Grenzen der digitalen Audiotechnik (Ralf Koschnicke)

Kienberg
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Beitrag von Kienberg »

Hallo Ralf,

besten Dank für diesen tollen Artikel zur Thematik auf dem Silbersandworkshop!

Habe ihn mit grossem Interesse gelesen ... wieder mal ein Schriftstück, dass man sich Einrahmen lassen könnte.

Gruss Sigi
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Systac
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Beitrag von Systac »

Hallo Ralf,

ich hätte da trotzdem noch ein paar Fragen, da ich mir noch nicht ganz sicher bin ob ich dass alles richtig verstanden habe.

Die Probleme des Informationsverlustes treten ja immer in dem Moment auf indem man digitalisiert und damit die Zeitliche Auflösung des Signals herunterschraubt.
Das bedeutet dann doch aber dass unser Signal auch dann schlechter gemacht würde wenn gar keine höherfrequenten Anteile (über 22kHz) vorhanden wären, weil ja ein signalpeak im Bereich von 25 ms verschwimmen kann, oder?

Für mich heißt das erstens Verlust der Zeitlichen Genauigkeit eines Signalpeaks und zweitens Verlust von hochfrequenten Anteilen die man vermeintlich "mithört ohne sie zu hören".
Die Hochfrequenten Anteile nützen uns aber auch nichts wenn unsere Verstärker sie nicht verstärken weil sie z.B. bei 20 Khz beschnitten sind, oder wenn unsere Lautsprecher nicht "schnell" genug sind um dem Signal zu folgen...... richtig?

Gruß Marius
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Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

Hallo Marius,
Die Probleme des Informationsverlustes treten ja immer in dem Moment auf indem man digitalisiert und damit die Zeitliche Auflösung des Signals herunterschraubt.
Ja, sofern die Abtastrate so gering ist, dass tatsächlich Frequenzen abgeschnitten werden (z.B. 44,1kHz). Informationsverlust gäbe es aber auch bei einer Analogkette mit zu eng begrenztem Übertragungsbereich.
Das bedeutet dann doch aber dass unser Signal auch dann schlechter gemacht würde wenn gar keine höherfrequenten Anteile (über 22kHz) vorhanden wären, weil ja ein signalpeak im Bereich von 25 ms verschwimmen kann, oder?
Nein, wenn keine Anteile über 25kHz vorhanden sind, kann ein Peak nicht kürzer als 25µs sein. Strukturgröße bzw. Zeit und Frequenz hängen immer fest zusammen. Kleine Strukturen bedingen hohe Frequenzen.
Für mich heißt das erstens Verlust der Zeitlichen Genauigkeit eines Signalpeaks und zweitens Verlust von hochfrequenten Anteilen die man vermeintlich "mithört ohne sie zu hören".
Das direkte "Mithören" hoher Frequenzen wird diskutiert, ich denke aber, dass wir das Fehlen ebensolcher nur in der Zeitstruktur wahrnehmen. Mal abgesehen vom Hochfrequenzrauschen der SACD, von dem ich immer sofort Druck auf den Ohren bekomme. Da reden wir aber auch von gigantischen Pegeln.
Die Hochfrequenten Anteile nützen uns aber auch nichts wenn unsere Verstärker sie nicht verstärken weil sie z.B. bei 20 Khz beschnitten sind, oder wenn unsere Lautsprecher nicht "schnell" genug sind um dem Signal zu folgen...... richtig?
Beim Verstärker: Sicher, deshalb gibt es ja auch keinen Verstärker, der nur bis 20kHz geht. Beim Lautsprecher ist es schon schwieriger, hier muss man unterscheiden: Kann eine stationäre Schwingung ausführen? Das kann er bei sehr hohen Frequenzen nicht mehr und deshalb auch ein Pegelabfall im Frequenzschrieb. Er kann aber kurzzeitige Auslenkung generieren. Deshalb hat man ja meist mehrere Chassis und es ist dann auch so extrem wichtig, dass die zeitlich korrekt zusammenspielen.

