Die Treppen-Wellenform-Lüge bei digitaler Aufnahme ??

[Zolo]

Dies frage ich mich weil hier in einem Video behauptet wird, daß man nichtmal bei 8 Bit diese "digitale" Treppen sieht und somit angeblich damit bewiesen wäre, dass digitale Signale überhaupt nicht schlechter wären.
Zumindest hab ich es so versanden - bitte korrigieren. Ich kenn mich mit Oszilloskopen nicht aus, aber mir kommt es so vor als ob das im Video gezeigte überhaupt keine "treppenartige" Sinuswellen darstellen kann ?

Auf jedenfall wird irgendwie alles in Frage gestellt und angeblich gegenteilig bewiesen.
Hochgeladen wurde es übrigens von Fruity Loops Hersteller Image Line.

 

[serge]

Re: Kann ein analoges Oszilloskop "Treppen" abbilden ?

Klasse erklärt & visualisiert, danke für's Teilen!

 

[Tim Kleinert]

Re: Kann ein analoges Oszilloskop "Treppen" abbilden ?

Auf jedenfall wird irgendwie alles in Frage gestellt und angeblich gegenteilig bewiesen.

Nur für Leute die das Shannon-Theorem nicht verstanden haben.

Dieses Video stellt nichts "in Frage" sondern stellt einfach mal alles richtig. Und "gegenteilig" nur im Bezug auf all den Stumpfsinn, welcher seit zig Jahren memetisch-viral im Internet herumerzählt wird.

Aber nur um zu relativieren: Die Rede ist hier von der Aufnahme und Wiedergabe von Digital Audio. Die Generierung von Digital Audio (also z.B. via digitale Klangsynthese) -das ist ein ganz anderes Kapitel.

 

[Zolo]

Re: Kann ein analoges Oszilloskop "Treppen" abbilden ?

Ok ich kann da nicht viel mitreden. Aber mal für Dummies: Wenn ich mit ner ordentlichen Soundkarte ne Roland 808 in 16 Bit aufnehme und genau in gleicher Lautstärke abspiele, dann klingt dass doch für mich im Orginal besser, oder ?
Spätestens wenn ich in 8 Bit recorde ist ja ein deutlicher Unterschied zu hören. Im Video wird aber gezeigt, daß selbst bei 8 Bit keine "Treppen" in der Wellenform entstehen ?

Oder hat das damit was zu tun, daß (ich erinner mich nur dunkel daran), dass sehr gute Wandler mit 4 Bit auskommen können, weil da wohl von etwas anderem die Rede ist als unsere 16 Bit bei der Aufnahme ? Wie war das noch gleich ?

 

[haesslich]

Re: Kann ein analoges Oszilloskop "Treppen" abbilden ?

Spätestens wenn ich in 8 Bit recorde ist ja ein deutlicher Unterschied zu hören. Im Video wird aber gezeigt, daß selbst bei 8 Bit keine "Treppen" in der Wellenform entstehen ?

es entsteht aber eben keine treppe. die treppe ist illusion. lüge. humbug.
du bekommst die wellenform + rauschen. bei JEDER bittiefe. je weniger bit du spendierst, desto lauter wird das rauschen. bei 16bit ist das fast ausschließlich unter der hörschwelle. bei 8bit eben nicht oft nicht mehr.

 

[Zolo]

Ne sorry das ist mir zuviel Also hinterfrage ja gerne bestehende Denkmuster und bin auch Skeptisch weil ich weiß daß uns Firmen bullshit erzählen damit wir sachen kaufen... Aber dass sich so eine große Lüge über soviele Jahre etablieren soll ??

Gab es denn vor diesem Video schon Leute die "auf diesen Fake" hingewiesen haben ?

Und davon abgesehen: wenn ich in 8 Bit recorde, höhre ich nicht nur das Quantisierungsrauschen sondern auch dass das Signal angezerrt und undeutlicher ist. Selbst wenn ich mir das Rauschen wegdenke ..

 

[3456778674]

Ich hab das hier im Forum mehrfach versucht zu erklären.

Aber die Menge der Volldeppen, die von nix 'ne Ahnung haben, aber alles besser wissen, ist auf Dauer einfach zu ermüdend.

