Grenzen der digitalen Audiotechnik (Ralf Koschnicke)

Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

O.Mertineit hat geschrieben: das würde doch in dieser absoluten Formulierung in letzter Konsequenz ein "prinzipielles Verbot" von Anti Aliasing Tiefpass Filtern für Tonaufzeichnungen bedeuten.
Sorry, das ist doch jetzt Quatsch. Das habe ich doch nie so gesagt. Nutzsignal ist, wie das Wort schon sagt, was nützlich ist. HF-Störungen sind nicht nützlich. Deshalb traue ich mich auch nicht wirklich, bei einem 24/192kHz ADC die Filter komplett abzuschalten. Eigentlich könnte man das. Denn 192kHz-Aufnahmen habe ich bisher reichlich, bei etwa 70kHz ist da aber i.d.R. doch Schluss. Das heißt bei einem 192kHz-Wandler kommt kein Musiksignal in die Gegend von Aliasing erzeugenden Frequenzbereichen. Wenn der eigentliche ADC aber mit 12,288 MHz sampelt, ist eine Rückversicherung sicher nicht schlecht, dass wenn doch mal irgendetwas weit außerhalb des Nutzspektrums ins Audio reinspuckt, nicht auf einmal Aliasingkomponenten im Audioband landen. Dann schneide ich aber nicht einen Teil des Musiksignals ab, sondern stelle sicher, dass keine unbrauchbaren Signale Schaden anrichten. Dieser Filter erzeugt dann auch kein Ringing.
Ist das denn so schwer zu begreifen, der Filter darf nicht Werkzeug sein, um das Abtasttheorem „durch die Hintertür“ zu erfüllen. Wenn die Bandbreite groß genug gewählt ist, dass das Abtasttheorem auch so erfüllt wird, halte ich einen Filter für absolut legitim bis notwendig.
O.Mertineit hat geschrieben: Wenn ich jetzt für 1-2 volle Oktaven erweiterte "technische Nutzbandbreiten" plädiere, dann muss ich doch irgendeine Aussage machen können, wozu ich das brauche.

- geht es um die "sensorisch" gehörmäßig angeforderte "Nutzbandbreite" ?
(Offenbar mal ja, mal nein, je nachdem welche Seite Deiner Artikel man aufschlägt ...)

oder

- geht es vielmehr primär um eine Erweiterung der "Pufferbandbreite", um Filterartefakte zu minimieren ?

Hier wäre m.E. mehr Klarheit erforderlich und eine jeweils auf das Ziel angepasste Argumentation.
Wie oft soll ich es denn noch sagen, um die gewünschte Klarheit herzustellen. Man braucht die Bandbreite, um die zentrale Forderung der Herren Nyquist und Shannon, auch bekannt als Abtasttheorem, zu erfüllen. Denn die gebräuchliche „Trickserei“, die Bandbreite künstlich auf das zur Abtastrate passende Maß zu begrenzen, bleibt nicht ohne Auswirkung auf das Musiksignal.
Es gibt zwar hier auch Leute die das bestreiten, aber Du hast das ja selbst in deinem ersten Beitrag bestätigt: „Daß die notwendige steilflankige Filterung (Anti Aliasing Tiefpass-Filter) bei Abtastraten um z.B. 44Khz bereits Signalveränderungen im nominellen Hörfrequenzbereich bis 20Khz bewirkt, ist hingegen unbestritten.“ So hört man es ja inzwischen von vielen Seiten in der Branche, von Herrn Funk bis Meridian. Ich verstehe wirklich nicht das Problem?

Und da Du, obwohl ich das schon entsprechend eingeordnet und erklärt habe, mich immer wieder auf die alten Artikel festnageln willst, und weil ich inzwischen auch schon einige Rückmeldungen hinter den Kulissen in diese Richtung bekommen habe, nochmal ein Hinweis: Am Anfang stand der experimentelle Befund „Musikaufnahmen bei hohen Abtastraten klingen besser als bei Standardabtastraten“. 2008 war das für viele hier noch eine theoretische Diskussion. Aber inzwischen gibt es Highres und viele haben ihre Erfahrungen damit. Genau die schütteln dann bei der Diskussion die Köpfe. Wer dagegen keinen Vorteil hört, der braucht eigentlich gar nicht erst mit zu diskutieren. Dem gratuliere ich als glücklicher Mensch. Ich wäre doch auch viel zufriedener in meinem Beruf und würde sicher auch viel Geld für teures Equipment sparen, wäre ich mit weniger zufrieden. Mich persönlich treibt aber nun mal seit meiner ersten 24/96-Aufnahme 1999 die Frage um, warum das besser ist. Die ersten Artikel behandeln deshalb etliche kleine Puzzleteile. Schon damals wurde immer mal wieder versucht, so wie Du es jetzt anscheinend schaffen willst, mit theoretischen Erklärungen den experimentellen Befund wegzudiskutieren. Das geht nicht. Hier mag mancher den experimentellen Befund infrage stellen, aber ich kenne meine Wahrnehmung und die vieler Bekannter. Das genügt mir, um das als Basis zu akzeptieren. Warum soll ich mir also Argumente einfallen lassen, um zu beweisen, warum eine hohe Abtastrate nötig ist. Meine Ohren und die vieler anderer Menschen erkennen das. Wer stichhaltigere Erklärungen als ich liefern kann, ist herzlich willkommen. Ich muss da nicht auf alle Ewigkeit Recht behalten. Vielleicht ist alles auch ganz anders. Aber dann bitte andere Erklärungen und nicht der Versuch, eine existierende Beobachtung zu widerlegen.

