Sample Rate

[m_tree]

@m_tree: Du gehst davon aus das LSB "lower sideband" und nicht "Least Significant Bit" heißt. Das führt vermutlich zu Deinen falschen Schlussfolgerungen. Könnte das sein?

LSB hatte ich zwar in Wolfgangs Posting falsch interpretiert, aber das mit dem Lower Sideband stimmt trotzdem. Der Zusammenhang war mir schon vorher geläufig.

 

[m_tree]

Das Dither Rauschen bzw. Anteile des Rauschens müssen höherfrequent als das Nutzsignal sein.

Jedes Signal ist des Ditherns seines Nachbarsignals Schmied

Nein. Hier mal ein Zitat, ebenfalls aus dem bösen Wiki:

"Bei der Verwendung hoher Abtastraten lässt sich das Rauschen in höhere Bereiche des Spektrums verschieben, sodaß dieses bei einer späteren Wandlung gänzlich gefiltert wird. Anschaulich lässt sich dieser Prozess damit beschreiben, daß feinstufiger gezittert wird. Tieffrequente Anteile in den Signalen lassen sich damit praktisch vollständig rekonstruieren."

https://de.wikipedia.org/wiki/Dithering_(Audiotechnik)

Je tieffrequenter das Nutzsignal und höherfrequenter das Ditherrauschen, desto effektiver wird gedithert.

 

[Fritz]

Das Dither Rauschen bzw. Anteile des Rauschens müssen höherfrequent als das Nutzsignal sein.

Jedes Signal ist des Ditherns seines Nachbarsignals Schmied

Oha, der Satz ist mir gar nicht aufgefallen:

"Anteile des Rauschens müssen höherfrequent als das Nutzsignal sein"

Wie soll sich denn das im Allgemeinen ausgehen ohne das Abtasttheorem zu verletzen?!
Das Rauschen kann sich nur im selben Frequenzbereich bewegen wie durch die Abtastfrequenz des Systems zur Verfügung steht (oder man aliased munter drauf los?!)

EDIT: Ok, wenn man den Satz nicht so aus dem Zusammnehang gerissen liest, nicht wie in #137 sondern wie in #142, macht das mehr Sinn.

 

[synthpark]

"Bei der Verwendung hoher Abtastraten lässt sich das Rauschen in höhere Bereiche des Spektrums verschieben, sodaß dieses bei einer späteren Wandlung gänzlich gefiltert wird. Anschaulich lässt sich dieser Prozess damit beschreiben, daß feinstufiger gezittert wird. Tieffrequente Anteile in den Signalen lassen sich damit praktisch vollständig rekonstruieren."

https://de.wikipedia.org/wiki/Dithering_(Audiotechnik)

Je tieffrequenter das Nutzsignal und höherfrequenter das Ditherrauschen, desto effektiver wird gedithert.

1. alte Kamellen
2. ungenau formuliert

Das Quantisierungsrauschen verteilt sich einfach auf das gesamte Spektrum. Die Stufenzahl bleibt gleich. EIn 24 Bit Wandler bleibt ein 24 Bit Wandler. Klar kann man nachher das Spektrum filtern und gewinnt Auflösung im Analogen. Aber trotzdem ungenau formuliert.

Aber ist eh nur ne Spassdiskussion

 

[m_tree]

1. alte Kamellen
2. ungenau formuliert

Das Quantisierungsrauschen verteilt sich einfach auf das gesamte Spektrum. Die Stufenzahl bleibt gleich. EIn 24 Bit Wandler bleibt ein 24 Bit Wandler. Klar kann man nachher das Spektrum filtern und gewinnt Auflösung im Analogen. Aber trotzdem ungenau formuliert.

Das Quantisierungsrauschen verteilt sich sicher aufs gesamte Spektrum. Es ging aber darum, dass das Ditherrauschen eben nur aufs Lower Sideband wirken kann. Wenn das Rauschen nur bis 5kHz geht, wird darüber dann auch nichts mehr gedithert.

Mit der späten Wandlung im Zitat ist nur ein Downsampling nach dem Quantisieren gemeint, wo das in den nicht hörbaren Bereich verschobene Ditherrauschen dann rausgeschnitten wird.

 

[hsl]

Kann man User eigentlich auf stumm stellen?

Das Halbwissen ist ja echt nicht zu ertragen.

Edit: mal wieder!