 

[Tim Kleinert]

Die "Treppen" werden vom Rekonstruktionsfilter weggeglättet.
http://de.wikipedia.org/wiki/Rekonstruktionsfilter

Paul Frindle (Designer der analogen SSL G-Serie Pulte, der digitalen Sony Oxford-Konsole und der Sonnox-Plugins) zu dem Thema:

The thing is that there is actually no difference between digital and analogue signals – all have a dynamic range set by the ratio between the max level and noise. The difference is that analogue comes with it’s own noise (caused by the reality of signal in the physical world) whereas any digital representation in math requires us to re-insert the physical random component the math does not provide us. [ie. dither]

It is a theoretical requirement of the system, it doesn’t mask the distortion – it removes it… ANY digital data representation of a signal in the real world has artificial certainty (which reality doesn’t) and it has to be removed for the signal to be harmonically accurate – i.e. like a signal in the real world… It’s a deep subject that shows our math is an artificial human approximation of reality – but the approximiation has too much certainty. Fascinating implications to that concept…

 

[Zolo]

Ich hab das hier im Forum mehrfach versucht zu erklären.

Aber die Menge der Volldeppen, die von nix 'ne Ahnung haben, aber alles besser wissen, ist auf Dauer einfach zu ermüdend.

Vielleicht hast es nicht gut genug erklärt ? Müssen ja nicht immer alles Volldeppen sein

Aber haste mal ein Link wo du es mal erklärt hast ?

 

[Zolo]

Und warum werden jetzt digital die Treppen gemessen bei digitalen Signalen ?

 

[Summa]

Und davon abgesehen: wenn ich in 8 Bit recorde, höhre ich nicht nur das Quantisierungsrauschen sondern auch dass das Signal angezerrt und undeutlicher ist. Selbst wenn ich mir das Rauschen wegdenke ..

Ist kein statisches Rauschen sondern abhaengig vom Signal...

http://de.wikipedia.org/wiki/Quantisierungsfehler

 

[Tim Kleinert]

Es gibt keine Treppen!

Das sind PUNKTE, und durch diese Punkte führt rein mathematisch nur ein einziger möglicher Weg, und das ist derjenige, der durch den Rekonstruktionsfilter generiert wird.

Sorry, aber anschaulicher als im geposteten Video kann man es kaum erklären und demonstrieren.

 

[Tim Kleinert]

Und davon abgesehen: wenn ich in 8 Bit recorde, höhre ich nicht nur das Quantisierungsrauschen sondern auch dass das Signal angezerrt und undeutlicher ist. Selbst wenn ich mir das Rauschen wegdenke ..

Fehlendes Dithering.

 

[3456778674]

Eigentlich schade, dass man heute mehr als genug Bits hat.
Man könnte das Dithering (=das Störgeräusch durch die Quantisierung) ja auch so gestalten, wie es der mp3-Encoder tut. Damit müsste man eigentlich mit ziemlich wenig Bits ziemlich artefaktefreien Sound hin bekommen.

 

[Zolo]

Es gibt keine Treppen!

Das sind PUNKTE, und durch diese Punkte führt rein mathematisch nur ein einziger möglicher Weg, und das ist derjenige, der durch den Rekonstruktionsfilter generiert wird.

Jetzt hab ichs glaub ich verstanden: man hat nur Punkte und diese werden digital per Linien verbunden weil man ja eine Wellenform anzeigen will und dafür die Punkte verbinden muss. In wirklichkeit (analog) sind die Punkte durch Kurven verbunden.
Am Ende ist egal wie es angezeigt wird da es ja nur um die Punkte geht beim Sound.

Das heißt aber auch, daß bei 8 Bit weniger Punkte kommen als bei 16 Bit, right ?

 

[Jaguar]

Hm, das bringt mich ins Grübeln. Wenn ich das mal visualisieren will:
Ich stehe an einer geraden Strasse ( Timeline ), ein Auto fährt vorbei (Signal, Geschwindigkeit = Tonhöhe). Im vorbeifahren mache ich möglichst viele Fotos ( Samplingfrequenz). Lege ich dann die Fotos nebeneinander, so habe ich "Lücken" zw. den Bildern Als Film hieße es also Flimmern. Die Treppentheorie sagt, ich wiederhole jedes Foto bis zum nächsten Snapshot. Und die Bittiefe? In meinem Beispiel wohl die Qualität der Kamera, d.h. wieviel Details des Autos zu sehen sind.
In jedem Fall gilt: je höher die Samplingfrequenz und die Bittiefe, desto mehr bin ich am Original.
Oder liege ich da falsch?

 

[Sekim]

Es wurde im Video, ab ca. 6:30, ja kurz die Rolle des DA-Konverters angesprochen. Wie ich das verstehe, hängt viel davon ab, wie die diskreten Sample Werte in ein kontinuierliches Signal gewandelt werden. Wenn ein Wert zum Zeitpunkt 0 gehalten wird, bis zum Zeitpunkt 1 ein neuer Wert eintrifft etc., sind Treppen möglich. Wie läuft deren Vermeidung technisch ab? Wir haben es ja in der Praxis mit sich dynamisch verändernden Verläufen zu tun und in Echtzeit ist also keine Vorhersage des nächsten Wertes möglich, die eine korrekte "analoge, kontinuierliche Interpolation in der Zwischenzeit" erlauben könnte. Na ja, bin kein Techniker und mir fehlen die korrekten Worte. Hoffe trotzdem, dass ihr versteht, was ich meine. Zeitversatz könnte ich mir als Lösung vorstellen...

