mal eine theoretische Frage

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Guest
Hallo Leute

ich habe zwar ein halbwegs fundiertes Hintergrundwisssen, dennoch ist mir neulich eine Wissenslücke aufgefallen, die Ihr hoffentlich schließen könnt. Und zwar geht es um das ewige Thema 16-24 Bit/44,1-96 kHz.

Also mir ist dazu neulich eine halbwegs anschauliche Analogie eingefallen: nämlich die Digital-Fotografie. Grob gesagt ist ein Digitalfoto ja nix anderes als ein Mosaik. Viele kleine Farbpunkte ergeben ein Abbild der Natur. Dabei hängt die Genauigkeit dieses Abbildes von der Auflösung und der Farbtiefe ab. Einerseits bestimmt die Auflösung die Menge der Farbpunkte, andererseits die Farbtiefe die Anzahl der Farben aus dem sich die Software bedienen darf, um einen dieser Farbpunkte darzustellen.

So weit, so gut.

Das lässt sich nun ja auch auf Audio übertragen. Eine digitale Aufnahme ist ja auch eigentlich nix weiter als ein akustisches Mosaik. Dabei bestimmt die Abtastrate die Menge der...???

Problem Nr. 1: Fotografie = Bildpunkte = Pixel. Darunter kann ich mir was vorstellen. Bei Audioaufnahmen spricht man wohl von Samples. Aber was genau stellen die dar?

Problem Nr. 2: bei der Fotografie gibt es eine Farbpalette aus sagen wir 2 hoch 32 Farben (= 32 Bit Farbtiefe). Daraus wird eine pro Bildpunkt gewählt. Was ist das aber im Audiobereich? Gibt es da auch eine "Palette"? Und wenn ja, was für eine? Unter Bildpunkten und Farben kann ich mir was vorstellen. Aber was genau ist das im Audiobereich? Ein vordefinierter Bereich von 2 hoch 24 Amplitudenauslenkungen, aus denen dann eine pro Sample ausgewählt wird?

Hmmm... knifflig. Immer wenn man denkt, man hätte etwas verstanden, tun sich neue Fragen auf... Kennt sicher der ein oder andere von Euch. Also klärt mich auf!

:)

Grüße
Mike
 
Das Problem, warum man diesen Vergleich nicht zu 100% vornehmen kann, liegt in der zeitlichen, "flüchtigen" Dimension des Schalls.

Problem Nr. 1: Fotografie = Bildpunkte = Pixel. Darunter kann ich mir was vorstellen. Bei Audioaufnahmen spricht man wohl von Samples. Aber was genau stellen die dar?
"Momentaufnahmen" der zum Zeitpunkt des Schnappschusses gerade herrschenden Lautstärke.

Ein vordefinierter Bereich von 2 hoch 24 Amplitudenauslenkungen, aus denen dann eine pro Sample ausgewählt wird?
Jepp.
 
Grüße.


die samplingrate ist die zeitinformation, wenn Du Dir die wellenform vorstellst, kann man von einer Stufe sprechen. je höher die samplingrate ist, desto mehr stufen pro zeit hast Du, desto höher ist quasi die auflösung auf der zeitachse.

die bittiefe gibt die anzahl der werte wieder, die pro sample angenommen werden können, also die lautstärkeabstufungen. sprich, je höher die bitrate, desto mehr lautstärke abstufungen gibt es, desto feiner also die dynamikauflösung.


ist zwar nicht gar so anschaulich wie beim bild, aber ich denke, es geht schon. ;)


Der Gruß

InSomnius
 
Am Beispiel einer Sinuskurve noch simpler ausgedrückt:

5.gif

Bild mit (hoffentlich) freundlicher Genehmigung des Autors von DIESEM Artikel, dem ich einen Großteil meines rudimentären Durchblickes verdanke :)

Je höher die Bitrate, desto mehr Höhenabstufungen gibt es bei der Kurve
(Noch am ehesten Vergleichbar mit der Auflösung einer Kamera)

Je höher die Samplingfrequenz, desto häufiger wird die Kurve pro Sekunde abgetastet.

Nachdem ich mich still und heimlich durch viele Threads zu diesem Thema durchgelesen habe, scheint bei allen unterschiedlichen Meinungen der größte Konsens darüber zu bestehen, dass 24bit Sinn machen (Wegen des größeren Headrooms) und 96KHz eher nicht (Zumindest nicht für "normale" Populärmusik).