Grüße
Ralf
h0e
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Beitrag von h0e »

Ralf Koschnicke hat geschrieben:Warum soll ich mir also Argumente einfallen lassen, um zu beweisen, warum eine hohe Abtastrate nötig ist. Meine Ohren und die vieler anderer Menschen erkennen das. Wer stichhaltigere Erklärungen als ich liefern kann, ist herzlich willkommen.
M.E. ist genau das der Antrieb für solche Diskussionen, einige können einen Unterschied hören und suchen nach wissenschaftlichen Erklärungen bzw. warten auf den, der es erklären kann.

Grüsse Jürgen
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lpj23
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Beitrag von lpj23 »

Truesound hat geschrieben:Wenn heute etwas im Argen liegt dann ist es weniger bei der verwendeten Technik an sich zu suchen, sondern beim Umgang mit dieser sei es auch aus Zeitnot oder "Aufwandsminimierung" heraus.....
Exakt, oder (etwas) frei nach Goethe: "Nach sorgfältigem Mastering drängt, am sorgfaltigen Mastering hängt doch alles."
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

Niemand aus unseren Kreisen kennt die wahren Zusammenhänge des Hörens, seine im Ohr und Gehirn tatsächlich stattfindenden Abläufe in hinreichenden Details. Die Wissenschaft hat noch nicht aufgehört, Cochlea-Implantate stetig zu verbessern; für die wesentliche Voraussetzung, menschliche verbalakustische Kommunikation zu erlernen, muss man eben hören können.

Wenn man davon ausgeht, dass im Thalamus Gefühle verarbeitet werden, in Heschls Gyrus beidseitig Ohrsignale ausgewertet werden - und dieser Bereich der grauen Zellen bei aktiven Musikern messbar wächst, während er beim hörfähigen Alltagsmenschen deutlich zurückgeblieben erscheint - dann darf man aus EEG messtechnisch nachgewiesenen Hirnströmen schließen, dass die wahrnehmbare Audiobandbreite nicht bei 20kHz endet.
Die Grobpragmatiker, die auf dem Standpunkt beharren, eine Messung mit Sinustönen und dem berühmten Knöpfchendruck beim Erreichen der kognitiven Wahrnehmungsschwelle würde eine hinreichende oder allumfassende Aussage über das Hörvermögen liefern, sind offenbar auf dem Vorkriegserkenntnisstand stehengeblieben, es reicht ja auch für 99,9% des täglichen Lebens.
Die Methode prägt das Ergebnis, auch im Wiederholungsfall.
Helfen vereinfachte Modellvorstellungen beim Verständnis? In Grenzbereichen wohl kaum.

Ich meine, will man die Grenzen der digitalen Audiotechnik diskutieren und bewerten, sollte man auch die Grenzen des menschlichen Hörsinns berücksichtigen, der über 20kHz offenbar hinausgeht.
Dass die Linearität und Neutralität der Mikrofone schon bei der Aufnahme eine überragende Bedeutung hat, ihre Aufstellung die Richtcharakterisik berücksichtigen muss und damit die räumliche Wiedergabecharakteristik entscheidend prägt, gehört zum Grundwissen.

Wer in seinen Experimenten Beobachtungen macht, die den gängigen Meinung widersprechen, ist geneigt, genauer hinzuschauen bzw hinzuhören.

Seitdem Oohashi 1991 seine Ergebnisse High-Frequency Sound Above the Audible Range Affects Brain Electric Activity and Sound Perception veröffentlicht hat, wurde z.B. 2014 der Unterschied in der Wahrnehmung von bandbreiten(un-)begrenztem Meeresrauschen untersucht Shim Han-Moi Inaudible High Frequency Sound Affects Frontlobe Brain Activity, nur um mal 2 zu nennen.
James Boyk 1992 There's Life Above 20 KiloHertz zeigt, dass eine Trompete durchaus 102 kHz erreichen kann.

