Ein Filter mit 6dB /Oktave unterdrückt eine Störung mit Oktavabstand jenseits 20kHz um den Gegenwert von 1 Bit. Mehr nicht, wie ich das interpretiere.
Korrekt? Wenn ja, was erwarten wir von dem Filter, mal nüchtern betrachtet?
Grüße Hans-Martin
DA-Wandler ohne Glättungsfilter
-
Hans-Martin
- Aktiver Hörer
- Beiträge: 9156
- Registriert: 14.06.2009, 15:45
Hi Christian,chris0212 hat geschrieben:Ein Nos DAC gibt ein Signal mit Treppen wieder, weil es dort so gespeichert ist... Ein oversampling DAC interpoliert etwas vermutetes... Was bei einem Sinus sicherlich auch korrekt ist... Aber ich höre Sinus Scheiben total ungern
Eigentlich sollten DACs generell Nadelimpulse mit der Höhe des entsprechenden DA-gewandelten Wertes ausgeben, die Treppen entstehen wie Cay-Uwe weiter vorne beschrieben hat durch ein Zero Order Hold... Beim Oversampling macht man sich das Wunder der Interpolation zunutze, d.h. zwischen zwei Stützstellen werden Nullen eingefügt und das neue Signal korrekt bandbegrenzt (z.B. durch ein FIR Tiefpassfilter)... dann rückt im Signalverlauf (egal ob Sinus oder beliebiger Zeitverlauf) des bandbegrenzten Signals an die Stelle der Nullen der korrekt interpolierte Wert und nicht irgendwas Vermutetes
.Ganz gute Erklärung z.B. hier ab 56:20
https://www.youtube.com/watch?v=oZIjMa8 ... t&index=15
Viele Grüße
Roman
-
pschelbert
- inaktiv
- Beiträge: 1147
- Registriert: 25.08.2015, 13:44
Hallo Christianchriss0212 hat geschrieben:Hallo Uli,
Das mit der Signal Reproduktion ist mir so weit klar.... Aber was wenn im analogen Ursprung sehr viel höhere Frequenzen enthalten gewesen wären... Käme es dann nicht im Zweifel auch zu einem pcm Signal was dann fälschlicherweise zu einem vermeintlichen sinussignal niedrigerer Frequenz interpretiert werden könnte?
Hallo Peter, wenn interpoliert wird... Wird immer etwas hinzugefügt von dem man annimmt es war auch da... Sonst müsste ja nicht interpoliert werden oder?
Diese interessante Bedeutung habe ich im Netz zum Wort interpolieren gefunden
[lateinisch interpolare = (Schriften) entstellen, verfälschen] (Wissenschaft) eine Interpolation (2) vornehmen
Viele Grüße
Christian
also Oversampling füllt nur Nullen ein. Das Rekonstruktionsfilter interpoliert dann. Wobei man wie Uli ausgeführt hat eben auch speziellere Verfahren (Spline etc) anstelle eines Filter verwenden kann.
Per Definition ist in einem Signal das mit 44.1kHz gesampelt wird, nie eine Frequenz drin die höher ist als 22.05kHz sofern man annimmt dass das Signal korrekt ist. Die CD muss man annehmen ist korrekt. Die lässt sich nämlich nicht flicken wenn Aliasing drin ist. Der Fehler wäre dann schon vorhanden.
Peter
-
uli.brueggemann
- Aktiver Hersteller
- Beiträge: 4665
- Registriert: 23.03.2009, 15:58
- Wohnort: 33649
- Kontaktdaten:
Christian,chriss0212 hat geschrieben:Das mit der Signal Reproduktion ist mir so weit klar.... Aber was wenn im analogen Ursprung sehr viel höhere Frequenzen enthalten gewesen wären... Käme es dann nicht im Zweifel auch zu einem pcm Signal was dann fälschlicherweise zu einem vermeintlichen sinussignal niedrigerer Frequenz interpretiert werden könnte?
natürlich muss man davon ausgehen, dass im analogen Signal auch höhere Frequenzen enthalten sind. Allerdings wird bei der AD-Wandlung auch ein Brickwall-Filter verwendet, welches dafür sorgt, dass eben Frequenzen > fs/2 rausgefiltert werden. Was z.B. auch der Grund ist, warum der Frequenzgang einer Soundkarte obenrum immer abfällt.
Es kommt dabei logischerweise auch wiederum darauf an, wie gut das Brickwall-Filter realisiert ist. Weil eben ansonsten wiederum Aliasing-Effekte in den gesampelten Daten enthalten sind.
Da wir aber üblicherweise auf der Seite der Consumer stehen, müssen wir ja mit der Mucke leben, die uns zur Verfügung gestellt wird. Insofern wird die DA-Wandlung und die damit verbundene Rekonstruktion des analogen Signals Generell häufiger in den Diskussionsforen zu finden sein.
Grüsse
Uli
-
pschelbert
- inaktiv
- Beiträge: 1147
- Registriert: 25.08.2015, 13:44
Hallo,
welcher DAC das Eingangssignal mehr oder weniger verändert, ist doch eigentlich recht einfach zu prüfen - warum immer alles so kompliziert mit Systemtheory, FFT-Berechnungen und sonstigen mathematisch statistischen Berechnungen.