Grüße
Ralf
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Kienberg
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Beitrag von Kienberg »

Ralf Koschnicke hat geschrieben:Mal abgesehen vom Hochfrequenzrauschen der SACD, von dem ich immer sofort Druck auf den Ohren bekomme. Da reden wir aber auch von gigantischen Pegeln.
Hallo Ralf,

eine sehr interessante Feststellung.
Das habe ich so noch nicht empfunden und ich fahre da auch schon so an die 110db Spitze, z.B. bei meiner 3.Mahler, Live aus dem Musikverein.
Was hat man den unter gigantischen Pegeln in diesem Fall zu verstehen ?
Könnte aber in meinem Fall der altersbedingte Hochtonabfall sein, der sich da dann als Vorteil erweist. :wink: :mrgreen:

Gruss Sigi
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Systac
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Beitrag von Systac »

Hallo Ralf,

danke für deine ausführliche Antwort.

du schriebst:
Ralf Koschnicke hat geschrieben:Nein, wenn keine Anteile über 25kHz vorhanden sind, kann ein Peak nicht kürzer als 25µs sein.
Das verstehe ich nun nicht ganz. Vielleicht reden wir aber auch aneinander vorbei. Da dies eigentlich die Frage war die mich am meisten interessiert hat möchte ich hier nochmal erläutern was ich denke.

Ich stelle mir die obere Halbwelle einer Sinusschwingung mit einer Frequenz von 20 Khz vor. Nun hat dieses Signal in ganz genau einem Punkt seinen höchsten Wert. Genau dort ist nach meinem Verständnis der Peak (Maximum) den unserer Ohr auf bis zu 5 µs genau einem Zeitpunkt zuordnen kann. wenn nun dieses Signal mit 44,1 Khz digitalisiert wird, wird ja über einen Zeitraum von ca 25 µs ein Wert gemittelt. Das bedeutet für mich: Vorher war der Hochpunkt dieser Sinushalbwelle analog beliebig genau Zeitlich auszumachen. Nach der Digitalisierung aber befindet sich der Hochpunkt aber in einem Zeitfenster von 25 µs lässt sich also nicht mehr beliebig genau ermitteln.

Von daher sehe ich einen hörbaren Informationsverlust welcher trotz des fehlens Hochfrequenter Anteile entsteht.
Wäre schön wenn du mir da noch etwas klarheit verschaffen könntest.

Hallo Sigi,

hast du immer nen Schaldruckmesser neben dir liegen wenn du Musik hörst??
Ich fänds ja auch mal interessant zu messen was ich meinen Ohren manchmal antue.

Gruß Marius

Edit: Sigis Antwort findet sich hier.
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tubi
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Beitrag von tubi »

Hallo,

Ralf Koschnickes Bericht ist die Antwort auf die Frage, warum die CD eigentlich nur eine Notlösung für mich sein konnte.
Diese Langeweile die CD´s bei mir immer ausgelöst haben, läßt sich nun endlich erklären.

Erschwerend kommt hinzu, das die alte CD-Abspieltechnik das Musik Signal noch weiter verschmiert, verfälscht und vernebelt hat.

Seitdem ich mit Mac + Weiss und Amarra habe ich wenigstens sie Chance zu hören was wirklich auf meinen CD´s drauf ist...ich nenne es mal Datenkomprimiert für High-Ender ;-)... neue CD´s (Jack Johnson, die 2009´er Beatles) kann man mit Genuß hören, wenn man keine LP parat hat.

Danke Ralf !

tubi
Fbee
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Beitrag von Fbee »

Interessanter Artikel.
Hier noch ein Beitrag, der die "Musikalität" LP vs CD erörtert:

http://www.enjoythemusic.com/magazine/bas/0408/

I engineer many CD reissues of old recordings, and often the CD sounds to me far superior to the original LP. There are times, however, that the LP sounds not only better than the CD but also better than the original master tape! Sometimes the echo seems to last longer on the disc than the master; sometimes there is more spaciousness on the LP; sometimes the record sounds brighter or more "open" in the top end. Since I cut a lot of these LPs in the first place, I know there was nothing "artificial" done to them.

What is going on here? My CD master tape sounds identical to the original output of the analog recorder, but the LP sounds better than either of them!