Mikrofone mit 1/4 " (ca 6mm) können bis 100kHz aufnehmen, um bis 150kHz zu kommen, muss man auf 1/8" herunter, der Rauschabstand wird erfahrungsgemäß schlechter. Hingegen sind Neumann U47/49 und ihre Varianten mit vergleichsweise großen Membranen und ihrer Reduktion auf das Wesentliche recht beliebt.

Es gibt Instrumente und Naturgeräusche mit weitreichenden Obertönen, es gibt Mikrofone, sie wiederzugeben, es gibt Lautsprecher mit großem Übertragungsbereich (ich habe Plasmahochtöner seit 1975, sowas existiert seit ca 1956 von duKane) und es gibt Menschen, deren Hirnumsetzung bis in den Ultraschallbereich reicht, womit ich bewusstes Hören und Wahrnehmen nicht gesagt haben will. Denn irgendwo steht, 6 von 16 Personen, also fast 40%, haben Hirnströme bei Ultraschall zwischen 20-70kHz.

Wenn es bei älteren Zeitgenossen mit den Ohren schlechter geht, die Sinus-Hörschwelle sich von den 20kHz bei Sinuswellenform getestet merklich nach unten bewegt, dann bleibt nach dem, was ich aus berufenem Munde gehört habe, bei einem Prozentsatz Personen der Bereich über 25kHz noch intakt, der zu Hirnströmen führt. Ich denke, das trägt zur L oder R Ortung weniger bei, weil Knochenübertragung (eine von 3 gängigen Hypothesen) mit der höheren Schallgeschwindigkeit und L-R Kopplung die seitliche Ortung weniger unterstützt.
Die Beobachtung, mit Hochtönern größerer Übertragungsbandbreite eine plastischere Abbildung einer Gesangsstimme vor uns in der Mitte zu projizieren, als mit begrenztem Tonspektrum, hat mein "alter Schwede" Freund im Blindtest bestätigt. Von Hochtönern bis 50kHz profitieren offenbar selbst 82-jährige, wenn es die Aufnahme und Kette hergeben. Die Solopartie in der Stereo-Mitte, die vor der Begleitung steht, wird glaubwürdig unterstützt.
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nihil.sine.causa
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Beitrag von nihil.sine.causa »

Hallo,

moderativer Hinweis aus gegebenen Anlass:

Ein Beitrag muss - wie der Name "Beitrag" schon sagt - etwas zum Thema beitragen, d.h. es inhaltlich voranbringen und nicht etwa lahmlegen. Es macht keinen Sinn, langatmige, unfokussierte Texte zu bringen, durch die sich niemand mehr hindurcharbeiten kann und will.

Wir werden daher solche Texte aus dem Thread herauszunehmen, die nicht klar genug erkennen lassen, worauf sie sich beim vorgegebenen Topic inhaltlich beziehen.

Beste Grüße
Harald
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Truesound
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Beitrag von Truesound »

Hans-Martin hat geschrieben:Niemand aus unseren Kreisen kennt die wahren Zusammenhänge des Hörens, seine im Ohr und Gehirn tatsächlich stattfindenden Abläufe in hinreichenden Details. Die Wissenschaft hat noch nicht aufgehört, Cochlea-Implantate stetig zu verbessern; für die wesentliche Voraussetzung, menschliche verbalakustische Kommunikation zu erlernen, muss man eben hören können.

Wenn man davon ausgeht, dass im Thalamus Gefühle verarbeitet werden, in Heschls Gyrus beidseitig Ohrsignale ausgewertet werden - und dieser Bereich der grauen Zellen bei aktiven Musikern messbar wächst, während er beim hörfähigen Alltagsmenschen deutlich zurückgeblieben erscheint - dann darf man aus EEG messtechnisch nachgewiesenen Hirnströmen schließen, dass die wahrnehmbare Audiobandbreite nicht bei 20kHz endet.
Die Grobpragmatiker, die auf dem Standpunkt beharren, eine Messung mit Sinustönen und dem berühmten Knöpfchendruck beim Erreichen der kognitiven Wahrnehmungsschwelle würde eine hinreichende oder allumfassende Aussage über das Hörvermögen liefern, sind offenbar auf dem Vorkriegserkenntnisstand stehengeblieben, es reicht ja auch für 99,9% des täglichen Lebens.
Die Methode prägt das Ergebnis, auch im Wiederholungsfall.
Helfen vereinfachte Modellvorstellungen beim Verständnis? In Grenzbereichen wohl kaum.
Der Punkt ist das ich bevor ich das erfahren/gelesen habe das sich beim High Res Hören die Hirnströme verändern vorher davon gar nichts selber gemerkt habe... wenn ich das irgendwie selber an mir bemerken könnte wäre es u.U. etwas anderes....
In dem Artikel stand dann aber auch nicht, achten sie bei sich mal auf dieses oder jenes und daran erkennen sie dann selber das ihre Gehirnströme beeinflusst werden....und wenn ich das nicht aus meinem eigenen Bewusstein heraus erkennen kann ja sorry dann frage ich vielleicht nochmal ob High Res Hören gesundheitsschädlich sein könnte.... ansonsten kann ich praktisch nichts damit anfangen außer das ich aus dem Artikel nun weiss wenn ich High Res höre verändere ich meine Gehirnströme.