Der Signalverlauf von Musik oder von sonstwas, ist - was die Anforderungen an ein Wiedergabesystem betrifft - irgendwo zwischen Sinuswellen und Sprung- bzw. Rechtecksignalen. Also wenn man einzelne Sinusschwingungen, Rechteckschwingungen und Impulse als Eingangssignale nimmt, und dann diese mit den Ausgangssignalen vergleicht sieht man doch welcher DAC das Eingangssignal wie verändert. Und jede sichtbare Abweichung vom Eingangssignal - egal ob im zeitlichen Verlauf als auch im Pegel - ist eine Veränderung... da braucht man doch nicht diskutieren.
Wenn ich dann mal als Beispiel die Ergebnisse einer solchen Vorgehensweise z. B. des Metrum NOS-DACs ansehe (http://www.transient-audio.nl/Dac%20Two ... eet%20.pdf - Ich beziehe mich hier ausdrücklich auf den Metrum NOS-DAC, denn wie auch bei den FIR-DACs gibst auch bei NOS-DACs Unterschiede in der Realisierung... ) dann sieht man, daß gerade bei Impulsen und Rechtecken deutlich weniger Signalveränderung stattfindet, als bei DACs mit FIR-Filtern.
Die hier oft genannten "Messwerte" mit denen die offensichtlichen Signalveränderungen der FIR-DACs (Pre- und Postringing) als "doch nicht signalverändernd" weil ja mathematisch begründete etc. erklärt werden, kommt mir vor wie ein "schönrechenen" - oder um mal eine aktuelle Analogie zu verwenden: wie die Softwarelösung von VW...."
Man kann ja darüber nachdenken, ob und welchen Einfluss die Signalveränderung der FIR-DACS (das Pre- und Postringing) auf die Hörwahrnehmung hat... aber einfach zu "behaupten" ein FIR-DAC würde keine Signalveränderung machen bzw. der NOS-DAC würde mehr Signalveränderung machen...ist für mich "die Augen vor der Realität verschliessen" - oder eben blinde Technikgläubiglkeit und Schönrechnerei.
Grüsse Joachim
welcher DAC das Eingangssignal mehr oder weniger verändert, ist doch eigentlich recht einfach zu prüfen - warum immer alles so kompliziert mit Systemtheory, FFT-Berechnungen und sonstigen mathematisch statistischen Berechnungen.
Der Signalverlauf von Musik oder von sonstwas, ist - was die Anforderungen an ein Wiedergabesystem betrifft - irgendwo zwischen Sinuswellen und Sprung- bzw. Rechtecksignalen. Also wenn man einzelne Sinusschwingungen, Rechteckschwingungen und Impulse als Eingangssignale nimmt, und dann diese mit den Ausgangssignalen vergleicht sieht man doch welcher DAC das Eingangssignal wie verändert. Und jede sichtbare Abweichung vom Eingangssignal - egal ob im zeitlichen Verlauf als auch im Pegel - ist eine Veränderung... da braucht man doch nicht diskutieren.
Wenn ich dann mal als Beispiel die Ergebnisse einer solchen Vorgehensweise z. B. des Metrum NOS-DACs ansehe (http://www.transient-audio.nl/Dac%20Two ... eet%20.pdf - Ich beziehe mich hier ausdrücklich auf den Metrum NOS-DAC, denn wie auch bei den FIR-DACs gibst auch bei NOS-DACs Unterschiede in der Realisierung... ) dann sieht man, daß gerade bei Impulsen und Rechtecken deutlich weniger Signalveränderung stattfindet, als bei DACs mit FIR-Filtern.
Die hier oft genannten "Messwerte" mit denen die offensichtlichen Signalveränderungen der FIR-DACs (Pre- und Postringing) als "doch nicht signalverändernd" weil ja mathematisch begründete etc. erklärt werden, kommt mir vor wie ein "schönrechenen" - oder um mal eine aktuelle Analogie zu verwenden: wie die Softwarelösung von VW...."
Man kann ja darüber nachdenken, ob und welchen Einfluss die Signalveränderung der FIR-DACS (das Pre- und Postringing) auf die Hörwahrnehmung hat... aber einfach zu "behaupten" ein FIR-DAC würde keine Signalveränderung machen bzw. der NOS-DAC würde mehr Signalveränderung machen...ist für mich "die Augen vor der Realität verschliessen" - oder eben blinde Technikgläubiglkeit und Schönrechnerei.
Grüsse Joachim
-
Hans-Martin
- Aktiver Hörer
- Beiträge: 9156
- Registriert: 14.06.2009, 15:45
-
pschelbert
- inaktiv
- Beiträge: 1147
- Registriert: 25.08.2015, 13:44
Hallo Forenten,
hier geht es ja um die Frage nach dem Prinzip, wie ein DAC eine Folge von Samples (sagen wir 44100 pro Sekunde), die aus der Aufnahme eines Audiosignals kommen, wieder in die analoge Amplitudenkurve zurückverwandelt.
Die Samples beschreiben ja Punkte in konstanten Zeitabständen, durch die die Kurve, die wir suchen, geht.
Wenn ich es hier richtig verstanden habe, dann gibt es NOS-DACs, die von den Samplepunkten aus die Amplitude für eine Zeiteinheit konstant halten und diese waagerechten Striche nahezu senkrecht verbinden; das ergibt dann solche Treppenverläufe wie sie im ersten Post dieses Threads gezeigt wurden.
Ich stimme mit den Leuten überein, die das für eine sehr schlechte Näherung an die gesuchte Kurve halten, und möchte das ein bisschen erklären.
Zuerst ist zu bedenken, dass mit einer Samplerate von 44100 Hz nur Audiosignale aufgenommen werden können, die die folgende Voraussetzung (V) erfüllen.