 

[Panko PanneKowski]

die Treppe war doch seit je her auch nur als Bildliche Metapher zur Veranschaulichung von Digital gedacht ..
Jedenfalls hab ich das nie wortwörtlich genommen und als echte Treppe betrachtet ..
Punkte sind doch eigentlich gleichermassen nur eine Umschreibung
Ebenso könnte man auch mit Pixeln argumentieren wie bei Digi Fotografie

 

[serge]

Das sind PUNKTE, und durch diese Punkte führt rein mathematisch nur ein einziger möglicher Weg, und das ist derjenige, der durch den Rekonstruktionsfilter generiert wird.

Jetzt hab ichs glaub ich verstanden: man hat nur Punkte und diese werden digital per Linien verbunden weil man ja eine Wellenform anzeigen will und dafür die Punkte verbinden muss. In wirklichkeit (analog) sind die Punkte durch Kurven verbunden.

Fast. Denn die Form der Verbindung zwischen zwei Punkten ist nicht beliebig. Du kannst nicht davon ausgehen, dass es immer eine gerade Verbindung (also eine Linie) ist. Wie Tim schrieb: Es gibt – mathematisch gesehen – nur eine "richtige" Art und Weise, die Punkte zu verbinden, und die Form dieser Verbindung erzeugt das Rekonstruktionsfilter bei der Digital-Analog-Umsetzung.

Das heißt aber auch, daß bei 8 Bit weniger Punkte kommen als bei 16 Bit, right ?

Nein.
Die Anzahl der Punkte hängt von der Sampling-Frequenz ab.
Die Bit-Tiefe bestimmt, wie fein aufgelöst die Höhe der Punkte dargestellt werden kann.

Bitte, das Video ist wirklich sehr anschaulich gemacht, nimm Dir Zeit und schau Szene für Szene an.

 

[serge]

Ebenso könnte man auch mit Pixeln argumentieren wie bei Digi Fotografie

Im Video wird auch auf genau diese Pixel-Argumentation Bezug genommen, hast Du es Dir angeschaut?

 

[Zolo]

Die Bit-Tiefe bestimmt, wie fein aufgelöst die Höhe der Punkte dargestellt werden kann.

Bitte, das Video ist wirklich sehr anschaulich gemacht, nimm Dir Zeit und schau Szene für Szene an.

Puuhh kompliziert...

Das Video ist halt leider auf Englisch. Nicht gerade einfach wenn man es in Deutsch nicht mal richtig versteht

Weiß ja nicht wie es anderen geht, aber ich tu mir generell schwer englisch zu verstehen.

 

[3456778674]

Zwischen den Samples ist *nichts*.
(Der Witz an Digitaltechnik ist doch grade, dass man das "dazwischen" weglassen kann, wenn das Signal hinreichend bandbegrenzt ist, ohne Information zu verlieren. Bahnbrechende Erkenntnis von Bode/Shannon 1948. )

 

[Panko PanneKowski]

Ebenso könnte man auch mit Pixeln argumentieren wie bei Digi Fotografie

Im Video wird auch auf genau diese Pixel-Argumentation Bezug genommen, hast Du es Dir angeschaut?

ja habs gerade geschaut .. Pixel (rechtecke) sind quasi quantisierte(gleichgerechnete) Punkte gleiche farbwerte innerhalb eines Rechteck Bereiches ..
aha .. verstehe
also auch virtuelle Veranschaulichungen (metaphern)

 

[haesslich]

Wir haben es ja in der Praxis mit sich dynamisch verändernden Verläufen zu tun und in Echtzeit ist also keine Vorhersage des nächsten Wertes möglich, die eine korrekte "analoge, kontinuierliche Interpolation in der Zwischenzeit" erlauben könnte.

deswegen rekonstruiert man guten (bis sehr guten) approximationen. dabei macht man einen trade-off zwischen delay (dass du benötigst, um "in die zukunft" zu schauen, d.h. du speicherst einfach meinetwegen 10 werte, um einen früheren wert zu rekonstruieren) und qualität.

