Tool für die Signalkette und ihre Rauschanteile, dBSPL, dBu, dBV, dbFS...

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Rajmund
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Hallo,

ich hatte bereits ein kleines Online-Tool programmiert, nun habe ich es deutlich erweitert: es zeigt den Verlauf des Klangs von der akustischen Erzeugung bis zur Wiedergabe über die Boxen, mit den Zwischenstationen Mikrofon, Preamp, ADC, DAC... und berechnet allerlei technische Werte sowie die Rauschanteile und wie diese sich summieren, in Abhängigkeit diverser Parameter der beteiligten Gerätschaften und Einstellungen (bit-Auflösung, Gain, Fader).
Zwar ist das Ohr das wichtigste Werkzeug des Tonmachers, aber manch visueller Eindruck kann für das Verständnis einiger Zusammenhänge ganz erhellend sein. Beispielsweise erkennt man, dass das Einpegeln unter realistischen Umständen weit weniger kritisch ist als oft vermutet. Ebenso ist eine digitale Lautstärkeregelung vor (statt nach) dem DAC meist unproblematischer für die Klangqualität als gemeinhin befürchtet.
Wer Lust hat, damit ein bißchen herumzuspielen, hier entlang.

Bildschirmfoto 2022-06-21 um 16.42.34.png
 
Graham
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Nerdy :love:
 
mruebsam
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Hallo,

ich hatte bereits ein kleines Online-Tool programmiert, nun habe ich es deutlich erweitert: es zeigt den Verlauf des Klangs von der akustischen Erzeugung bis zur Wiedergabe über die Boxen, mit den Zwischenstationen Mikrofon, Preamp, ADC, DAC... und berechnet allerlei technische Werte sowie die Rauschanteile und wie diese sich summieren, in Abhängigkeit diverser Parameter der beteiligten Gerätschaften und Einstellungen (bit-Auflösung, Gain, Fader).
Zwar ist das Ohr das wichtigste Werkzeug des Tonmachers, aber manch visueller Eindruck kann für das Verständnis einiger Zusammenhänge ganz erhellend sein. Beispielsweise erkennt man, dass das Einpegeln unter realistischen Umständen weit weniger kritisch ist als oft vermutet. Ebenso ist eine digitale Lautstärkeregelung vor (statt nach) dem DAC meist unproblematischer für die Klangqualität als gemeinhin befürchtet.
Wer Lust hat, damit ein bißchen herumzuspielen, hier entlang.

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Sehr geil, aber schon auch wie @Graham meinte etwas nerdy :)
 
Rajmund
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...vielleicht hätte ich die Einstellungsparameter versteckbar machen sollen, dann sähe es etwas weniger nerdig aus ;)
 
mruebsam
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Immer wenn ich mir solche Kalkulationen ansehe, wird es mir wieder bewusst, dass wir in den technischen Specs
längst schon auf einem Niveau angekommen sind, dass der limitierende Faktor definitiv der Mensch und nicht die Technik ist. Ich frage mich trotzdem, woher die verschiedenen Wahrnehmungen (auch oder vielleicht gerade bei mir) kommen. Ich meine schon, Unterschiede zwischen Preamps und Wandlern (längst nichts bei allen) hören zu können. Ich weiß, dass es hier auch nicht nur um Rauschen geht, sondern auch um Verzerrungen, Intermodulationsverzerrungen, Frequenzgänge, Hystereseeffekte, etc. geht. Aber auch die sind ja eigentlich bekannt und auf mittlerweile extrem niedrigen Niveau (selbst in der Consumerklasse)
Ist es also alles nur Einbildung? Warum mag ich meine teuren Preamps mehr als andere? (Übrigens passt auch da nicht alles auf alles…) ist High End am Ende Unfug? Irgendwie finde ich nicht.
Aber solche Berechnungen zeigen, dass die eigentlichen Probleme doch tatsächlich ganz woanders liegen als in der Technik..
Schönen Abend :)
 
Rajmund
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Bei den Recherchen der technischen Daten zeichnet sich zumindest eine Tendenz ab, dass die Hersteller von Geräten der unteren Preisklasse deutlich weniger technische Details verraten. Deshalb sind z.B. auch keine Behringer vertreten. Im unteren bis mittleren Preissegment gibt es zwar Daten, aber da sind Zweifel angebracht. (Warum z.B. sollte Focusrite 124 dB Dynamikbereich schaffen, wenn RME bei seinen teureren Geräten maximal 120 herausholt. Da fehlen dann Angaben zur Gewichtung. Auch die Angaben von Zoom machen skeptisch.) Gerade auch bei Lautsprechern waren erst in der oberen Preisklasse überhaupt verwendbare Daten zu finden. Haben Hersteller im Consumerbereich Angst, mit technischen Daten Kunden zu vergraulen? Ich tippe da schon auf tendenziell schlechtere Werte, wissen tu ich das freilich nicht. (Ich hab leider auch nicht das Equipment, um solche Messungen selbst anstellen zu können.)
Consumerpreamps haben auch keine dB-Skala an ihren Gain-Reglern. Oder gar gerasterte Gain-Regler, um exakt reproduzierbare oder stereosynchrone Einstellungen zu ermöglichen. Solche praktischen Dinge machen für mich auch den Unterschied zwischen Hobby- und Profiquipment aus.
 