(V) Das Signal enthält nur Frequenzanteile bis 22050 Hz (also bis zur halben Samplerate).
Das Sampling-Theorem besagt, dass ein Signal, das die Vorraussetzung (V) erfüllt, vollständig durch die Amplitudenwerte zu 44100 Zeitpunkten in gleichen Abständen pro Sekunde beschrieben ist. Und vollständig heißt wirklich vollständig.
Man beachte, dass das umgekehrt bedeutet, dass bis auf die eine richtige alle kontinuierlichen Amplitudenverläufe, die durch eine Folge von aufgenommenen Samples laufen, nicht die Voraussetzung (V) erfüllen!
Betrachten wir jetzt einen Brickwall-Filter, der jede Sinus-Schwingung mit Frequenz kleiner als 22050 Hz unverändert durchlässt und jede Sinus-Schwingung mit Frequenz größer als 22050 Hz auslöscht. Cay-Uwe und Uli haben oben mit graphischen Darstellungen des Amplituden-Frequenzverlaufs schon angesprochen, dass man einen solchen Filter extrem genau mit FIR Filtern praktisch annähern kann (genauer heißt mehr Filterkoeffizienten, längere Rechnung und längere Verzögerung des Outputs).
Wenn wir nun einen Dirac-Puls (ein Sample mit Maximalwert, alle anderen Null) durch einen solchen (Näherungs-)Filter schicken, dann sieht das Ergebnis (fast) wie ein Sampling der sinc-Funktion aus, eben dieser Peak mit den symmetrischen Vor- und Nachschwingern, der in diesem Thread schon häufig erwähnt wurde.
Damit können wir beschreiben, was herauskommt, wenn man eine beliebige Abfolge von Samples durch diesen Filter schickt: Man muss jedes Sample durch die erwähnte sinc-Funktion mit Peak an der Stelle dieses Samples und skaliert mit dem Wert des Samples ersetzen (hier nehme ich an, dass die Samples auf den Bereich von -1.0 bis +1.0 normiert sind, bei negativem Wert wird die sinc-Funktion auf den Kopf gestellt). Diese vielen skalierten sinc-Funktionen werden nun aufsummiert und so bekommen wir das Ergebnis. Dieser Vorgang wird übrigens diskrete Faltung genannt.
Joachim hatte mal auf diese Webseite verwiesen. Wenn man etwas runterscrollt gibt es da ein Bild mit einem Amplitudenverlauf, in den mehrere kleine Kopien der sinc-Funktion reinkopiert wurden. Wenn ich es richtig verstehe, soll dieses Bild veranschaulichen, wie schlimm ein DAC mit so einem Filter steile Flanken fehlerhaft rekonstruiert. Hier scheint mir ein Missverständnis vorzuliegen, wie sich die beschriebene Faltung auf ein Musiksignal auswirkt. Das ist nämlich mit bloßem Auge unmöglich abzuschätzen.
Nehmen wir eine Folge von Samples, die ein Signal, das Vorraussetzung (V) erfüllt, beschreibt, und schicken es durch unseren Filter. Was passiert dabei? (Fast) nichts! (denn das Eingangssignal ist ja eine Überlagerung von Sinus-Schwingungen, die der Filter unverändert durchlässt).
Umgekehrt: Wenn wir eine Folge von Samples haben, die durch den Filter verändert wird, dann ist dies keine Folge von Samples, die durch Aufnahme eines Signals, das Vorraussetzung (V) erfüllt, gewonnen wurde.
Ein krasses Beispiel dafür ist der oben und in diesem Thread oft betrachte Dirac-Puls (oder auch Rechteck-Signale). Dieser ist kein Signal, das durch eine Aufnahme entstehen kann. Und deswegen macht es auch keinen Sinn, zu sagen, dass ein NOS-DAC dieses besonders exakt wiedergeben kann! Falls es in der Natur tatsächlich einen solchen Puls als Schallereignis gäbe, müsste man vor der Aufnahme mit der Samplerate von 44100 Hz aus dem Signal alle Anteile größer 22050 Hz ausfiltern (damit Voraussetzung (V) erfüllt ist) und wenn man das gemacht hat, kommt eben ein Amplitudenverlauf, wie in der sinc-Funktion heraus; diese lässt sich samplen und von einem guten DAC auch sehr präzise reproduzieren. Besser kann man es prinzipiell mit 44100 Samples pro Sekunde nicht machen.
Und jetzt noch dazu, dass die eingangs erwähnte Treppenfunktion, die man aus Samples einer Aufnahme gewinnt, keine gute Näherung an den kodierten Amplitudenverlauf ist: Das kann man zum Beispiel gut an einer Sinus-Schwingung leicht unterhalb der halben Samplerate und mit der maximalen Amplitude sehen, sagen wir eine mit 22040 Hz. Wenn man sich die Samples anschaut, dann sieht man, dass die in der Amplitude immer langsam auf- und abschwellen. Wenn man hierzu die Treppenfunktion bildet, dann sieht das so aus, als ob die Lautstärke des Signals auf- und abschwillt. Das ist aber falsch. Intuitiv könnte man denken, dass nur etwas mehr als 2 Samples pro kompletter Sinus-Schwingung diese 22040 Hz Schwingung nur sehr ungenau beschreiben, aber das stimmt nicht. Zusammen mit der Information, dass diese Samples ein Signal mit Bedingung (V) beschreiben, ist nach dem Sampling-Theorem das Ausgangssignal genau beschrieben. Das Auf- und Abschwellen, dass von der Treppenfunktion beschrieben wird, kann man erreichen, indem die 22040 Hz mit einer Sinus-Schwingung von etwa 22060 Hz (oberhalb der halben Samplingrate) überlagert wird. Umgekehrt, wenn man die Treppenfunktion in ihre Frequenzanteile zerlegt, dann hat man die Hauptkomponenten bei 22040 Hz und bei 22060 Hz. Letztere ist eben falsch und erzeugt das falsche lauter und leiser werden. Diesen (Aliasing-)Effekt haben wir weiter oben im Thread bei den Messungen des Audio Note CD-4 schon gesehen.