Grüße Truesound
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Truesound
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Beitrag von Truesound »

O.Mertineit hat geschrieben:Ein paar Links, die evt. zur "Erdung" geeignet sind, evt. kann es ja nach einer "Abkühlungsphase" entspannter weiter gehen ...

Was ein "Sinnesorgan" ist:

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

Bezeichnenderweise fangen fast alle Beschreibungen in diesem exemplarischen Artikel mit einer ungefähren Eingrenzung einer Bandbreite an

- Gehörsinn
- Sehsinn
- Wärmeempfinden der Haut

Warum ist das so ?

Sind Menschen, die u.a. solche Artikel schreiben, "naturwissenschaftlich ungebildet" ?


Praktisch orientierte Demo zur Pulse Code Modulation und dem Einsatz von Tiefpass FIltern:

https://www.youtube.com/watch?v=cIQ9IXSUzuM
(Nur zur Anschaung, nicht zur Bekundung einer bestimmten Meinung)



Diskussion von u.a. von HiRes Audio Formaten:

http://people.xiph.org/~xiphmont/demo/neil-young.html
(Nur zur Anschaung, nicht zur Bekundung einer bestimmten Meinung)

Hier wird z.B. eine - sehr wohl vom empfangenden Sinnesorgan mitbestimmten - "Nutzbandbreite" angenommen oberhalb derer ein "Padding" Bereich (Ich übersetze es mal mit "Pufferbandbreite" (?), evt. fällt jemandem eine bessere Übersetzung ein) als Übergangsbereich (*) für das Anti-Aliasing Tiefpassfilter vorgesehen ist.

"Nutzbandbreite" (empfängerseitig) und "Puffer" würden dann zusammen eine "technische Nutzbandbreite" und damit die höchste Frequenz im Signal und die minimale Abtastrate bestimmen.


@Ralf:

Wenn ich jetzt für 1-2 volle Oktaven erweiterte "technische Nutzbandbreiten" plädiere, dann muss ich doch irgendeine Aussage machen können, wozu ich das brauche.

- geht es um die "sensorisch" gehörmäßig angeforderte "Nutzbandbreite" ?
(Offenbar mal ja, mal nein, je nachdem welche Seite Deiner Artikel man aufschlägt ...)

oder

- geht es vielmehr primär um eine Erweiterung der "Pufferbandbreite", um Filterartefakte zu minimieren ?

Hier wäre m.E. mehr Klarheit erforderlich und eine jeweils auf das Ziel angepasste Argumentation.




_______________

(*) Transitionsbeereich vom Durchlass- in den Sperrbereich



Viele Grüße

Oliver

Hallo Oliver!

Die Menschen die auf Wikipedia mitschreiben sind sicher in ihren Bereichen gebildet, da man da nicht einfach was hineintippen kann ohne das das auch überprüft und hinterfragt wird.

Die Eingrenzung in ungefähre Bereiche der "Bandbreite" ist m.E. zwingend notwendig wenn wir überhaupt sinnvoll vorankommen wollen.
Es macht keinen Sinn eine Brille auf die optimale Fokussierung von Röntgenstrahlung zu optimieren wenn unser Auge diese grundsätzlich nicht wahrnehmen kann...von daher das sinnvolle Hinterfragen wie weit der Empfänger "Information" überhaupt verarbeiten kann.

Ein weiterer Hinweis ist in der Geschichte der Fledermaus zu finden. Menschen haben ja bekanntlich schon viele Jahrhunderte mit Fledermäusen zu tun.Nun ereignete sich folgendes:

"Als sich Hiram Maxim, der Erfinder des Maschinengewehrs, im Jahre 1913 mit Sonarsystemen zur Navigation auf See und zur Ortung der gesunkenen Titanic beschäftigte, glaubte er auf dem richtigen Weg zu sein, doch er irrte sich, denn er nahm an, dass Fledermäuse niederfrequente Töne mit dem Schlagen ihrer Flügel erzeugen würden. Erst als George W. Pierce kurz vor dem Zweiten Weltkrieg einen Schalldetektor für Hochfrequenztöne entwickelte, wurde die wahre Beschaffenheit des Fledermaussonars erkannt."