 

[Fritz]

1. alte Kamellen
2. ungenau formuliert

Das Quantisierungsrauschen verteilt sich einfach auf das gesamte Spektrum. Die Stufenzahl bleibt gleich. EIn 24 Bit Wandler bleibt ein 24 Bit Wandler. Klar kann man nachher das Spektrum filtern und gewinnt Auflösung im Analogen. Aber trotzdem ungenau formuliert.

Das Quantisierungsrauschen verteilt sich sicher aufs gesamte Spektrum. Es ging aber darum, dass das Ditherrauschen eben nur aufs Lower Sideband wirken kann. Wenn das Rauschen nur bis 5kHz geht, wird darüber dann auch nichts mehr gedithert.

Nein!


https://recording.de/Community/Foru...Mikrofonierung/207238/Post_2394180.html#P_139

 

[EC2]

war das nicht "Dithering", was ich machen muß um aus meiner 24bit-Datei eine 16bit zu bekommen?

Das wird immer so gelehrt ja.
Wegen den Rundungsfehlern, die beim Runterrechnen auftreten.

Rundungsfehler können durch Signalverarbeitung auf Basis quasi-reller Gleitkommazahlen (floating point) verschwindend klein gehalten werden. Ich kenne niemanden, der heutzutage noch mit einer DAW arbeitet, die mit fixed point kalkuliert.

Zum Thema Dither generell zitiere ich mal aus (dem nichtsdestotrotz mit so mancher didaktischen Verkürzung arbeitenden) Thomas Görne: Tontechnik (Hanser, 2008), S. 164 ff.

"[...]Quantisierungsfehler klingen sehr unangenehm, sobald die Signalamplitude in die Größenordnung der kleinsten Quantisierungsstufe q kommt. Analoge Übertragungssysteme kennen dieses Problem nicht.

Die Idee, das Kleinsignalverhalten von A/D-Wandlern durch analoges Rauschen oder digitales Quasi-Rauschen bei kleinen Signalen zu linearisieren, stammt aus den frühen 1960er Jahren. Das synthetische Rauschsignal mit typischerweise der Amplitude einer halben Quantisierungsstufe wird als Dither (Zittern) bezeichnet.

Wesentliche Eigenart des Rauschens ist die zufällige Folge von Amplituden, die beim weißen Rauschen (engl. white noise) eine Gauß’sche Häufigkeitsverteilung (”Normalverteilung“) haben. Paradoxerweise führt die Einführung eines Zufallsprozesses in die geregelte Welt des idealen Quantisierers zur drastischen Verringerung von Verzerrungen und – obwohl Dither ja ein additives Rauschsignal ist – zur subjektiven Verringerung des Rauschens.

[...]

Signale in der Größenordnung von q werden durch die A/D-Wandlung stark verzerrt; bei Amplituden von weniger als q liefert der Wandler konstant digital 0. Wird zu dem Signal nun vor der Quantisierung ein Dither-Rauschsignal mit einer mittleren Amplitude von q/2 addiert, dann springt der Quantisierer gemäß der momentanen Dither-Amplitude in zufälliger Folge um den Signalwert. Die Signalamplitude wird dadurch in der Häufigkeit der jeweils positiven oder negativen quantisierten Werte codiert. Nach der D/A-Wandlung erscheint wieder ein verrauschtes Signal, ohne Verzerrung. Mit Hilfe von Dither kann sogar ein Signal digital aufgezeichnet werden, das kleiner als die kleinste Quantisierungsstufe des Wandlers ist!

Dither muss stets vor der Quantisierung zum Signal addiert werden; nach der Quantisierung hat Dither keine Wirkung.

Analog-Digital-Wandler sind grundsätzlich gedithert. Darüber hinaus kann Dither optional eingesetzt werden, wenn das digitale Signal . . .

re-quantisiert wird, wenn also z.B. die Wortbreite von 24 auf 16 Bit reduziert wird (Verringerung von Quantisierungsrauschen);

mit einem rationalen Faktor multipliziert wird, wenn also z.B. das Signal mit digitalen Filtern bearbeitet wird (Verringerung von Rundungsrauschen);

in der Amplitude verändert wird, wenn also z.B. das Signal ein- oder ausgeblendet wird.

Bei digitalen Audio-Workstations (DAWs) ist Dither meist als zuschaltbare Option vorgesehen. Bei natürlich verrauschten Signalen (z.B. Aufnahmen klassischer Musik in Kirchen oder Konzertsälen, Filmtonaufnahmen am Set) ist Dither nicht nötig. Anders sieht es aus, wenn das analoge Signal auch geringste Pegel ohne Rauschen aufweist. Dies ist der Fall, wenn laute Quellen in gut schallisolierter Umgebung aufgenommen werden (z.B. typische Popmusikaufnahme im guten Tonstudio mit rauscharmen Mikrofonen). Auch bei Ein- und Ausblenden bis in die ”digitale Stille“ ist Dither unbedingt erforderlich.