Stichwort [g=284]Headroom[/g]:
Red Book Standard sind die wohlbekannten 16bit/44,1KHz.
Was die 16 bit anbelangt, sind das 65.536 mögliche Höhenabstufungen.
Wenn man nun in 16bit aufnimmt und nicht den gesamten Dynamikumfang nutzt (sagen wir der Einfachheit halber einfach mal 75%), hat die Aufnahme natürlich auch nur 75% der maximalen 65.536 Abstufungen. Wird das dann zum Schluß gemastert, haben wir uns zwar evtl. der 0db Grenze genähert, aber trotzdem hat die Aufnahme nur die Informationen des ursprünglichen takes. Hier passt die Analogie zur digitalen Fotografie wieder sehr gut. >Wenn ich eine Aufnahme mit den Abmessungen 1024x768 habe, daraus einen Auschnitt wähle und diesen wieder auf 1024x768 vergrößere, wird der Auschnitt grobkörniger sein.

Nehme ich mit 24bit auf, habe ich 16.777.216 Abstufungen !!
Davon 75% sind immer noch erheblich mehr als der Red Book Standard.
Im laufenden Projekt also mit 24bit zu arbeiten und erst zum Schluss auf 16bit zu mastern, sorgt also dafür, dass das Resultat dicht an der maximalen Auflösung ist.

Was nun die 44.1 bzw. 96 angeht, lässt sich einfach sagen, dass das menschliche Gehör kaum in der Lage ist auch nur 20KHz zu hören.
Es mag Bereiche geben, wo 96KHz Sinn machen ("gefühlte" Musik 8-/ ), das will ich mangels wirklichem Background auch mal lieber nicht bestreiten, aber für mich klingt es logisch, dass unsereins damit nicht zu hantieren braucht.

Ich habe das jetzt mal so ausführlich aufgeschrieben um mir selber zu beweisen, dass ich das Grundlegende daran endlich kapiert habe
 
Hej...

...danke für die Antworten. Also lag ich mit meiner Vermutung zumindest schon mal tendeziell richtig. Was aus der Darstellung hervorgeht ist, dass also Spannungsamplituden "gerastert" werden (bzw. Auslenkungen... Amplitude war doch meines Wissens nur die maximale Auslenkung... :| )

Ok, nur wo fangen die dann an (wahrscheinlich bein Null) bzw. wo hören die auf? Das ist ja mein Problem. Irgendwo muss doch ein Endpunkt festgelegt sein, damit ich diesen Bereich in 16.777.216 Abstufungen zerstückeln kann. Daher ja auch die Verwirrung und das Beispiel aus der Fotografie: ein Farbspektrum ist festgelegt. Man kann es also sehr einfach zerlegen. Aber bei Lautstärke (resp. Spannung) fehlt mir doch mindestens ein Wert...

Hmm... bitte anschaulich erklären, mein Physikunterricht ist 15 Jahre her... ;)

Grüße
Mike
 
Amplitude war doch meines Wissens nur die maximale Auslenkung...
Jain. Bei einer gleichmäßigen (z.B. Sinus-) Kurve ist das so. Nur besteht Musik ja aus beliebig vielen überlagerten Wellenformen. Daher bezeichnet Amplitude den max. Ausschlag jeder einzelnen Schwingung. Diese Ausschläge können aber sehr unterschiedlich sein, auch wenn sie direkt aufeinander folgen.

Ok, nur wo fangen die dann an (wahrscheinlich bein Null) bzw. wo hören die auf? Das ist ja mein Problem. Irgendwo muss doch ein Endpunkt festgelegt sein, damit ich diesen Bereich in 16.777.216 Abstufungen zerstückeln kann.
Sie fangen in der Mitte an (-∞dB) und bewegen sich in den positiven UND negativen Bereich. (Und jetzt komm´ mir keiner mit [g=154]DC-Offset[/g]... ;) )

Aber bei Lautstärke (resp. Spannung) fehlt mir doch mindestens ein Wert...
Die Obergrenze ist ebenfalls festgelegt mit 0dBfs. Dazwischen spielt sich alles ab.
 
Lies doch bitte mal den Artikel, den ich oben verlinkt habe. Da steht das drin.
Zitat:

"Aber ganz langsam. wir haben ja am Anfang festgestellt, dass der PC nur mit Einsen und Nullen arbeiten kann. Das heißt, die Spannung gibt er in einer Reihenfolge von Einsen und Nullen wieder, dem so genannten "Wort".
Das heißt, er misst die Spannung. Für 0 Volt setzt er 0, für 1,5 Volt (dem normalen Maximum bei Cinch) setzt er das Maximum des Wortes. Das ist jedoch abhängig von der Anzahl der Bits, die ihm zur Verfügung stehen...."
 