"Echoortung

Fledermäuse schwärmen kurz vor Sonnenuntergang aus einer Höhle in Thailand
Mit ihrem Echoortungssystem (oder auch Ultraschallortung) haben die Fledermäuse eine sehr komplizierte und effektive Methode entwickelt, die es ihnen ermöglicht, sich im Dunkeln zurechtzufinden und Insekten zu jagen, ohne ihre Augen einzusetzen. Dabei stoßen sie Ultraschallwellen aus, die von Objekten als Reflexionen zurückgeworfen werden. Die einzelnen Echos werden von der Fledermaus aufgenommen und in die richtige Abfolge gebracht. Durch die Zeitunterschiede kann das Gehirn die Umgebung erfassen und somit orten, wie weit ein Baum oder Insekt entfernt ist und sogar mit welcher Geschwindigkeit und Richtung sich ein Beutetier bewegt. Beim Großen Hasenmaul (Noctilio leporinus) erreicht die Lautstärke des Rufes bis zu 140 Dezibel.[6]"

Offenbar konnte vor der Erfindung eines Schalldetektors für Hochfrequenztöne kein Mensch mit seinen eigenen Sinnesorganen wahrnehmen das die Fledermäuse Ultraschall austoßen können und manche Arten sogar mit sehr hohem Schalldruck.....!

Grüße Truesound
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

@Tuesound: M.e. sehr interessante Anmerkungen ...


Ich möchte diesen Dialog als Anker nehmen, um fortzufahren:
h0e hat geschrieben:
Ralf Koschnicke hat geschrieben:Warum soll ich mir also Argumente einfallen lassen, um zu beweisen, warum eine hohe Abtastrate nötig ist. Meine Ohren und die vieler anderer Menschen erkennen das. Wer stichhaltigere Erklärungen als ich liefern kann, ist herzlich willkommen.
M.E. ist genau das der Antrieb für solche Diskussionen, einige können einen Unterschied hören und suchen nach wissenschaftlichen Erklärungen bzw. warten auf den, der es erklären kann.

Grüsse Jürgen

Hallo Jürgen, Ralf, alle zusammen,

so sehe ich das auch. Wenn es Hinweise auf hörbare Unterschiede bzw. "mögliche Verbesserungen" gibt, würde man ihren Ursachen gern auf die Spur kommen.

Ich lege jedoch zunächst Wert auf die Feststellung, daß ich über das Hören von Unterschieden ("ob oder ob nicht") u.a. bei HiRes Aufnamen keinerlei Aussagen getroffen habe:

- weder habe ich anderen zu- oder abgesprochen, daß sie Unterschiede hören
- noch habe ich selbst mich zur "Hörbarkeit" geäußert

Es gibt also für emotionale Reaktionen von "Lagern" m.E. keinen Anlass.

Ich habe jedoch zumeist im Rahmen von Sprachaufnahmen sehr früh Erfahrungen mit digitaler Signalverarbeitung gesammelt, das geht in die 80er zurück, und habe u.a. auch lange Erfahrung darin solche Aufzeichungsketten zu konfigurieren, also z.B. konkrete Anti Aliasing Filter, Amplitudenquantisierung und Abtastraten zu konfigierieren.

Auch haben wir u.a. am Institut für Phonetik in Frankfurt Blindtests mit Hören gemacht, die u.a. die Hörbarkeit sprecherspezifischer Merkmale in Abhängigkeit von Parametern der Signalübertragung getestet haben. Auch während meiner Tätigkeit innerhalb der Entwicklung von Spracherkennungssystemen für IBM in den 90er Jahren, kam ich mit diesen Fragen in Berührung.

Ich habe also eine "Idee von der Sache" und genau das ist der Grund, weshalb ich mich mit pauschalen Aussagen zur Hörbarkeit von Artefakten bei digitaler Signalverarbeitung eher zurückhalte.
Ralf Koschnicke hat geschrieben: Nutzsignal ist, wie das Wort schon sagt, was nützlich ist. HF-Störungen sind nicht nützlich. Deshalb traue ich mich auch nicht wirklich, bei einem 24/192kHz ADC die Filter komplett abzuschalten. Eigentlich könnte man das. Denn 192kHz-Aufnahmen habe ich bisher reichlich, bei etwa 70kHz ist da aber i.d.R. doch Schluss. Das heißt bei einem 192kHz-Wandler kommt kein Musiksignal in die Gegend von Aliasing erzeugenden Frequenzbereichen.
Hier wäre es doch interessant, das konkret verwendete Anti Aliasing Filter - evt. möchtest Du es nicht so nennen - einmal zu beschreiben.
Ralf Koschnicke hat geschrieben: Warum soll ich mir also Argumente einfallen lassen, um zu beweisen, warum eine hohe Abtastrate nötig ist.
Darum geht es (mir) nicht primär. Mir geht es eher um andere Fragen:

- wenn ich eine höhere Übertragungsrate verwende, wie gewichte ich Abtasrate und Amplitudenquantisierung ?