Für eine gute Rekonstruktion des Originalsignals müsste man eben auf die Treppenfunktion noch einen Brickwall-Filter wie oben beschrieben anwenden, der alle Signalanteile größer der halben Samplerate ausfiltert. Das Problem ist, dass wir nun aber ein analoges Treppensignal haben und ein extrem steiler Filter im Analogbereich kaum zu realisieren ist.
Wenn ich das richtig verstehe, begegnet ein Oversampling-DAC dem so: Zuerst wird das Signal mit einer höheren Samplingrate neu kodiert, sagen wir auf die vierfache Rate, also 176400 Hz. Dazu werden zwischen je zwei Samples drei Nullen eingefügt und unser oben beschriebener sinc-Funktion Filter (immer noch für die maximale Frequenz 22050 Hz, aber mit Samplerate 176400 Hz) angewendet. Wenn wir zu diesen Samples jetzt die Treppenfunktion bilden, dann liegen die noch auszufilternden Frequenzen oberhalb 88200 Hz (Hälfte von 176400). Da das Nutzsignal nur Frequenzen bis 22050 Hz enthält, können wir im Analogbereich also jetzt einen viel weniger steilen Filter verwenden, der bis 22050 Hz alles durchlässt und dann bis 88200 Hz stark abfällt.
Mir ist klar, dass ich einigen der Mitdiskutierenden nicht Neues erzählt habe, aber vielleicht hilft es auch einigen zum besseren Verständnis.
Viele Grüße,
Frank
hier geht es ja um die Frage nach dem Prinzip, wie ein DAC eine Folge von Samples (sagen wir 44100 pro Sekunde), die aus der Aufnahme eines Audiosignals kommen, wieder in die analoge Amplitudenkurve zurückverwandelt.
Die Samples beschreiben ja Punkte in konstanten Zeitabständen, durch die die Kurve, die wir suchen, geht.
Wenn ich es hier richtig verstanden habe, dann gibt es NOS-DACs, die von den Samplepunkten aus die Amplitude für eine Zeiteinheit konstant halten und diese waagerechten Striche nahezu senkrecht verbinden; das ergibt dann solche Treppenverläufe wie sie im ersten Post dieses Threads gezeigt wurden.
Ich stimme mit den Leuten überein, die das für eine sehr schlechte Näherung an die gesuchte Kurve halten, und möchte das ein bisschen erklären.
Zuerst ist zu bedenken, dass mit einer Samplerate von 44100 Hz nur Audiosignale aufgenommen werden können, die die folgende Voraussetzung (V) erfüllen.
(V) Das Signal enthält nur Frequenzanteile bis 22050 Hz (also bis zur halben Samplerate).
Das Sampling-Theorem besagt, dass ein Signal, das die Vorraussetzung (V) erfüllt, vollständig durch die Amplitudenwerte zu 44100 Zeitpunkten in gleichen Abständen pro Sekunde beschrieben ist. Und vollständig heißt wirklich vollständig.
Man beachte, dass das umgekehrt bedeutet, dass bis auf die eine richtige alle kontinuierlichen Amplitudenverläufe, die durch eine Folge von aufgenommenen Samples laufen, nicht die Voraussetzung (V) erfüllen!
Betrachten wir jetzt einen Brickwall-Filter, der jede Sinus-Schwingung mit Frequenz kleiner als 22050 Hz unverändert durchlässt und jede Sinus-Schwingung mit Frequenz größer als 22050 Hz auslöscht. Cay-Uwe und Uli haben oben mit graphischen Darstellungen des Amplituden-Frequenzverlaufs schon angesprochen, dass man einen solchen Filter extrem genau mit FIR Filtern praktisch annähern kann (genauer heißt mehr Filterkoeffizienten, längere Rechnung und längere Verzögerung des Outputs).
Wenn wir nun einen Dirac-Puls (ein Sample mit Maximalwert, alle anderen Null) durch einen solchen (Näherungs-)Filter schicken, dann sieht das Ergebnis (fast) wie ein Sampling der sinc-Funktion aus, eben dieser Peak mit den symmetrischen Vor- und Nachschwingern, der in diesem Thread schon häufig erwähnt wurde.
Damit können wir beschreiben, was herauskommt, wenn man eine beliebige Abfolge von Samples durch diesen Filter schickt: Man muss jedes Sample durch die erwähnte sinc-Funktion mit Peak an der Stelle dieses Samples und skaliert mit dem Wert des Samples ersetzen (hier nehme ich an, dass die Samples auf den Bereich von -1.0 bis +1.0 normiert sind, bei negativem Wert wird die sinc-Funktion auf den Kopf gestellt). Diese vielen skalierten sinc-Funktionen werden nun aufsummiert und so bekommen wir das Ergebnis. Dieser Vorgang wird übrigens diskrete Faltung genannt.