Sorry, hatte den Artikel gerade übersehen... Wusste gar nicht, dass es den gibt. Supi, dann stöbere ich da mal...

Danke!!!
 
gecko63 schrieb:
... Wenn man nun in 16bit aufnimmt und nicht den gesamten Dynamikumfang nutzt (sagen wir der Einfachheit halber einfach mal 75%), hat die Aufnahme natürlich auch nur 75% der maximalen 65.536 Abstufungen.

Klingt für mich leicht verwirrend, mit den 75% im Bsp. verstehe ich die Lautstärke (oder eher die max. Amplitude). Bei analogen Takes ist dazu kein Unterschied und selbst der Mensch hört bei leisen Klangerreignissen "weniger" Abstufungen. Irre ich mich da?

Wäre z.B. eine dynamisches Sampling der [g=4]Dynamik[/g] sinnvoller? Also 16 Bit im leisen (der Amplituden anpassend) wie auch 16 Bit bei lauten Passagen (nennt sich dies variable Bitrate?). Ups, dies wär natürlich nicht mehr mit dem "klassischen" statischen Wave (PCM) zu vergleichen. Ähm ich hab das Gefühl eigentlich noch nicht alles Verstanden zu haben ... :nonono:
 
Klingt für mich leicht verwirrend, mit den 75% im Bsp. verstehe ich die Lautstärke (oder eher die max. Amplitude). Bei analogen Takes ist dazu kein Unterschied und selbst der Mensch hört bei leisen Klangerreignissen "weniger" Abstufungen. Irre ich mich da?
Es geht aber nicht nur darum, die "Stufen" zu hören (Rauher Klang bei z.B. 8Bit), sondern auch darum, den Dynamikbereich auszuschöpfen um einen hohen Signal-Rausch-Abstand zu haben.

Wäre z.B. eine dynamisches Sampling der [g=4]Dynamik[/g] sinnvoller?
Genau das versteht man unter "Floating Point", z.B. bei 32Bit F.P. in Cubase.
 
Naja, es ging mir ja nur darum, dass man von den möglichen 65k Abstufungen einfach welche "verschenkt" wenn man nicht exakt am oberen und untern Limit ist beim Aufnahmepegel. Rein theoretisch halt.
 
DarthFader schrieb:
...
Wäre z.B. eine dynamisches Sampling der [g=4]Dynamik[/g] sinnvoller?
Genau das versteht man unter "Floating Point", z.B. bei 32Bit F.P. in Cubase.

Thx DarthFader ... menno lach, wieder was gelernt ... Danke ;)

@Gecko
Dein Posting erklährt ja gut, ich hatte wohl ein Knopf im Gehirn :)
 
Was nun die 44.1 bzw. 96 angeht, lässt sich einfach sagen, dass das menschliche Gehör kaum in der Lage ist auch nur 20KHz zu hören.

Indirekt hast du Recht:

Nach dem Nyquist-Shannon Theorem lässt sich die halbe Samplingfrequenz digitalisieren. OK, anders ausgedrückt: Wenn du 96kHz hast, kannst du 48kHz digitalisieren. Es stimmt, dass man in dem Bereich nichts mehr hören kann (außer vielleicht diese "gefühlte Tonhöhe" ) Aber 96kHz haben einen ganz anderen, wesentlichen Vorteil:

Beim digitalisieren entsteht ein sog. Quantisierungsrauschen im digitalisierten Signal. Bei 96khz ist jetzt das Quantisierungsrauschen nur noch halb so stark. Das kommt daher, dass dieses Rauschen durch die Ungenauigkeit des [g=60]Wandler[/g] zustande kommt (96kHz ist "doppelt so genau" wie 48kHz jetzt mal salopp formuliert). Also erster Vorteil: Weniger Rauschen.

Findige Ingenieure haben jetzt zusätzlich ein Verfahren entwickelt (noise-shaping), mit dem sie das Rauschen aus dem Hörbereich des Menschen (20Hz-20kHz) herausziehen und es auf das obere, nicht mehr hörbare Frequenzband verteilen können (bei 96kHz: 20kHz - 48kHz). Bei 44,1kHz reicht das digitalisierbare Band (bis 22,05kHz) nicht aus, um das Rauschen aufzunehmen Also, zweiter Vorteil: Noch weniger Rauschen :D .