To help answer that question for myself, I have done the following trick: I make a DAT recording of the surface noise of the particular pressing I'm comparing, perhaps from the 3 to 10 seconds of silence between movements. With a digital editor I make a long loop of that noise. Then I play back the loop of the surface noise and mix it through my console with the sound from the original tape. Presto! The CD master sounds nearly identical to the pressing. It is brighter and more spacious, and the echo seems longer! Take away the record noise from the CD and it again seems drier and more closed-in than the pressing. There are certainly some interesting psychoacoustic phenomena here! So potentially, in some areas, the LP can offer greater musicality than the CD. It is not more accurate, but in my opinion it is sometimes more musical.

Wie könnte man ein subtiles Rauschen sinnvoll in die Signalkette Quelle>>Lautsprecher einbringen?
Grüße, Frank
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JOE
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Beitrag von JOE »

Hallo Frank,

Du hast ja die zentrale Passage aus dem verlinkten Artikel gleich zitiert. Dabei macht mich der entscheidende (letzte) Absatz zugleich nachdenklich und zufrieden: Belegt er doch wieder einmal, dass unser Hören eine weitaus komplexere Sache ist, als man gemeinhin denken mag.

Dabei gilt es keineswegs, Abstriche an dem von Ralf Koschnicke Ausgeführten zu machen. Es macht allerdings zwei Dinge erneut deutlich:
  • Das Ohr ist kein Messinstrument, wenngleich in mancher Hinsicht extrem sensibel.
  • Bei gehörmässigen Bewertungen wird der subjektive Faktor immer eine große Rolle spielen - und sich in dieser Hinsicht mancher Streit schon vom Ansatz her erübrigen.
Was Deinen in eine Frage gekleideten Vorschlag angeht, so ist er für einen Puristen unerträglich. Ein puristischer Ansatz ist aber auf der Konsumentenebene ein an der Sache vorbeigehender Ansatz, der noch an einem alten Denken orientiert ist; einem Denken, das z. B. den Menschen nur als eine Art Maschine begreift. Nicht zuletzt die Medizin ist gerade dabei, sich mühsam von diesem Ansatz zu lösen, einem Ansatz, der historisch gesehen als Zwischenetappe notwendig und nützlich war, bei einem einseitigen Festhalten aber zu einem Hemmnis geworden ist. Gleichzeitig kann man dort sehr gut beobachten, welche Gefahren in einer pauschalen Hinwendung zum Subjektiven liegt ...

Ich habe für mich die Konsequenz gezogen, dass ich meinem eigenen Hörerleben und -urteil mit einer gewissen Portion Skepsis begegne - und im Alltag jedes Bemühen um anlagenbezogenes analytisches Hören fallen lasse: Dies würde sofort die Ganzheitlichkeit der musikalischen Erfahrung zerstören. Und dies ist es ja, was mich Musik hören lässt.

Gruß
Joe
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Frank

Der Artikel ist von 1989 und Dithering ist heute geübte Praxis. Z.B. Adobe Audition macht es automatisch, wenn man Dateien zum Bearbeiten auf 32 Bit erweitert, verändert und dann wieder auf 16Bit reduziert.

Hier ein Auszug aus einem Interview mit Dough Sax (Sheffield Records), der ebenfalls Vinyl bevorzugt, er hat eine andere Erklärung:
Dough Sax hat geschrieben:[…] I’m a disc-cutter from way back, and I could routinely take a very good tape and cut it in a certain spot of the disc only, and A/B the tape to the disc, and the disc always sounded better. There’s a certain magic that goes on in the disc medium. So not only was it slightly different, but it was different “better.” Someone listening to tape and disc at matched levels would say that because they heard more clarity and solidity in one, that it must be the tape. And I’d say, no, that’s actually the disc [chuckles]. The disc has a certain magic.

Robert: Why do you think the disc has a magic?

Doug: Everything you measure about the disc is worse, except that it has very good phase relationships. I’ll tell you what it is. The disc forces the sound into a mechanical motion. To my ear, it’s predigested for the speaker. The speaker is now being fed something that’s already been predigested and put into the natural laws of mechanical motion, which is what musical instruments obey, to start with.