Je nach Amplitudenwahrscheinlichkeit unterscheidet man u.a. Dither mit rechteckiger, dreieckiger und Gauß’scher Verteilung. Rechteck- und Dreieck-Dither sind digital leicht zu realisieren. Ideal für rein digitale Dither-Implementierungen ist die Dreieck-Verteilung. Gegenüber der Dynamik eines idealen M -Bit-Wandlers von M · 6,02 + 1,76 dB ist die Dynamik des Dreieck-geditherten Wandlers mit M ·6,02?3 dB um 4,76 dB geringer. Günstig für Analog-Digital-Wandler ist die Gauß-Verteilung (Normalverteilung) der Amplitude, wie sie bei natürlichem thermischem Rauschen auftritt. Die Dynamik eines Gauß-geditherten M -Bit-Wandlers beträgt (M ?1)·6,02+1,76 dB und ist damit genau so groß wie die Dynamik eines ungeditherten idealen M ?1-Bit-Wandlers (Watkinson 2001)."

Ring frei.

 

[m_tree]

Wieso sollte man einen 1kHz Ton nicht mit einer 1bit Amplitude (LS Bit) darstellen können? Der Ton wird dann halt mit hochfrequenten Anteilen überlagert (Rechteck).

Ich wollte schon mal eine Seite aus "Mastering Audio" mit 3 Grafiken dazu einscannen, hab aber gerade keinen Scanner zur Hand.
Daraus wird ganz schnell ersichtlich, wie ein Dither funktioniert und dass das "Zittern" halt feinstufiger (hochfrequenter) als das Nutzsignal sein muss.

 

[synthpark]

Das Quantisierungsrauschen verteilt sich sicher aufs gesamte Spektrum. Es ging aber darum, dass das Ditherrauschen eben nur aufs Lower Sideband wirken kann. Wenn das Rauschen nur bis 5kHz geht, wird darüber dann auch nichts mehr gedithert.

Mit der späten Wandlung im Zitat ist nur ein Downsampling nach dem Quantisieren gemeint, wo das in den nicht hörbaren Bereich verschobene Ditherrauschen dann rausgeschnitten wird.

das HF Ditherrauschen muss immer GEFILTERT werden, damit es weg ist. Wenns nicht hörbar ist, stört es nicht umbedingt (> 20 kHz), aber wenn man schon downsamplen möchte, dann muss man filtern.

Wo du recht hast, ist die Tatsache, dass ein Signal nicht effektiv mit sehr tieffrequenten Signalen gedithert werden kann.

Beispiel: du hast einen 1 kHz Sinus bei 1/4 LSB, der ohne Dither einfach rausfliegt.
Wenn man nun mit 30 Hz dithert, dann wird das Signal bei 1 KHz immer mal wieder ausgeblendet und wieder eingeblendet, je nachdem, wo der 30 Hz Sinus in der Amplitude gerade liegt. Wär jetzt ein absolutes Extrembeispiel. Klingt bestimmt nicht so dolle.

 

[SOS]

ihr habt ein ernstes problem

 

[hsl]

Wieso sollte man einen 1kHz Ton nicht mit einer 1bit Amplitude (LS Bit) darstellen können?

Ich wollte schon mal eine Seite aus "Mastering Audio" mit 3 Grafiken dazu einscannen, hab aber gerade keinen Scanner zur Hand.
Daraus wird ganz schnell ersichtlich, wie ein Dither funktioniert und dass das "Zittern" halt feinstufiger (hochfrequenter) als das Nutzsignal sein muss.

erklärst Du uns bitte wie Dein 1 kHz Signal beschaffen ist, dass sich mit 1 bit Amplitude als Sinus mit 1 bit Auflösung darstellen lässt?

Also Peak gleich 1 bit. 0 gleich 0 und negative Halbwelle gleich -1 bit? Oder wie funktioniert das?

Ich komme einfach gerade nicht drauf? Bitte hilf mir wie ich mit 1 bit Auflösung einen Sinus darstelle.

 

[hsl]

ihr habt ein ernstes problem

Och nicht nur eins bei mir.