Joachim hatte mal auf diese Webseite verwiesen. Wenn man etwas runterscrollt gibt es da ein Bild mit einem Amplitudenverlauf, in den mehrere kleine Kopien der sinc-Funktion reinkopiert wurden. Wenn ich es richtig verstehe, soll dieses Bild veranschaulichen, wie schlimm ein DAC mit so einem Filter steile Flanken fehlerhaft rekonstruiert. Hier scheint mir ein Missverständnis vorzuliegen, wie sich die beschriebene Faltung auf ein Musiksignal auswirkt. Das ist nämlich mit bloßem Auge unmöglich abzuschätzen.
Nehmen wir eine Folge von Samples, die ein Signal, das Vorraussetzung (V) erfüllt, beschreibt, und schicken es durch unseren Filter. Was passiert dabei? (Fast) nichts! (denn das Eingangssignal ist ja eine Überlagerung von Sinus-Schwingungen, die der Filter unverändert durchlässt).
Umgekehrt: Wenn wir eine Folge von Samples haben, die durch den Filter verändert wird, dann ist dies keine Folge von Samples, die durch Aufnahme eines Signals, das Vorraussetzung (V) erfüllt, gewonnen wurde.
Ein krasses Beispiel dafür ist der oben und in diesem Thread oft betrachte Dirac-Puls (oder auch Rechteck-Signale). Dieser ist kein Signal, das durch eine Aufnahme entstehen kann. Und deswegen macht es auch keinen Sinn, zu sagen, dass ein NOS-DAC dieses besonders exakt wiedergeben kann! Falls es in der Natur tatsächlich einen solchen Puls als Schallereignis gäbe, müsste man vor der Aufnahme mit der Samplerate von 44100 Hz aus dem Signal alle Anteile größer 22050 Hz ausfiltern (damit Voraussetzung (V) erfüllt ist) und wenn man das gemacht hat, kommt eben ein Amplitudenverlauf, wie in der sinc-Funktion heraus; diese lässt sich samplen und von einem guten DAC auch sehr präzise reproduzieren. Besser kann man es prinzipiell mit 44100 Samples pro Sekunde nicht machen.
Und jetzt noch dazu, dass die eingangs erwähnte Treppenfunktion, die man aus Samples einer Aufnahme gewinnt, keine gute Näherung an den kodierten Amplitudenverlauf ist: Das kann man zum Beispiel gut an einer Sinus-Schwingung leicht unterhalb der halben Samplerate und mit der maximalen Amplitude sehen, sagen wir eine mit 22040 Hz. Wenn man sich die Samples anschaut, dann sieht man, dass die in der Amplitude immer langsam auf- und abschwellen. Wenn man hierzu die Treppenfunktion bildet, dann sieht das so aus, als ob die Lautstärke des Signals auf- und abschwillt. Das ist aber falsch. Intuitiv könnte man denken, dass nur etwas mehr als 2 Samples pro kompletter Sinus-Schwingung diese 22040 Hz Schwingung nur sehr ungenau beschreiben, aber das stimmt nicht. Zusammen mit der Information, dass diese Samples ein Signal mit Bedingung (V) beschreiben, ist nach dem Sampling-Theorem das Ausgangssignal genau beschrieben. Das Auf- und Abschwellen, dass von der Treppenfunktion beschrieben wird, kann man erreichen, indem die 22040 Hz mit einer Sinus-Schwingung von etwa 22060 Hz (oberhalb der halben Samplingrate) überlagert wird. Umgekehrt, wenn man die Treppenfunktion in ihre Frequenzanteile zerlegt, dann hat man die Hauptkomponenten bei 22040 Hz und bei 22060 Hz. Letztere ist eben falsch und erzeugt das falsche lauter und leiser werden. Diesen (Aliasing-)Effekt haben wir weiter oben im Thread bei den Messungen des Audio Note CD-4 schon gesehen.
Für eine gute Rekonstruktion des Originalsignals müsste man eben auf die Treppenfunktion noch einen Brickwall-Filter wie oben beschrieben anwenden, der alle Signalanteile größer der halben Samplerate ausfiltert. Das Problem ist, dass wir nun aber ein analoges Treppensignal haben und ein extrem steiler Filter im Analogbereich kaum zu realisieren ist.
Wenn ich das richtig verstehe, begegnet ein Oversampling-DAC dem so: Zuerst wird das Signal mit einer höheren Samplingrate neu kodiert, sagen wir auf die vierfache Rate, also 176400 Hz. Dazu werden zwischen je zwei Samples drei Nullen eingefügt und unser oben beschriebener sinc-Funktion Filter (immer noch für die maximale Frequenz 22050 Hz, aber mit Samplerate 176400 Hz) angewendet. Wenn wir zu diesen Samples jetzt die Treppenfunktion bilden, dann liegen die noch auszufilternden Frequenzen oberhalb 88200 Hz (Hälfte von 176400). Da das Nutzsignal nur Frequenzen bis 22050 Hz enthält, können wir im Analogbereich also jetzt einen viel weniger steilen Filter verwenden, der bis 22050 Hz alles durchlässt und dann bis 88200 Hz stark abfällt.
Mir ist klar, dass ich einigen der Mitdiskutierenden nicht Neues erzählt habe, aber vielleicht hilft es auch einigen zum besseren Verständnis.