Robert: You’re saying that because the signal is going to be converted to mechanical motion by the loudspeakers, converting the signal from a magnetic to a mechanical medium by disc-cutting preconditions the signal for reproduction by the loudspeaker?

Doug: Exactly. I call it predigested. The cutter head is very interesting, because not only does it put the signal back into mechanical motion from the electrical signal coming off the tape, but because the cutter head is wrapped in feedback, that motion becomes part of the feedback loop. We all know about all the faults of disc—flutter and wow and inner-groove distortion and so forth—but there is that element in the disc medium that puts in a touch of … of magic. […]

The Sound of Analog Tape, LP, CD, SACD, and DVD-Audio. TAS #149 (August/September 2004), p. 78.
Eine meiner audiophilen CDs ist Harry James"The King James Version" von Sheffield. Da es ursprünglich ein Direktschnitt ohne mitlaufendes Masterband war, blieb nicht anders übrig als die Information von der Pressmatritze herunterzunehmen, also mit Tonabnehmer abzutasten.

Dabei entstehen folgende Fehler, die wir beim Abspielen von Vinyl zuhause auch haben:
  • Rillengrundgeräusch. Wow durch mangelnde Zentrierung der Rille um das Mittelloch.
  • Modulationsrauschen (Seitenbänder mit Abständen aus Tonarmresonanz, Motorbrummen, Elliptizität).
  • Herabgesetzte Kanaltrennung durch Abtasten mit einer Nadel für beide Kanäle (Mittelton 25-35dB, Hochton unter 20dB, bei unzureichender Ausrichtung der Spulen zur Rille noch weniger).
  • Unlinearitäten (Beschleunigung der Nadel mit der Federsteifigkeit des Vinyl, Rückführung mit der Federsteife der Nadelaufhängung).
  • Vinyl-Nadel-Resonanzstelle oberhalb des Hörspektrums.
  • Abtastverzerrungen auf Grund der Form der Nadel (höher bei sphärisch, geringer bei superelliptisch).
  • Gegensätzliche Orientierung dieses Effekts auf beiden Kanälen (bei der Seitenschrift ist das Monosignal gleichphasig, die vertikale Information ist gegenphasig.
  • Rückkopplung vom Abhörlautsprecher auf den Plattenspieler (Haube, Chassis) bzw das Vinyl.
    Ausklammern möchte ich hier Reflexionen von Schwingungen des Arms an Lager und Gegengewicht sowie Lagerspiel, Fehlanpassung des vertikalen Abtastwinkels / Stylus Rake Angle an die Schallplatte (variiert von Platte zu Platte je nach Schneidemaschine) und den Abtastwinkelfehler im Verlauf über die Schallplatte, Begrenzung der Abtastfähigkeit durch System/Tonarmeigenschaften und den unzureichenden Ausgleich der Skatingkraftvariation über den Radius.
Die größere Übertragungsbandbreite gegenüber CD habe ich nicht genannt, weil sie auch von der Aufnahme und der Schneidemaschine abhängt.

Kaum zu glauben, dass Vinyl besser klingen kann als CD. Offenbar empfinden wir die erstgenannten Aspekte als musikalischer oder sie kompensieren Eigenschaften des Stereohörens.

Wenn man das Rauschen von Vinyl auf die CD überträgt, wird der Unterschied zwischen beiden kleiner, aber ob das wirklich reicht, mit CD glücklicher zu werden?
Grüße Hans-Martin
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realperfekt
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Beitrag von realperfekt »

Hans-Martin, für wahr, ein Wunder, dass Vinyl überhaupt tönt!
Und wenn die Parameter stimmen und bei der Aufnahme und Speicherung auch alles im grünen Bereich lag, kann man auch mit den analogen Unzulänglichkeiten gut leben (hören).

Aaaber - zeitgemäßes Programmmaterial erscheint auf digitalen Trägern.