mruebsam
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...Im unteren bis mittleren Preissegment gibt es zwar Daten, aber da sind Zweifel angebracht. (Warum z.B. sollte Focusrite 124 dB Dynamikbereich schaffen, wenn RME bei seinen teureren Geräten maximal 120 herausholt. Da fehlen dann Angaben zur Gewichtung. Auch die Angaben von Zoom machen skeptisch.) Gerade auch bei Lautsprechern waren erst in der oberen Preisklasse überhaupt verwendbare Daten zu finden.
Wer misst, miss Mist. Das gilt gerade für Lautsprecher und Mikros, die extrem abhängig von ihrer Umgebung sind, und jedes Grad und jeder Zentimeter und jede Raumreflexion die meisten Messungen zunichte machen...
Aber gerade bei elektronischen Geräten sollte das eigentlich nicht sein. (Aber natürlich werden auch hier für das Marketing verschiedene Gewichtungen und andere "Tuningmassnahmen" genutzt)
...
Consumerpreamps haben auch keine dB-Skala an ihren Gain-Reglern. Oder gar gerasterte Gain-Regler, um exakt reproduzierbare oder stereosynchrone Einstellungen zu ermöglichen. Solche praktischen Dinge machen für mich auch den Unterschied zwischen Hobby- und Profiquipment aus.
Thumbsup, würde ich auch so bestätigen. Gerade bei Wandlern gibt es klanglich auch schon richtig gutes Niveau auch bei Mittelklassewandlern. Aber eine Inputfestigkeit von 24 dB, präzise und wiederholbare Einstellungen, robuste Clocks, ultraflexibles Routing, MADI und Netzwerkfähigkeit, super solide Treiber, redundante Netzteile, etc. gibt es halt dann tatsächlich nur bei dem "Profizeuch" ... Puh... noch mal Glück gehabt :)
Trotzdem stelle ich mal die These auf, dass Qualitätsunterschiede bei den Enden der Aufnahmekette (also bei den Mikrofonen und bei den Lautsprechern) viel größer sind als irgendwo sonst; und das wahrscheinlich aus obigen Gründen...
 
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NuckChorris
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eine schöne arbeit hast du dir da gemacht. wirklich interessant was da passiert wenn man einzelne komponenten austauscht und ein wenig herumspielt.
 
Rajmund
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Interessant fand ich, dass man erkennt, dass möglichst hohes Einpegeln unter dem Gesichtspunkt des Dynamikbereichs (Signal-to-Noise-Ratio) gar nicht notwendig ist. Stattdessen gibt es einen relativ weiten Gainbereich, innerhalb dessen es praktisch keine Änderung des Dynamikbereiches gibt. Unterhalb nimmt das Quantisierungsrauschen zu, oberhalb kommt es zum Clipping.
 
engineer
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Ton-Guru
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Nichtlinearitäten würde ich reinnehmen. Das lohnt auf alle Fälle! Allerdings wird es dann 2-dimensional.

Intermodulationsverzerrungen
Schwierig. Ich habe ein Modell dafür, wüsste aber auch nicht, wie ich diese Verzerrungen quantisieren würde. Kommen ja sowohl vom Mikro, als auch dem Lautsprecher und heben sich in %ten sogar weg. Eher weglassen.

Dazu hatte ich im anderen thread was geschrieben. Halte ich für wichtig. Am Besten man macht wenigstens 3 wichtige Frequenzen. Dann kommt das. was ich zu den Höhen sagt, sichtbar zum Tragen. Bei dem Linearitätsthem sind es in erster Linie die Bässe.
Hystereseeffekte,
-> Nichtlineare Verzerrungen.

Was aber noch in die Betrachtung hinein muss, ist das zeitliche Verhalten von Filtern, speziell IIR angefangen vom Mikro, über den AA-Filter beim ADC etc... Ich habe mir mal angehört wie mein overhead Schlagzeugmikros auf Pulse reagieren und wie es die Chormikros tun. Erstere vertragen mehr und werden später endverzerrend - dröhnen aber blechern nach, wenn man es genau anhört. Muss von der Kapsel kommen. Ist aber bei beiden MICs dieser Art absolut identisch.

Ist eigentlich das elektrische Rauschen von wegen EMV drin? Einfluss auf Kabel?
 
Rajmund
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Man könnte das ganze natürlich noch deutlich weiter aufbohren, bräuchte dann aber auch entsprechende Datenquellen. Das heißt, irgendjemand muß die Geräte bei sich haben und auf Herz und Nieren ausmessen. Ich muss mich darauf verlassen, was die Hersteller veröffentlichen. Davon abgesehen bedeutet jede Simulation natürlich eine Vereinfachung bzw. den Fokus auf einen bestimmten Sachverhalt. Wenn ich bspw. die Mondumlaufbahn berechne, muss ich die Gezeitenreibung eigentlich mit einbeziehen, aber in erster Näherung reicht aus, was Kepler und Newton herausgefunden haben.
 
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Ton-Guru
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Mir fällt gerade noch das mit der Wandlerauflkösung auf: Das ist auch nicht so einfach zu bemessen, weil die Rundungen, die eine Quantisierung bringt, auch einen spektralen und damit in einer eindimensionalen Betrachtung -> statistischen Fehler macht. Genau betrachtet, bildet sie ein signal- und amplitudenabhängiges Rauschspektrum. Das Problem haben wir z.B. bei Rauschgeneratoren, die digital skaliert werden. Auch schon bei einem Sinuston kann man das erkennen:

Obwohl das gleiche Signal, gibt es ein anderes Fehlersignal = Abweichung von Sinus und wie sich das auswirkt ist auch wieder abhängig davon, wie später nochmals gefiltert wird. Wenn man das einfach angeben will, geht es wohl nur, den maximalen Fehler mit eben dem gerundeten Bit anzugeben und sich im Hinterkopf zu behalten, dass dies der ungünstigste Fall ist, wenn es sich um ein gleichverteiltes Spektrum handelt.

Im Grunde müsste man es für verschiedene Fälle durchblättern, darunter weisses und rosa Rauschen und den Extremfall eines einzelnen Tons.
 

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