- wenn ich eine höhere Abtastrate verwende, wie setze ich sie ein ?
(wie gestalte ich "echte Nutzbandbreite", "Pufferbandbreite für das Filter", das Anti Aliasing Filter selbst)

Solche Fragen machen natürlich nur Sinn, wenn man hier ein konfigurierbares System zum Testen hat.

Übrigens wird man im Umgang mit diesen Fragen auch dadurch geschult, wenn man in bestimmten Situationen zum Einsatz sehr "schmaler" Übertragungsraten gezwungen war ...


Ich würde u.a. diesen Artikel gerne in den Vordergund rücken aus dem ich bereits zitiert habe:

http://www.cirrus.com/en/pubs/whitePaper/DS668WP1.pdf

Anstatt das Tor zu öffnen für Spekulationen über notwendige Nutzbandbreiten der gesamten Audio Kette etwa im Bereich mehrerer hundert KHz (auch für 80 jährige)(*), halte ich es für sinnvoller, das Augenmerk darauf zu richten auf welche Weise eine Kette oder Teilsysteme, seien diese analog oder digital, bandbegrenzt sind.

Eine sinnvolle Begrenzung der Nutzbandbreite per se als qualitätsmindernd zu sehen, halte ich für einen Fehler, denn die grundsätzliche Bandbegrenzung ist in der Praxis eher eine Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion jedweden Geräts, falls sie sich durch den Aufbau nicht schon inhärent ergibt. Die Frage ist vielmehr: Mit welcher oberen Grenzfrequenz und wie soll gefiltert werden ?

Eine Amerkung zu analogen Systemen:

Übliche analoge Systeme, die wir kennen (Mikrofone, Tonabnehmer, die meisten Verstärker, Lautsprecher ...), haben meist eine Nutzbandbreite (hier mit Hauptaugenmerk auf der oberen Grenzfrequenz), die den "nominellen Hörbereich" (<20Khz) mehr oder weniger "knapp" umfasst.

Die Bandbegrenzung erfolgt hier zumeist durch Filter (lassen wir Mikrofon- und Lautsprecherpartialschwingungen mal weg...), die relativ niedrige Ordnung aufweisen und keine von Quantisierung zeugenden Artefakte produzieren, wie jene Filter, die in der digitalen Signalverarbeitung Verwendung finden.

Hier ist m.E. - auch im Sinne des o.g. Artikels - ein Ansatz zu finden, der eine sinnvolle Suche "nach Unterschieden" bei digitalen Systemen mit unterschiedlicher Auslegung leiten kann.


_____________

(*) @Hans Martin (u.a.) Das ist jetzt nicht böse gemeint, aber genau diese Richtung der Diskussion habe ich befürchtet und sie wird auch durch die früheren Artikel von Ralf aus 2008 bzw. 2011 m.E. in unglücklicher Weise "befeuert". Damit ist es m.E. gerechtfertigt, daß ich mich auch mit diesen Artikeln befasst habe.

@Ralf: Mir geht es nicht darum, auf Deinen "alten" Artikeln "herumzureiten" oder Dich darauf für alle Zeit "festzunageln": Jeder hat das Recht, sich weiterzuentwickeln und neu zu argumentieren, auch ich nehme das für mich von Zeit zu Zeit in Anspruch, sonst kann es nicht weitergehen.

Ich vemisse bei Dir jedoch eine klare Stellungnahme, worauf es Dir heute(!) im Hinblick auf "Nutzbandbreite", "Pufferbandbreite" (Transitionsbereich der Filter) sowie bei den verwendeten Filtern selbst konkret ankommt.

Du wirst selbst zugeben müssen, daß Du dazu hier bisher kaum etwas Konkretes gesagt hast, obwohl es doch die entscheidenden Fragen sein könnten oder sogar sollten (vgl. o.g. Artikel).

Wenn Deine alten Artikel nicht mehr relevant sind, so gehen davon aber trotzdem m.E. noch "Suggestionen" in eine Richtung aus, die dann in der Forderung nach Nutzbandbreiten im Bereich mehrerer hundert Khz münden können (auch für analoge Systeme ...), wie hier im Thread zu sehen ist.

Dagegen wende ich mich tatsächlich:
Deshalb wäre eine Distanzierung bzw. kritische Nachlese zu Deinen "alten" Artikeln nicht schlecht. Daß ich dies begonnen habe, hat mir nun jedoch negatve Emotionen anderer Teilnehmen (ob "vor" oder "hinter" den Kulissen) eingetragen, was m.E. unangebracht war.
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Harald hat mich gerade ermahnt, (sinngem. :wink: ) ich sei nicht "griffig" genug ...

