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Tim Kleinert
...
Ich möchte bei der 96kHz Thematik einhaken.
Eine wesentliche Eigenschaft von digitalen Filtern ist, dass sie ab zirka 1/8 der Samplingfrequenz zunehmends nonlinear werden.
Bei nonresonanten Filtern ist dieses Verhalten musikalisch/klanglich gesprochen eigentlich nicht wirklich problematisch.
Wenn man aber einen digitalen Filter -einfach plump und ohne jegliche Massnahmen- rückkoppelt (Resonanz), wird das Verhalten zunehmends chaotisch und instabil je mehr man sich dieser 1/8-Grenze nähert. Ein im Mittenbereich noch schöner Reso-Peak wird mit steigender Cutoff somit zunehmends zu einem hässlichen digitalen Gebritzel.
In einem 96kHz-System geht dieser Spass also spätestens bei 12kHz los, meistens schon vorher. Also im hörbaren Bereich.
Massnahmen gibt eigentlich nur zwei:
1) Upsampling: Man lässt den Filter auf doppelter oder gar vierfacher Frequenz rechnen. Kann man machen wird auch oft gemacht. Aber kostet halt Rechenleistung.
2) Bandlimitierung: Der Rückkopplungsweg wird bandlimitiert, um den Resonanzbereich gegen 12kHz zu stabilisieren. Ein spottbilliger 6dB Filter tuts schon.
Um alle Missverständnisse vorzubeugen: Nicht der effektive Signalweg wird bandlimitiert sondern nur der Resonanz-Rückkopplungsweg. Klanglich hat das lediglich den Effekt, dass der Resonanzpeak ab ca. 8kHz sanft bedämpft wird, was eigentlich sogar als musikalisch (weniger aggressiv) empfunden wird.
Bei tieferen Samplingfrequenzen tritt diese Bedämpfung natürlich viel weiter unten schon ein, in einem Bereich wo es wirklich stören würde. Ich vermute hierin den Grund warum die ersten Synths mit Digitalfiltern (M1, D50) keine Filterresonanz hatten. Spätere Synths (die clocken ja alle auf 44,1 oder 48 ) betrieben für den Filter vermutlich eine Kombination aus Upsampling (rauf auf 96) und Bandlimiting (Bedämpfung ab 8 ).
Grundsätzlich kann man sagen, dass Bandlimitierung immer zwingend notwendig ist, sobald irgendeine Form von Rückkopplung ins Spiel kommt. Denn sonst läuft ein Digitaler Regelkreislauf stets Gefahr, auf der Hälfte der Samplingfrequenz in Selbstoszillation zu geraten. Dies ist ziemlich fies, da man es nicht direkt hört, aber dennoch alles in Mitleidenschaft zieht.
Fazit: Diese Bandlimitierung verbessert den Musikalischen Nutzwert von Digitaltechnik erheblich. Ich beharre also auf meiner Ansicht: Der Threadtitel "Musiker gegen Bandlimitierung" ist einfach bekloppt, sorry.
Hohe Cutofffrequenzen mit hoher Resonanz, jegliche Arten von FM, Osc-Sync, Feedbacks -hier hat Analog also rein technisch gesehen immer noch eindeutig die Nase vorn. Ich habe mich gestern ausgiebig mit Formant-Synthese via FM/sync-Waveshaping Techniken beschäftigt. Auf dem G2 war das Ergebnis professionell nicht nutzbar, da die Artefakte zirka leidliche -12dB unter dem Nutzsignal lagen. (War ja auch gemein: Sync und FM gleichzeitig.) Auf dem Andro hatte ich zwar andere Probleme (der Trägeroszillator nahm gern Reissaus), aber das Ergebnis war gut.
Ich musste lachen als ich las, wie AAS sich bei ihrem UltraAnalog plugin auf die Brust klopften mit den Worten "the best aliasing free oscillators of the industry". Denn wenn die Oszillatoren keinen FM Eingang haben, ist das ja heutzutage auch kein Kunststück mehr. Naja, wenigstens Sync haben sie reingebaut, also haben sie offensichtlich den minBLEP schon implementiert. Na immerhin.
Es gibt noch viel zu tun.
"Mutig ist der, der seinen non-sinusoidalen Digi-Oscs einen FM-Eingang spendiert."
