauter. Nein, ich glaube nicht, dass da ein Comp./Limiter hinter steckt.
     
    Fireworks, 14.10.08
    #13
  14. Wolfgang

    Wolfgang

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    Dann gibt´s fuer den Klinikdirektor nur zwei Moeglichkeiten: Entweder es kommt ein passentes Mikro fuer das, bestimmt auch nicht billige, Programm her oder der Test findet nicht statt.

    So einfach kann das sein.
     
    Wolfgang, 14.10.08
    #14
  15. kickback

    kickback

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    Das kann ja nicht das einzige Hindernis sein; Markierung auf den Preamp und fertig ;)

    Bezüglich des Pegels (Preamp) beim USB-Mic:
    Soweit ich weiß, gibts es ja trotzdem eine Lautstärkeneinstellung fürs Mic. Die Frage ist lediglich, wo die arbeitet und ob die nicht ohnehin nur direkt auf das digitalisierte Signal wirkt (was vermutlich der Fall ist).
    Aber probier doch einmal eine andere Einstellung aus, vielleicht verhält es sich dann "linearer"? Wer weiß, was die Software dazwischen mit dem Signal aufführt...
     
    kickback, 14.10.08
    #15
  16. grim

    grim

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    nicht sehr diplomatisch;)

    Gruß
     
    grim, 14.10.08
    #16
  17. bassniac

    bassniac

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    Ich bin ja auch in der Branche tätig. Meine Erfahrung sagt mir, das bis 1000€ in der Wissenschaft alles aus der Kaffeekasse bezahlt wird und überhaupt niemanden juckt.

    EDIT: außerdem ist Jahresende, da müssen die Kassen geleert werden. Ansonsten gibts nächstes Jahr weniger.
     
    bassniac, 14.10.08
    #17
  18. pitsieben

    pitsieben

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    Aber selbst für Chefärzte und / oder Verwaltungsdirektoren verständlich.
     
    pitsieben, 14.10.08
    #18
  19. Fireworks

    Fireworks Themenersteller

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    Tja, der Knackpunkt ist natürlich, dass das Programm nicht nur für diese Tests eingesetzt werden kann, aber - wie das nunmal so ist - brauche ich die Tests für meine Forschungsarbeit.

    Die Sache mit der Lautstärkeeinstellung: Wenn man die verändert (nicht auf MAXIMAL hat), dann wird ja auch der Teil leiser, der im Moment gut funktioniert und dann falsch erkannt.

    Und die Sache mit dem Preamp scheidet grundlegend aus. Nicht nur ich soll die Tests machen, die Therapeute drehen an allem rum, was Knöpfe hat. Das ist (leider) wirklich keine Option.

    Hat also keiner eine passende Idee?!

    Ich fasse nochmal das Problem in einem Satz zusammen:
    Die 96dB, die mir das 16Bit Interface liefert sollen erst ab einem Pegel von 40dB(A) und nicht bei 0dB(A) anfangen.
     
    Fireworks, 14.10.08
    #19
  20. bassniac

    bassniac

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    Dann musst Du wohl so lange Handtücher um das Mikro wickeln, bis Du ne Dämpfung von 40dB erreicht hast. Denn wenn das Signal schon Digital ist, kannst Dus vergessen den Pegel anzupassen, da die Anpassung vor dem Wandler stattfinden muß. Sprich auf der analogen Seite der Schaltung. Wenns da keinen -40dB PAD Schalter am Mik gibt bist Du leider angeschmiert und es bleiben nur die Handtücher.
    Grüße.
     
    bassniac, 14.10.08
    #20
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