Aufgrund diese Quantisierungsrauschens geht man im Übrigen auch auf 24 Bit. Hier hat man einen größeren Rauschabstand (144db) gegenüber 16Bit( 96db).

Gruß!


Phil
 
Klasse Erläuterung, sehr interessant das, danke :)

Und trotzdem... "unsereins" dürfte mit 24/44.1 ziemlich gute Ergebnisse erzielen.
Wer hat denn schon die Hardware (Micros, Preamps, FX etc.) die so akkurat arbeiten, dass die von dir beschriebenen Vorteile in Hörbare Verbesserungen umgemünzt werden können? Ganz zu schweigen von dem tontechnischen KnoffHoff, das notwendig ist um in den Regionen mit frequenzen und co. zu hantieren.

Wie gesagt, ich würde nie abstreiten, dass da ein Mehrwert besteht, den Profis auch zu nutzen wissen. Nur in Relation betrachtet, ist das für mich eher irrelevant.
 
gecko63 schrieb:



Wie gesagt, ich würde nie abstreiten, dass da ein Mehrwert besteht, den Profis auch zu nutzen wissen. Nur in Relation betrachtet, ist das für mich eher irrelevant.
wäre auch die frage, ob das dann die konsumenten hören... die CD selber ist ja AFAIK dann eh "nur" in 44KHz. oder hört man enen unterschied, wenn man ein 44Khz oder ein 96Khz files auf CD bringt? :| :|
 
Eine Audio-CD "kann" nur 44.1 kHz. Man muss also immer downsampeln.
Für 96 kHz gibts die DVD-Audio - und da hört man sehr wohl einen Unterschied - auch Laien. Der hörbare Unterschied ist aber auch Stil-Abhängig.

Oder meintest du: "Hört man einen Unterschied, ob ein von vorn herein 44.1 kHz File gebrannt wird, oder ein von 96 kHz downgesampeltes File ?" -> Würd ich auch gern wissen.

Interessant wäre aber auch zu testen, was für die Allgemeinheit "besser" klingt:

96 kHz @ 16 bit
oder
44.1 kHz @ 24 bit
 
mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit 44.1/24

Ich beziehe mich da auf einen Artikel, der hier bei einem der vielen Diskussionen zu dem Thema mal verlinkt war.
Darin hat irgend ein Ton Guru (und ich meine jetzt wirklich einen Vollprofi) mal sehr ausführlich seinen Senf dazu gegeben. Mit Beispielen aus der Praxis und allem drum und drann. der Artikel war sogar auf deutsch.

Der kam zu dem Schluss, dass die 24bit sehr wohl eine Verbesserung darstellen können, sofern denn die Peripherie stimmt.
Wohingegen die 96 KHz im normalen Popsektor eher eine Glaubensfrage sei.

Vielleicht findet den Artikel ja jemand hier, oder erinnert sich daran.
 
Wohingegen die 96 KHz im normalen Popsektor eher eine Glaubensfrage sei.

Stimmt! Aber nur aus einem Grund: Popproduktionen haben selten mehr als 20dB [g=4]Dynamik[/g]. Die kann ich ohne Weiteres auch in 96dB über Quantisierungsrauschen knallen. Wenn du jetzt mal ein richtig Gutes Orchester hörst, dann bin ich sicher, dass es mit 16Bit 44,1kHz eng wird. Dass das Ganze aber mehr den absoluten Profibereich angeht, ist auch klar. Nur, hätt nicht irgendjemand mal entdeckt, dass Darm auch auf einen Stock gespann nen Ton macht, dann würden wir heute immernoch alle auf Trommeln rumhaun... (und das war jetzt nicht gegen Drummer gerichtet :) )

Ich selbst benutz übrigens auch fast immer 24Bit / 44,1 kHz. Ganz einfach, weil ich mit Speicher haushalten möchte. Nie jedoch 24Bit / 48kHz, da der Verlust beim runtersamplen auf 44,1kHz viel größer ist, als der Nutzen!

Gruß!


Phil
 
[g=4]dynamik[/g]... [g=4]dynamik[/g]... ist das nicht diese widerliche eigenschaft, die ich immer zu erschlagen versuche und die sich trotzdem immer wieder in meine produktionen schleicht? nicht totzukriegen, dieser sch***... ;)
 

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