Eine wesentliche Eigenschaft von digitalen Filtern ist, dass sie ab zirka 1/8 der Samplingfrequenz zunehmends nonlinear werden.
Bei nonresonanten Filtern ist dieses Verhalten musikalisch/klanglich gesprochen eigentlich nicht wirklich problematisch.
Wenn man aber einen digitalen Filter -einfach plump und ohne jegliche Massnahmen- rückkoppelt (Resonanz), wird das Verhalten zunehmends chaotisch und instabil je mehr man sich dieser 1/8-Grenze nähert. Ein im Mittenbereich noch schöner Reso-Peak wird mit steigender Cutoff somit zunehmends zu einem hässlichen digitalen Gebritzel.
In einem 96kHz-System geht dieser Spass also spätestens bei 12kHz los, meistens schon vorher. Also im hörbaren Bereich.
Massnahmen gibt eigentlich nur zwei:
1) Upsampling: Man lässt den Filter auf doppelter oder gar vierfacher Frequenz rechnen. Kann man machen wird auch oft gemacht. Aber kostet halt Rechenleistung.
2) Bandlimitierung: Der Rückkopplungsweg wird bandlimitiert, um den Resonanzbereich gegen 12kHz zu stabilisieren. Ein spottbilliger 6dB Filter tuts schon.
Um alle Missverständnisse vorzubeugen: Nicht der effektive Signalweg wird bandlimitiert sondern nur der Resonanz-Rückkopplungsweg. Klanglich hat das lediglich den Effekt, dass der Resonanzpeak ab ca. 8kHz sanft bedämpft wird, was eigentlich sogar als musikalisch (weniger aggressiv) empfunden wird.
Bei tieferen Samplingfrequenzen tritt diese Bedämpfung natürlich viel weiter unten schon ein, in einem Bereich wo es wirklich stören würde. Ich vermute hierin den Grund warum die ersten Synths mit Digitalfiltern (M1, D50) keine Filterresonanz hatten. Spätere Synths (die clocken ja alle auf 44,1 oder 48 ) betrieben für den Filter vermutlich eine Kombination aus Upsampling (rauf auf 96) und Bandlimiting (Bedämpfung ab 8 ).
Grundsätzlich kann man sagen, dass Bandlimitierung immer zwingend notwendig ist, sobald irgendeine Form von Rückkopplung ins Spiel kommt. Denn sonst läuft ein Digitaler Regelkreislauf stets Gefahr, auf der Hälfte der Samplingfrequenz in Selbstoszillation zu geraten. Dies ist ziemlich fies, da man es nicht direkt hört, aber dennoch alles in Mitleidenschaft zieht.
Fazit: Diese Bandlimitierung verbessert den Musikalischen Nutzwert von Digitaltechnik erheblich. Ich beharre also auf meiner Ansicht: Der Threadtitel "Musiker gegen Bandlimitierung" ist einfach bekloppt, sorry.
Hohe Cutofffrequenzen mit hoher Resonanz, jegliche Arten von FM, Osc-Sync, Feedbacks -hier hat Analog also rein technisch gesehen immer noch eindeutig die Nase vorn. Ich habe mich gestern ausgiebig mit Formant-Synthese via FM/sync-Waveshaping Techniken beschäftigt. Auf dem G2 war das Ergebnis professionell nicht nutzbar, da die Artefakte zirka leidliche -12dB unter dem Nutzsignal lagen. (War ja auch gemein: Sync und FM gleichzeitig.) Auf dem Andro hatte ich zwar andere Probleme (der Trägeroszillator nahm gern Reissaus), aber das Ergebnis war gut.
Ich musste lachen als ich las, wie AAS sich bei ihrem UltraAnalog plugin auf die Brust klopften mit den Worten "the best aliasing free oscillators of the industry". Denn wenn die Oszillatoren keinen FM Eingang haben, ist das ja heutzutage auch kein Kunststück mehr. Naja, wenigstens Sync haben sie reingebaut, also haben sie offensichtlich den minBLEP schon implementiert. Na immerhin.
Es gibt noch viel zu tun.
"Mutig ist der, der seinen non-sinusoidalen Digi-Oscs einen FM-Eingang spendiert."