 

[Panko PanneKowski]

digital Stairway to Heaven .. lol

 

[haesslich]

Das Video ist halt leider auf Englisch. Nicht gerade einfach wenn man es in Deutsch nicht mal richtig versteht

Weiß ja nicht wie es anderen geht, aber ich tu mir generell schwer englisch zu verstehen.

dann wirst du es schwer haben, denn deutschsprachige literatur zu dem thema ist leider oft durch die übersetzung "weniger exakt" und obendrein auch teurer.
ein video, wie das obige, gibt es schlicht auf deutsch nicht.

vermutlich lernst du englisch auch schneller, als die zusammenhänge der digitalen signalverarbeitung. das wäre zumindest sinnvoll angelegte zeit, wenn ich an die unzählige, frei verfügbare, gute englische literatur denke. von handbüchern bis lehrbüchern.

 

[serge]

Weiß ja nicht wie es anderen geht, aber ich tu mir generell schwer englisch zu verstehen.

Ernsthaft, ist wie mit'm Octatrack oder dem Erlernen eines anderen Instrumentes: Übung macht den Meister. Szene für Szene immer wieder & wieder anschauen.

Es hilft auch, DVD-Filme, die man mag & gut kennt, im englischen Original zu sehen. Am besten noch englische Untertitel zuschalten. Ist ein mühseliger Weg, aber mir hat's wirklich ungemein geholfen.

 

[Sekim]

Beim samplen (Probennehmen) wird ja ein diskreter Wert pro Zeitpunkt generiert, deshalb muss die Genauigkeit der Abbildung des ursprünglich kontinuierlichen Verlaufs von ihrer Frquenz abhängen.Es gibt also auch immer "Informationslücken", außer die Samplefrequenz wäre unendlich hoch.Oben fiel das Wort "Rekonstruktionsfilter", das hört sich nach einem Ansatz an,wieder Kontinuität zu erzeugen und gleichzeitig auch die "Lücken" zu schließen?

Mir leuchtet aber auch ein, dass die zeitliche Auflösung unseres Gehörs (Hardware, Signalleitung, Verarbeitung im Gehirn) begrenzt ist, sodass bei Unterschreitung seiner Grenzen kein Unterschied zwischen "Original" und Rekonstruktion merkbar wäre.

 

[haesslich]

Beim samplen (Probennehmen) wird ja ein diskreter Wert pro Zeitpunkt generiert, deshalb muss die Genauigkeit der Abbildung des ursprünglich kontinuierlichen Verlaufs von ihrer Frquenz abhängen.Es gibt also auch immer "Informationslücken", außer die Samplefrequenz wäre unendlich hoch.

nein. das ist ein trugschluss, auf den man nur all zu leicht hereinfällt.
perfektes sampling und perfekte rekonstruktion SIND MÖGLICH. ohne, dass es "infromationslücken" gibt. unter zwei bedingungen:
1. du hälst das "nyquist-shannon-abtast-theorem" ein. d.h. die höchste frequenz, die in deinem signal vorkommt, ist kleiner als die hälfte der samplingfrequenz.
2. du hast die möglichkeit zur perfekten rekonstruktion indem du z.b. unendlich delay bei der D/A wandlung in kauf nimmst.

das erste regel betrifft den weg von A nach D. das ist in der regel ziemlich gut möglich. man mag das ja kaum glauben, aber die in wirklichkeit haben wir gar nicht so schrecklich viel mit frequenzen zu tun, die über 20kHz liegen. warum sollte man die also mit aufzeichnen? die filtert man vorher schon raus. z.b. in dem man ein mikrofon benutzt (das selten etwas über 20kHz wiedergibt)
das zweite regel, von D nach A, wird, wie ich oben geschrieben habe, ziemlich gut approximiert durch moderne D/A wandler. sogar so gut, dass man selbst zwischen high end wandlern und consumer wandlern keinen unterschied mehr messen kann, und schon gar nicht hören kann.

Oben fiel das Wort "Rekonstruktionsfilter", das hört sich nach einem Ansatz an,wieder Kontinuität zu erzeugen und gleichzeitig auch die "Lücken" zu schließen?

grob gesagt ja. im detail nein

 

[3456778674]

deswegen rekonstruiert man guten (bis sehr guten) approximationen. dabei macht man einen trade-off zwischen delay (dass du benötigst, um "in die zukunft" zu schauen, d.h. du speicherst einfach meinetwegen 10 werte, um einen früheren wert zu rekonstruieren) und qualität.

Die Rekonstruktion ist ja ein Filter - also ein linearer Prozess. Der Fehler des (endlichen) Rekonstruktionsfilters ist daher ein *linearer* Fehler, d.h. der Frequenzgang ist nicht ganz linealglatt/ideal. Das ist ein Fehler, den man gut bewerten kann, ohne esoterischen Bullshit diskutieren zu müssen.