Gute NOS DACs?

uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Diskus_GL hat geschrieben: @Uli: wie erklärst Du denn den - gut sichtbaren - Unterschied in der Impulsantwort bei Betrieb im Upsampling mode des Zodiac Platinum?
Ich hab es ja schon erklärt.
Also noch einmal zum Mitschreiben:

Das Ringing der Pulsantworten von linearphasigen Tiefpassfiltern mit gleichem Amplitudengang ist immer gleich lang, egal wie die Abtastrate ausschaut. Also 44.1 kHz, 352.4 kHz oder 128 MHz oder 7690 GHz.

Ergo stimmen bei den gegebenen Pulsantworten im Stereophile-Artikel die Frequenzgänge nicht überein, diese sind allerdings nicht dargestellt.

Die kürzere Pulsantwort im Artikel hat einen schlechteren Frequenzgang.

Grüsse
Uli
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chriss0212

Beitrag von chriss0212 »

Hallo Uli,

jetzt weiß ich zumindest wie groß man in schreiben kann :cheers:

Habe aber trotzdem eine Verständnisfrage: sind denn in Fig4 nicht die Frequenzgänge dargetellt oder meinst Du die sind nicht korrekt? Oder ist für Dich der Unterschied, dass die steile abfallende Flanke bei den jeweiligen Frequenzen unterschiedlich ist?

Bitte nicht falsch verstehen. Ich möchte hier nix anzweifeln, da ich die Mathematik dahinter eh nicht verstehe... aber vielleicht kann ich mich ja über Bauernschläue annähern ;)

Grundsätzlich kann ich mir die Sache vorstellen, denn irgendeinen Kompromiss muss man ja eingehen

Viele Grüße

Christian
uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

chriss0212 hat geschrieben:Habe aber trotzdem eine Verständnisfrage: sind denn in Fig4 nicht die Frequenzgänge dargetellt oder meinst Du die sind nicht korrekt?
Die dargestellten Frequenzgänge gelten nicht für die Pulsantworten ohne/mit Upsampling sondern zeigen den Übertragungsbereich des DACs bei interschiedlichen Abtastfrequenzen.

Also zwei paar Schuhe.

Grüsse
Uli
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chriss0212

Beitrag von chriss0212 »

Ahh..

OK... so wird (dann doch) ein schuh draus ;)

Danke für die Aufklärung :cheers:

Christian
Diskus_GL
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Beitrag von Diskus_GL »

Hallo,

die Frequenzgänge im Stereophiele Artikel beziehen sich nur auf den "normalen" Modus ...also den ohne internes Upsampling (kann man so aus dem Text herauslesen).
Das hiesse dann aber auch, daß im Upsampling-Modus ein anderes FIR-Filter zum Einsatz kommt... wobei ja - wenn ich das richtig verstanden habe -, ohnehin bei jeder Samplingrate ein anderes FIR-Filter (mit anderer Eckfrequenz und anderem Ringing-Verhalten) zum Einsatz kommt.

Grüsse Joachim
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Diskus_GL hat geschrieben:... wobei ja - wenn ich das richtig verstanden habe -, ohnehin bei jeder Samplingrate ein anderes FIR-Filter (mit anderer Eckfrequenz und anderem Ringing-Verhalten) zum Einsatz kommt.
was genau nicht ok ist.
Bei einem Upsampling von 44.1 auf irgendwas anderes Beliebiges müssen nach dem Upsampeln alle Frequenzen > 22050 Hz rausgefiltert werden. Dazu braucht es einen Tiefpass, dessen Eckfrequenz und Amplitudengang bei allen Abtastfrequenzen identisch ist. Oder welchen Sinn macht es einmal z.B. 20 kHz und dann 21 kHz als Eckfrequenz zu wählen? Oder ein Filter steil und das andere flacher zu gestalten.
Und wenn dann die Tiefpassfilter identisch sind, dann haben sie auch dasselbe Ringing.

Grüsse
Uli
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Diskus_GL
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Beitrag von Diskus_GL »

Hallo,

ich hatte es so verstanden, das wenn ich ein 44.1 kHz-Signal z. B. auf 88.2 khz upsample ich dann einen Filter für 44.1kHz benötige (anstelle einen für 22,05kHz), den ich dann um Anteile >20kHz herauszufiltern flacher gestalten kann und somit auch mit weniger Ringing-Effekt.