 

[m_tree]

das HF Ditherrauschen muss immer GEFILTERT werden, damit es weg ist. Wenns nicht hörbar ist, stört es nicht umbedingt (> 20 kHz), aber wenn man schon downsamplen möchte, dann muss man filtern.

Ähm ja, wenn beim Downsampling nicht gefiltert wird gibts Aliasing. Worauf willst du hinaus?

erklärst Du uns bitte wie Dein 1 kHz Signal beschaffen ist, dass sich mit 1 bit Amplitude als Sinus mit 1 bit Auflösung darstellen lässt?

Ich hatte gar nicht mehr von Sinus gesprochen. Sinus ist Quatsch, ja.

 

[hsl]

das HF Ditherrauschen muss immer GEFILTERT werden, damit es weg ist. Wenns nicht hörbar ist, stört es nicht umbedingt (> 20 kHz), aber wenn man schon downsamplen möchte, dann muss man filtern.

Ähm ja, wenn beim Downsampling nicht gefiltert wird gibts Aliasing. Worauf willst du hinaus?

Wo du recht hast, ist die Tatsache, dass ein Signal nicht effektiv mit LF Signalen gedithert werden kann.

Nein, es kann überhaupt nicht gedithert werden. Alles was unter dem Rauschabstand liegt wird dann einfach Quantisierungsrauschen.

Beispiel: du hast einen 1 kHz Sinus bei 1/4 LSB, der ohne Dither einfach rausfliegt.
Wenn man nun mit 30 Hz dithert, dann wird das Signal bei 1 KHz immer mal wieder ausgeblendet und wieder eingeblendet, je nachdem, wo der 30 Hz Sinus in der Amplitude gerade liegt.

Es wird nicht immer mal wieder ein- und ausgeblendet, sondern wird einfach nur anders (mit Quantisierungsrauschen) dargestellt. Ein tieffrequenterer Dither als das Nutzsignal hat überhaupt keinen Effekt.

erklärst Du uns bitte wie Dein 1 kHz Signal beschaffen ist, dass sich mit 1 bit Amplitude als Sinus mit 1 bit Auflösung darstellen lässt?

Ich hatte gar nicht mehr von Sinus gesprochen. Sinus ist Quatsch, ja.

Äh 1 kHz Ton? was ist das denn für ein Ton wenn kein Sinus?

 

[synthpark]

vor der Quantisierung sind die 1 KHz natürlich ein Sinus.

Ohne Dither dann nicht mehr, aber mit Dither schon. Über lange Zeiträume ergibt das "wirre LSB Signal" einen Sinus bzw. über mehrere LSBs, je nach Amplitude des Ditherrauschens.

 

[hsl]

vor der Quantisierung sind die 1 KHz natürlich ein Sinus.

Ohne Dither dann nicht mehr, aber mit Dither schon.

Naja aber kaum mit einem 1 bit System. Dither hin oder her.

 

[m_tree]

Zugegeben, ich greife bei dem Thema nur auf Halbwissen zurück. Dass ein Dither aufs least signifcant bit wirkt war mir z.B. nicht geläufig.

Ein paar Zusammenhänge hab ich aber schon begriffen, die hier im Thread meiner Meinung nach nicht richtig beleuchtet wurden. Mir gings in meinem ursprünglichen Posting um den Rauschabstand:

https://recording.de/Community/Foru...Mikrofonierung/207238/Post_2394172.html#P_136

 

[synthpark]

vor der Quantisierung sind die 1 KHz natürlich ein Sinus.

Ohne Dither dann nicht mehr, aber mit Dither schon.

Naja aber kaum mit einem 1 bit System. Dither hin oder her.

Doch. Geht ja auch mit einem Sigma Delta ADC. Da sind erstmal auch nur "1 Bit am Werkeln". Funktioniert ein wenig anders, aber in diesem Fall hier wird die Eingangsamplitude mit Hilfe des Zusatzrauschens zunächst auf mehr als 1 LSB gezwungen, damit das quantisierte Signal überhaupt wackeln kann.

Hier ein Signal mit 0.4 LSB Amplitude und dann additives Rauschen mit Leistung 1 LSB.
Das Sinussignal ergibt ne eindeutige Spitze im Spektrum.

x = 0.4*sin(2*pi*(1000/44100)*(0:1024*1000-1)) + randn(1,1024*1000);
y = round(x)

 

[echoRausch]

x = 0.4*sin(2*pi*(1000/44100)*(0:1024*1000-1)) + randn(1,1024*1000);
y = round(x)

Wollt ich auch grad schreiben...