Viele Grüße,
Frank
Hallo Joachim,
Das Rechtecksignal habe ich mit analogen Mitteln ( OP Addierer ) erstellt, womit gezeigt ist, das die Welligkeit nicht von einen Ringing von irgendein FIR kommt, was oft fälschlicher Weise in vielen Abhandlungen im Web so beschrieben wird, sondern aus der Begrenzung der hinzu genommenen Oberwellen. In diesen Fall 1kHz + 3kHz + 5 kHz.
Und nochmals würde ich das oben gezeigte "Rechteck" Signal durch einen NOS DAC mit übertriebenen Rekonstruktionsfilter schicken, dann kann so etwas dabei heraus kommen.
Ohne FIR wurde das Signal "verfälscht" ...
Zum Schluss möchte ich noch sagen, dass es auch mir mit den Delta Sigma DACs so geht wie vielen anderen. Ich empfinde sie etwas "rau", "hart" und zum Teil "nervig" in ihrer Wiedergabe. Das führt dazu, dass man das Gefühl hat, dass sie etwas "künstlich" klingen. Ein SOEKRIS mit R2R Technik, der aber auch FIR benutzt, hat das nach meinen Empfinden nicht.
Warum ?
Jedes Signal lässt sich in eine Reihe unendlich vieler Sinus-Signale ( Fourierreihe ) darstellen. Das Beispiel mit dem 1 kHz Rechteck habe ich bereits erläutert und ich stelle es zur Erinnerung wieder hier rein.Diskus_GL hat geschrieben:Hallo,
welcher DAC das Eingangssignal mehr oder weniger verändert, ist doch eigentlich recht einfach zu prüfen - warum immer alles so kompliziert mit Systemtheory, FFT-Berechnungen und sonstigen mathematisch statistischen Berechnungen.
Der Signalverlauf von Musik oder von sonstwas, ist - was die Anforderungen an ein Wiedergabesystem betrifft - irgendwo zwischen Sinuswellen und Sprung- bzw. Rechtecksignalen. Also wenn man einzelne Sinusschwingungen, Rechteckschwingungen und Impulse als Eingangssignale nimmt, und dann diese mit den Ausgangssignalen vergleicht sieht man doch welcher DAC das Eingangssignal wie verändert.
Das Rechtecksignal habe ich mit analogen Mitteln ( OP Addierer ) erstellt, womit gezeigt ist, das die Welligkeit nicht von einen Ringing von irgendein FIR kommt, was oft fälschlicher Weise in vielen Abhandlungen im Web so beschrieben wird, sondern aus der Begrenzung der hinzu genommenen Oberwellen. In diesen Fall 1kHz + 3kHz + 5 kHz.
Wie Du schon am Anfang sagtest ist NOS nicht gleich NOS. In vielen Fällen wird gerne das Rekosntruktionsfilter ausgelassen, in manchen nicht ( selbst Dein verlinktes Dokument weißt auf ein 6dB bei 65kHz hin ). Warum in vielen Fälle bei diesen und anderen NOS DACs, die Impulsantwort sehr gut ausschaut, habe ich schon versucht zu erläutern. Es ist aber wie in den allermeisten Fällen, das erkauft man sich mit Nachteilen an anderer Stelle, zum Beispiel damit, dass man Aliasing und andere Interferenzen, die eigentlich nicht dazu gehören, zulässt und in Kauf nimmt.Diskus_GL hat geschrieben:Und jede sichtbare Abweichung vom Eingangssignal - egal ob im zeitlichen Verlauf als auch im Pegel - ist eine Veränderung... da braucht man doch nicht diskutieren.
Wenn ich dann mal als Beispiel die Ergebnisse einer solchen Vorgehensweise z. B. des Metrum NOS-DACs ansehe (http://www.transient-audio.nl/Dac%20Two ... eet%20.pdf - Ich beziehe mich hier ausdrücklich auf den Metrum NOS-DAC, denn wie auch bei den FIR-DACs gibst auch bei NOS-DACs Unterschiede in der Realisierung... ) dann sieht man, daß gerade bei Impulsen und Rechtecken deutlich weniger Signalveränderung stattfindet, als bei DACs mit FIR-Filtern.
Die hier oft genannten "Messwerte" mit denen die offensichtlichen Signalveränderungen der FIR-DACs (Pre- und Postringing) als "doch nicht signalverändernd" weil ja mathematisch begründete etc. erklärt werden, kommt mir vor wie ein "schönrechenen" - oder um mal eine aktuelle Analogie zu verwenden: wie die Softwarelösung von VW...."
Und nochmals würde ich das oben gezeigte "Rechteck" Signal durch einen NOS DAC mit übertriebenen Rekonstruktionsfilter schicken, dann kann so etwas dabei heraus kommen.
Ohne FIR wurde das Signal "verfälscht" ...
Ich denke keiner von uns "verschließt die Augen vor der Realität". Es ist eher eine sehr menschliche Sache, man sieht gerne nur das was man sehen möchteDiskus_GL hat geschrieben:Man kann ja darüber nachdenken, ob und welchen Einfluss die Signalveränderung der FIR-DACS (das Pre- und Postringing) auf die Hörwahrnehmung hat... aber einfach zu "behaupten" ein FIR-DAC würde keine Signalveränderung machen bzw. der NOS-DAC würde mehr Signalveränderung machen...ist für mich "die Augen vor der Realität verschliessen" - oder eben blinde Technikgläubiglkeit und Schönrechnerei.