Warum sollte auch bei einem auf 88.2kHz upgesampelten Signal alles unter 20kHz weggefiltert werden?
Wenn da was >20kHz (gegenüber dem ursprünglichen 44,1kHz-Signal) hinzukommt ist es vom Upsampler.
Da habe ich ja z. B. bei meinem Musikplayer gesehen, das es da zwar Unterschiede gibt (der Maxuimum- Fidelity Type erzeugt ja genau so ein Aufprägen einer hochfrequenten Schwingung auf das urspr. Signal - was im Frequenzgang dann sicherlich auch in Form von hohen Frequenzen - evt. >20kHz - erscheinen wird...), aber das kann ich durch geeignete Wahl des Upsamplers begrenzen...

Grüsse Joachim
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pschelbert
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Beitrag von pschelbert »

Upsampeln von 44.1kHz auf was auch immer, muss alles ÜBER 22050Hz weggefiltert werden wegen Spiegelfrequenzen. wenn nicht, dann hast massive Signalverfälschung!
Da führt kein Weg dran vorbei.

Alternative Du samplest das Analogsignal bei der Aufnahme schon höher dann kannst bei 192kHz Samplerate Signal bis 96kHz haben.

Es gibt nichts umsonst...leider

Peter
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Diskus_GL
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Beitrag von Diskus_GL »

..woher kommen diese Spiegelfrequenzen - doch nur vom DAC. Wenn der mit 88.2kHz arbeitet liegen die bei 44,1kHz - weshalb macht ein DAC denn ein Oversampling???
In der Quelle - also den 44,1 Samples - ist doch nicht mehr an Info drin... oder???
Wenn ich mir so ein Quellsignal z. B. in Audacity ansehe, liegt die maximale Amplitudensteigung (die ja durch hohe Frequenzen bei der FFT representiert wird) vom 0 Bit bis zum 65000 bit innerhalb eines Samples.
Wenn also was dazukommt, ist es durch das Upsampling (wie beschrieben) - oder eben durch den DAC....

Irgendwie hab ich da ein Verständnisproblem.

Grüsse Joachim
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pschelbert
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Beitrag von pschelbert »

ist pure digitale Signaltheorie dahinter. Spektrum wiederholt sich periodisch, darum ist es da. Ist also schon im Signal drin ohne dass ein DAC irgendwie ins Spiel kommt. Heisst also schon auf der CD, SACD, flac Signal drin wenn man so will.

Der DAC muss nun nur noch das Signal wieder als analoges Signal rekonstruieren. Das ist alles.
Nichts weglassen (FG bis 20kHz schnurgerade etc.) und nichts zufügen (Spiegelfrequenzen, Rauschen, IMD etc.)

Eigentlich eine ganz einfache Aufgabe (...theoretisch...).

Peter
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chriss0212

Beitrag von chriss0212 »

Hallo Peter

Wie ist das denn wenn ich software seitig upsampel. Dann weiß der DAC ja nicht, dass er eigentlich ein Filter für 44.1 nutzen müsste... Heißt doch dann, dass er ein Filter der höheren sampling Frequenz nutzt oder?

Wie würde sich das denn nun auswirken?

Gruß

Christian
Diskus_GL
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Beitrag von Diskus_GL »

Hallo Peter,

das ist keine Erklärung.
Mich interessiert, wo im Verlauf des Quellsignals - also den 44.1kHz/16bit - der Verlauf der Spiegelfrequenzen ist - wie wird das mit den zur Verfügung stehenden Bits abgebildet.

Was in den DAC kommt sind nur die Bits im Takt der Samplerate.

Mag sein das eine Theorie oder ein Analogie auf Basis mathematischer Gesetze hier bestimmte Dinge suggeriert, aber mich interessiert erstmal die "reale Physik" und das ist der Amplituden-Zeit-Verlauf bzw. die Bits pro Zeiteinheit (alles andere basiert ja auf mathematischen Ableitungen/Betrachtungen dieser physikalischen Grössen).

Nach meinem (bisherigen) Verständnis kommen die "Artefakte" wie Spiegelfrequenzen erst durch den "Rückwandlungsprozess" - also durch den DAC (oder eben durch Up-/Down-Sampler etc.).
Es kann nicht in den Bits im 44.1 Takt sein. Das kann eigentlich erst passieren, wenn man z. B. mit bestimmten mathematischen Algorithmen Zwischenwerte erzeugt, die dann - bei FFT-Betrachtung des (neuen analogen) Signalverlaufs - eben auch höhere Frequenzen "erzeugen" (...genau das macht ja ein NOS DAC nicht...).
Damit werden diese Spiegelfrequenzen aber erst durch den DAC (oder Up-/Downsampler) "erzeugt".