Das Patentrezept für die perfekte Auslegung digitaler Signalübertragung in Bezug auf einen menschlichen Hörer und alle denkbaren Signale habe ich aber auch nicht, gerade bei begrenzter Übertragungsrate.

@Harald:

Ich kann ein paar Thesen als "aktuelle persönliche Standpunkte" zusammenfassen, jedoch ohne zusätzliche Begründungen, denn die habe ich z.T. bereits gegeben. vgl. auch den o.g. verlikten Artikel.

- Eine obere Grenzfrequenz des übertragenen (Nutz-) Frequenzbands weit oberhalb 20Khz (z.B. 40Khz) hat für sich genommen keinen entscheidenden Einfuss auf die empfundene Klangqualität einer Anlage oder eines Aufzeichungsverfahrens (analog oder digital)

- Erklärungen für empfundene Qualitätsunterschiede sind vornehmlich in jedweden Effekten zu suchen, die sich innerhalb des akzeptierten Hörfrequenzbereichs bis 20Khz als Formen linearer und nichtlinearer Verzerrungen äußern

- Für digitale Aufzeichnungsverfahren kommt der Realisierung von Anti-Aliasing und Rekonstruktionsfiltern dabei eine wichtige Rolle zu: Deren Artefakte sollen im Hörfrequenzbereich auditiv und messtechnisch minimiert werden

- Dazu kann die Erweiterung der Pufferbandbreite zwischen nutzbarem Audio-Frequenzband und durch das Abtasttheorem maximal zulässiger Frequenz (Nyquist Frequenz) genutzt werden, was mit einer Erhöhung der Abtastrate einhergeht. Dabei ist nicht eine Verschiebung der oberen Grenzfrequenz des nutzbaren Audiobandes entscheidend, sondern die wirksame Verminderung von Artefakten innerhalb des Bandes u.a durch "agressive" Tiefpassfilter (*).

- die Nyquist Frequenz (halbe Abtastrate) eines digitalen Systems muss als Konsequenz zur Erreichung vergleichbarer "empfundener Auflösung und Qualität" gegenüber einem bestimmten analogen System mit "sanfter Bandbegrenzung" damit vorzugsweise deutlich höher liegen, als die obere Grenzfrequenz des analogen Vergleichssystems (**).

________________

(*) In Einzelfällen - je nach Signal - kann sogar für den gleichen Zweck auch eine sanftere aber früher einsetzende Filterung des Audiobandes eingesetzt werden, um die "Pufferbandbreite" zu erhöhen und Filter mit geringeren Artefakten einzusetzen.

(**) Angenommen wichtige Parameter, wie z.B. Signal-Rauschabstände seien ansonsten vergleichbar.
Auch ist klar, daß sich diese Aussage relativiert, wenn das analoge Vergleichssystem seinerseits eine obere Grenzfrequenz z.B. merklich oberhalb der Hörgrenze hat.
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nihil.sine.causa
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Beitrag von nihil.sine.causa »

Hallo Oliver,

schönen Dank für Deine Thesen. Mir ist Dein Standpunkt jetzt klarer geworden. Vieles kann ich persönlich auch - zumindest theoretisch - nachvollziehen, insbesondere die Wirkung der Filter.
O.Mertineit hat geschrieben:Eine obere Grenzfrequenz des übertragenen (Nutz-) Frequenzbands weit oberhalb 20Khz (z.B. 40Khz) hat für sich genommen keinen entscheidenden Einfuss auf die empfundene Klangqualität einer Anlage oder eines Aufzeichungsverfahrens (analog oder digital)
Klar, irgendwo weit oben im Frequenzspektrum wird "Schluss" sein. Aber wo wäre diese Grenze denn Deiner Einschätzung nach zu ziehen und wie begründest Du das für Dich?

Beste Grüße
Harald
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Ralf Koschnicke
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Beitrag von Ralf Koschnicke »

O.Mertineit hat geschrieben:
- Erklärungen für empfundene Qualitätsunterschiede sind vornehmlich in jedweden Effekten zu suchen, die sich innerhalb des akzeptierten Hörfrequenzbereichs bis 20Khz als Formen linearer und nichtlinearer Verzerrungen äußern

- Für digitale Aufzeichnungsverfahren kommt der Realisierung von Anti-Aliasing und Rekonstruktionsfiltern dabei eine wichtige Rolle zu: Deren Artefakte sollen im Hörfrequenzbereich auditiv und messtechnisch minimiert werden

- Dazu kann die Erweiterung der Pufferbandbreite zwischen nutzbarem Audio-Frequenzband und durch das Abtasttheorem maximal zulässiger Frequenz (Nyquist Frequenz) genutzt werden, was mit einer Erhöhung der Abtastrate einhergeht. Dabei ist nicht eine Verschiebung der oberen Grenzfrequenz des nutzbaren Audiobandes entscheidend, sondern die wirksame Verminderung von Artefakten innerhalb des Bandes u.a durch "agressive" Tiefpassfilter (*).