Grüsse Joachim
Zum Schluss möchte ich noch sagen, dass es auch mir mit den Delta Sigma DACs so geht wie vielen anderen. Ich empfinde sie etwas "rau", "hart" und zum Teil "nervig" in ihrer Wiedergabe. Das führt dazu, dass man das Gefühl hat, dass sie etwas "künstlich" klingen. Ein SOEKRIS mit R2R Technik, der aber auch FIR benutzt, hat das nach meinen Empfinden nicht.
Warum ?
-
Bernd Peter
- Aktiver Hörer
- Beiträge: 4008
- Registriert: 04.05.2010, 19:37
Hallo Peter,
Ansonst kann das noch mehr Verwirrung und sinnfreie Debatten erzeugen.
Gruß
Bernd Peter
die derzeitige Diskussion zeigt uns stellvertretend, daß Messungen sicher helfen können, wenn sie zweckorientiert erfolgen und anschließend auch richtig aus- und bewertet werden.Und eben messen, messen nochmals messen. Da stösst man schnell auf den Kern des Bösen. Wieso die Messung so ist wie sie ist, das ist dann wieder ein Geheimnis des Herstellers.
Ansonst kann das noch mehr Verwirrung und sinnfreie Debatten erzeugen.
Jeder hat seine Vorgehens- und Betrachtungsweise, jeden interessiert was anderes.Das muss uns auch nicht unbedingt interessieren.
Die diskutieren hier auch nicht, deshalb off topic.Die Leute die lieber hören, muss noch weniger interessieren welches Verfahren welche Oversamplingraten, welche Filter, welcher Chip, welche Messwerte.
Gruß
Bernd Peter
-
Hans-Martin
- Aktiver Hörer
- Beiträge: 9156
- Registriert: 14.06.2009, 15:45
-
RS.schanksaudio
- inaktiv
- Beiträge: 682
- Registriert: 08.08.2015, 12:42
- Kontaktdaten:
Hallo zusammen,
ich möchte den entgleisten Beitrag von gestern mit Bezug auf meine Person gar nicht großartig kommentieren, da er zumindest einen Backlink auf unsere Seite enthielt
Was meine persönliche Haltung zu dem Thema und unsere als Hersteller angeht, kann gerne in meinem Thread nachgelesen werden: http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... 93#p118093
Viele Grüße
Roland
ich möchte den entgleisten Beitrag von gestern mit Bezug auf meine Person gar nicht großartig kommentieren, da er zumindest einen Backlink auf unsere Seite enthielt
Was meine persönliche Haltung zu dem Thema und unsere als Hersteller angeht, kann gerne in meinem Thread nachgelesen werden: http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic. ... 93#p118093
Viele Grüße
Roland
Hallo,
Es macht für mich keinen Sinn, nur die Reproduktionstreue einzelner Sinusschwingungen zu betrachten, wenn das eigentliche SIgnal damit keine Änhlichkeit hat (...nur weil man das "eigentliche Signal" als Summe von Sinusfrquenzen darstellen kann...). Schon die Summe von 5 Sinusschwingungen ergibt eine völlig andere Anforderung an das Wiedergabesystem als jede dieser einzelnen Sinusschwingungen (Die max. Amplitude ist fast 4 mal so gross und der steilste Anstieg ist fast 6x steiler als der der höchsten Sinusschwingung dieser Summe... Bsp: http://www.audioclub.de/index.php/angeh ... frequenzen ).
Grüsse Joachim
PS.:
Zitat Cay-Uwe:"Zum Schluss möchte ich noch sagen, dass es auch mir mit den Delta Sigma DACs so geht wie vielen anderen. Ich empfinde sie etwas "rau", "hart" und zum Teil "nervig" in ihrer Wiedergabe. Das führt dazu, dass man das Gefühl hat, dass sie etwas "künstlich" klingen. Ein SOEKRIS mit R2R Technik, der aber auch FIR benutzt, hat das nach meinen Empfinden nicht.
Warum ?"
Das hab ich mich auch gefragt... der wesentlichste Unterschied liegt im Fehlen (bzw. geringeren) Pre- und Post-Ringing (alle anderen Messwerte sind ja eher "schlechter"). Damit war es für mich logisch, das hier eine mögliche Erklärung liegen kann... und in Verbindung mit den Modellen zur Hörwahrnehmung lässt sich das dann auch erklären...
Ein (reines) Rechtecksignal kommt in der Natur genausowenig vor wie ein Sinussignal. Musik und alles was in der Natur vorkommt, liegt irgendwo dazwischen. Das Bild in meinem Audioclubartikel zeigt doch sehr schön, daß ein reales Musiksignal (das noch nicht mal besonders "anspruchsvoll" ist) wesentlich eher mit einem Impuls oder einem Rechtecksignal zu vergleichen ist. Es hat steile Anstiege und "apprupte" Pegelsprünge - demnach muss das Wiedergabesystem diese auch "reproduzieren" und das möglichst ohne diesen Verlauf zu verändern (im Idealfall sieht so ja z. B. die Bewegung der LS-Membrane aus, also es gibt die Beschleunigung und auch die max. Auslenkung vor, folglich muss das Chassis das auch "verarbeiten" können - nicht die einzelnen Sinusschwingungen, aus denen sich das Signal darstellen lässt).frankl hat geschrieben: Ein krasses Beispiel dafür ist der oben und in diesem Thread oft betrachte Dirac-Puls (oder auch Rechteck-Signale). Dieser ist kein Signal, das durch eine Aufnahme entstehen kann. Und deswegen macht es auch keinen Sinn, zu sagen, dass ein NOS-DAC dieses besonders exakt wiedergeben kann!