Grüsse Joachim

PS.: Bei meinem Upsampling-Mode-Vergleich kann man das ja gut sehen, wie "neue Frequenzen" erzeugt werden... und auch wie der Nos-Type weniger "neue Frequenzen" erzeugt - das ist für mich schlüssig.
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Buschel
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Beitrag von Buschel »

Hallo,
Diskus_GL hat geschrieben:Nach meinem (bisherigen) Verständnis kommen die "Artefakte" wie Spiegelfrequenzen erst durch den "Rückwandlungsprozess" - also durch den DAC (oder eben durch Up-/Down-Sampler etc.).
Falsch. Die Spiegelfrequenzen entstehen bei der Abtastung. Also bereits in dem Moment, in dem ein zeitkontinuierliches Signal zu einem zeitdiskreten gesampelt wird.
Diskus_GL hat geschrieben:Damit werden diese Spiegelfrequenzen aber erst durch den DAC (oder Up-/Downsampler) "erzeugt".
Falsch. Der DAC unterdrückt bei der Rückwandlung in ein zeitkontinuierliches Signal die im zeitdiskreten Signal enthaltenen Spiegelfrequenzen. Selbst deine so beliebte NOS-Schaltung stellt einen -- allerdings unzureichenden -- Filter für die Spiegelfrequenzen dar.

Deine Höreindrücke gehören dir. Deine Ausführungen zu Zusammenhängen in Signalverarbeitung und -theorie sind aber schlichtweg falsch.

Theoretische Grüße,
Andree
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pschelbert
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Beitrag von pschelbert »

Hallo Joachim

nein, die Spiegelfrequenzen sind drin in den Bits. Ohne dass da was gemacht wird. Kannst natürlich sagen der Schuldige ist der der das CD-File erstellt hat.
Sowohl mathematisch wie auch physikalisch wie auch in der realen Implementation ist es genau so.
Also bevor Du auch nur irgendwas an den Bits machst, sind die Spiegelfrequenzen drin.

Die Artefakte wie Du sie nennst sind prinzipiell also da wenn Du Dir eine CD in die Hand nimmst, ohne dass sie je in den DAC gekommen ist. Ist ein prinzipiells Problem der digitalen Signalverarbeitung.
Up und Downsampler müssen halt Vorkehrungen treffen um diese Artefakte zu unterdrücken, sprich supersteil filtern.

Hier Theorie dazu: http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1275556

Peter
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cay-uwe
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Beitrag von cay-uwe »

Joachim,

die Aliasing Frequenzen entstehen zum einen in der Digitalisierung wenn im Signal Frequenzen über die 1/2 Fs liegen, also bei CD Qualität > 22,05kHz. Wird also Material mit einem ADC digitalisiert der mit 44.1kHz Fs arbeitet entstehen Alias-Frequenzen bei Fs - Fd. Ein Beispiel, enthält das Signal Spektralanteile die 30kHz beinhalten, dann entstehen Spiegelfrequenzen bei 44.1kHz - 30kHz = 11.1kHz. Diese lassen sich anschließend nicht mehr aus den digitalisierten Signal entnehmen. Daher muss dafür Sorge getragen werden, dass Frequenzen oberhalb von Fs/2 dem ADC nicht weiter geleitet werden. Das umgeht man am einfachsten, wenn man beim digitalisieren auf höhere Samplefrequenzen geht. Wenn man man zum Beispiel ein Signal mit 192kHz sampled und man im HiFi Bereich bis 20kHz digitalisiern möchte, würde die Spiegelfrequenz bei 192kHz - 20kHz = 162kHz liegen. In anderen Worten ab 162kHz muss das Signal schon stark gefiltert sein. Unter diesen Anforderungen, kann man bequem z.B. ein Butterworth Filter 2er Ordnung bei 20kHz dimensionieren, der bei 160kHz das Signal über 96dB gedämpft hat.

Da heut zu tage fast nur noch ADC mit Delta Sigma Convertern zum Einsatz kommen, wird das sehr elegant umgangen, denn bei solchen ADC wird Prinzip bedingt mit Samplingraten von 128x oder 256x ( bezoigen auf CD Qualität ) gearbeitet.

Beim DAC entstehen die Aliasinganteile durch Oversampling, was zum einen die Gestaltung des Rekonstruktionsfilters vereinfacht, aber dazu führt, dass man Spektralanteile vorfinden kann, die oberhalb von 1/2 Fs liegen. Diese Anteile werden dann über die FIR Filter gesperrt.

Ein sehr hilfreiches Dokument um das einfach nach zu vollziehen ist dieses.
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