Auf die Gefahr hin, mich zu wiederholen. Die CD ist schon über ihre Halbwertszeit hinaus, das techn. Konzept stammt aus den Kinderschuhen der digitalen Konsumertechnik. Zur Ehrenrettung möchte ich sagen, mit entsprechendem Aufwand kommt auch hier was Brauchbares raus!

Die 96/24 werden wohl das digitale Format der Zukunft – ein guter Kompromiss zwischen Datenfriedhof und Repro-Qualität.
Wenn man das Nutzspektrum bis etwa 45 kHz in Betracht zieht, spart man mit der großzügigeren Samplingrate die steile Tiefpassfilterung und deren Phasenschweinereien oder andererseits ein Untersampling und die daraus entstehende Repro-Fehler.

Alles was mal analog aufgezeichnet und auf Vinyl abgespeichert wurde, wird seine Eigenschaften behalten und weiterhin viel Freude machen, wenn denn die technischen Voraussetzungen gegeben sind.

Peter
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Da gehe ich voll d’accord
Grüße Hans-Martin
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Fbee hat geschrieben:Wie könnte man ein subtiles Rauschen sinnvoll in die Signalkette Quelle>>Lautsprecher einbringen?
Soweit ich weiss, kann man dem Wunsch nach Vinyl-Sound ein wenig nachhelfen. Da ich selbst lange nicht mehr Platten höre, kann ich nur die Qualität nicht wirklich bewerten. Was ist gemeint? iZotope Vinyl
Das Programm ist kostenlos. Wer kann vergleichen, bewerten und dann berichten ?

Grüsse, Uli

PS: iZotope hat übrigens für seinen Sampleratekonverter einen hervorragenden Ruf
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Fbee
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Beitrag von Fbee »

...wobei (mir) nicht klar ist, ob das Dithering-Rauschen einen ähnlichen Effekt erzielt, wie das "surface vinly noise", (Frequenzspektum, Intensität)?

@Joe. Der "pur"istische Ansatz? Was ist das Ziel?
Ist es die perfekte Illusion eines Livekonzerts, (Rauschen unterhalb der Wahrnehmungsschwelle, räumliche Darstellung, Timing und Klang der Reproduktion sind vom Original nicht mehr unterscheidbar)
oder sind es eher die perfekten Messwerte (kein messbares Rauschen, THD, linearer Frequenzverlauf...)?

Als Linkwitz-Orion Hörer tendiere ich zu erstgenanntem Ziel.

Vielleicht kann die perfekte Illusion mit/wegen perfekter Messwerte gar nicht erreicht werden?


Beste Grüße, Frank
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Hallo Frank

Auch die Orions zeigen dasselbe Verhalten wie alle Stereolautsprecher:
Eine Stimme aus einem Lautsprecher allein klingt natürlicher, aber sobald sie von beiden Lautsprechern kommt, also in die Mitte projiziert wird, entsteht eine Schrillheit. Eine unnatürliche Welligkeit des Frequenzgangs, weil jedes Ohr 2 Signale unterschiedlicher Laufzeit bekommt und Kammfiltereffekte entstehen, die bei natürlichen Schallereignissen im 3-dimensionalen Raum in dieser Form nicht auftreten.

Stereo bringt eine räumliche Abbildung zu Lasten der natürlichen Klangfarbe. Von einer realistischen Wiedergabe sind wir noch entfernt, weil alle Kriterien erfüllt sein müssten.

Grüße Hans-Martin
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Fbee
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Beitrag von Fbee »

Hallo Hans-Martin,

beim einigen guten Stereoaufnahmen mit reduzierter Besetzung (z.B Jazztrios) komm ich bei der Wiedergabe zuhause der Illusion Konzertbesuchs sehr nahe (aber wer denkt das nicht von seiner Anlage ;-) ).

Wird zwischen den Musikstücken auch gesprochen, war ich zunächst wegen einer "weiteren Person "im Hörraum irritiert.

Teilst Du die im Artikel beschriebene Beobachtung, dass ein etwas geringfügiges Rauschen (unter/über der Wahrnemungsschwelle) eine realistischeres Phantombild erszeugen kann als das messtechnisch "bessere rauschfreie" Signal?

Beste Grüße, Frank
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