Es macht für mich keinen Sinn, nur die Reproduktionstreue einzelner Sinusschwingungen zu betrachten, wenn das eigentliche SIgnal damit keine Änhlichkeit hat (...nur weil man das "eigentliche Signal" als Summe von Sinusfrquenzen darstellen kann...). Schon die Summe von 5 Sinusschwingungen ergibt eine völlig andere Anforderung an das Wiedergabesystem als jede dieser einzelnen Sinusschwingungen (Die max. Amplitude ist fast 4 mal so gross und der steilste Anstieg ist fast 6x steiler als der der höchsten Sinusschwingung dieser Summe... Bsp: http://www.audioclub.de/index.php/angeh ... frequenzen ).
Grüsse Joachim
PS.:
Zitat Cay-Uwe:"Zum Schluss möchte ich noch sagen, dass es auch mir mit den Delta Sigma DACs so geht wie vielen anderen. Ich empfinde sie etwas "rau", "hart" und zum Teil "nervig" in ihrer Wiedergabe. Das führt dazu, dass man das Gefühl hat, dass sie etwas "künstlich" klingen. Ein SOEKRIS mit R2R Technik, der aber auch FIR benutzt, hat das nach meinen Empfinden nicht.
Warum ?"
Das hab ich mich auch gefragt... der wesentlichste Unterschied liegt im Fehlen (bzw. geringeren) Pre- und Post-Ringing (alle anderen Messwerte sind ja eher "schlechter"). Damit war es für mich logisch, das hier eine mögliche Erklärung liegen kann... und in Verbindung mit den Modellen zur Hörwahrnehmung lässt sich das dann auch erklären...
-
dietert
- Aktiver Hörer
- Beiträge: 533
- Registriert: 24.11.2013, 10:31
- Wohnort: 76571 Gaggenau
- Kontaktdaten:
Hallo in die Runde,
ich weiß nicht, wieso hier immer wieder mit Dirac- und Rechteckimpulsen argumentiert wird.
Das sind fiktive Signale, die auf einer CD gar nicht kodiert werden können. Wenn ich mir z.B. eine einzelne 19 KHz-Sinus-Schwingung vorstelle, bekomme ich bei der Digitalisierung mit 44100 Hz drei Samples ungleich Null. Diese drei Samples werden je nach Phasenlage zwischen Eingangssignal und ADC-Clock vollkommen unterschiedlich ausfallen. Fazit: eine einzelne 19 KHz-Schwingung kann auf einer CD nicht eindeutig kodiert werden. Dasselbe gilt erst recht für einen Dirac-Impuls oder ein Rechteck-Signal.
Erst wenn meine 19 KHz-Schwingung 20 oder 30 Perioden hat, dann habe ich etwa 100 Samples und kann mit einem FIR-Filter die Phasenlage "erkennen" und Interpolationspunkte korrekt vorhersagen. Erst dann kann ich von einer eindeutigen Kodierung ausgehen. Bei 17 KHz reichen aber schon etwa 10 bis 15 Perioden und etwa ab 10 KHz reicht schon eine Periode, grob gesagt.
Wenn ein Mikrofon eine einzelne 19 KHz-Schwingung liefern würde, müsste das Antialiasing-Filter des ADC diese wegfiltern (vernichten). In dieser Hinsicht gestattet das Datenformat der CD keine verlustfreie Kodierung. Die Argumentation der NOS-Apologeten mit Dirac- oder Rechteckimpulsen ist völlig substanzlos.
Ein anderes Thema ist der Unterschied zwischen einem R2R und einem Delta Sigma DAC, von dem Cay-Uwe gesprochen hat.
Grüße,
Dieter T.
ich weiß nicht, wieso hier immer wieder mit Dirac- und Rechteckimpulsen argumentiert wird.
Das sind fiktive Signale, die auf einer CD gar nicht kodiert werden können. Wenn ich mir z.B. eine einzelne 19 KHz-Sinus-Schwingung vorstelle, bekomme ich bei der Digitalisierung mit 44100 Hz drei Samples ungleich Null. Diese drei Samples werden je nach Phasenlage zwischen Eingangssignal und ADC-Clock vollkommen unterschiedlich ausfallen. Fazit: eine einzelne 19 KHz-Schwingung kann auf einer CD nicht eindeutig kodiert werden. Dasselbe gilt erst recht für einen Dirac-Impuls oder ein Rechteck-Signal.
Erst wenn meine 19 KHz-Schwingung 20 oder 30 Perioden hat, dann habe ich etwa 100 Samples und kann mit einem FIR-Filter die Phasenlage "erkennen" und Interpolationspunkte korrekt vorhersagen. Erst dann kann ich von einer eindeutigen Kodierung ausgehen. Bei 17 KHz reichen aber schon etwa 10 bis 15 Perioden und etwa ab 10 KHz reicht schon eine Periode, grob gesagt.
Wenn ein Mikrofon eine einzelne 19 KHz-Schwingung liefern würde, müsste das Antialiasing-Filter des ADC diese wegfiltern (vernichten). In dieser Hinsicht gestattet das Datenformat der CD keine verlustfreie Kodierung. Die Argumentation der NOS-Apologeten mit Dirac- oder Rechteckimpulsen ist völlig substanzlos.
Ein anderes Thema ist der Unterschied zwischen einem R2R und einem Delta Sigma DAC, von dem Cay-Uwe gesprochen hat.
Grüße,
Dieter T.