- die Nyquist Frequenz (halbe Abtastrate) eines digitalen Systems muss als Konsequenz zur Erreichung vergleichbarer "empfundener Auflösung und Qualität" gegenüber einem bestimmten analogen System mit "sanfter Bandbegrenzung" damit vorzugsweise deutlich höher liegen, als die obere Grenzfrequenz des analogen Vergleichssystems (**).
Hallo Oliver,
Ja, schön, dann sind wir doch einer Meinung.

Schönen Sonntag,
Ralf
Truesound
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Beitrag von Truesound »

O.Mertineit hat geschrieben:Harald hat mich gerade ermahnt, (sinngem. :wink: ) ich sei nicht "griffig" genug ...

Das Patentrezept für die perfekte Auslegung digitaler Signalübertragung in Bezug auf einen menschlichen Hörer und alle denkbaren Signale habe ich aber auch nicht, gerade bei begrenzter Übertragungsrate.

@Harald:

Ich kann ein paar Thesen als "aktuelle persönliche Standpunkte" zusammenfassen, jedoch ohne zusätzliche Begründungen, denn die habe ich z.T. bereits gegeben. vgl. auch den o.g. verlikten Artikel.

- Eine obere Grenzfrequenz des übertragenen (Nutz-) Frequenzbands weit oberhalb 20Khz (z.B. 40Khz) hat für sich genommen keinen entscheidenden Einfuss auf die empfundene Klangqualität einer Anlage oder eines Aufzeichungsverfahrens (analog oder digital)

- Erklärungen für empfundene Qualitätsunterschiede sind vornehmlich in jedweden Effekten zu suchen, die sich innerhalb des akzeptierten Hörfrequenzbereichs bis 20Khz als Formen linearer und nichtlinearer Verzerrungen äußern

- Für digitale Aufzeichnungsverfahren kommt der Realisierung von Anti-Aliasing und Rekonstruktionsfiltern dabei eine wichtige Rolle zu: Deren Artefakte sollen im Hörfrequenzbereich auditiv und messtechnisch minimiert werden

- Dazu kann die Erweiterung der Pufferbandbreite zwischen nutzbarem Audio-Frequenzband und durch das Abtasttheorem maximal zulässiger Frequenz (Nyquist Frequenz) genutzt werden, was mit einer Erhöhung der Abtastrate einhergeht. Dabei ist nicht eine Verschiebung der oberen Grenzfrequenz des nutzbaren Audiobandes entscheidend, sondern die wirksame Verminderung von Artefakten innerhalb des Bandes u.a durch "agressive" Tiefpassfilter (*).

- die Nyquist Frequenz (halbe Abtastrate) eines digitalen Systems muss als Konsequenz zur Erreichung vergleichbarer "empfundener Auflösung und Qualität" gegenüber einem bestimmten analogen System mit "sanfter Bandbegrenzung" damit vorzugsweise deutlich höher liegen, als die obere Grenzfrequenz des analogen Vergleichssystems (**).

________________

(*) In Einzelfällen - je nach Signal - kann sogar für den gleichen Zweck auch eine sanftere aber früher einsetzende Filterung des Audiobandes eingesetzt werden, um die "Pufferbandbreite" zu erhöhen und Filter mit geringeren Artefakten einzusetzen.

(**) Angenommen wichtige Parameter, wie z.B. Signal-Rauschabstände seien ansonsten vergleichbar.
Auch ist klar, daß sich diese Aussage relativiert, wenn das analoge Vergleichssystem seinerseits eine obere Grenzfrequenz z.B. merklich oberhalb der Hörgrenze hat.


Ich würde dem noch hinzufügen was jeweils ein ADDA Wandler von Hersteller A,B,C dann bei Samplingfrequenzen 44,1.48, 96, 192 kHz jeweils hörbar macht muss man dann in einem Hörversuch praxisnah zunächst mit Musiksignalen ermitteln wo natürlich auch der Hochtonbereich nennnenswert genutzt wird....

Das zeigt dann auch auf in wie weit der jeweils verwendete Wandler "tauglich" für die Samplingfrequenz von 44,1 kHz ist, in der wohl mit Abstand das meiste Musikmaterial derzeit noch erhältlich ist....

Grüße Truesound
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

nihil.sine.causa hat geschrieben: ...
Klar, irgendwo weit oben im Frequenzspektrum wird "Schluss" sein. Aber wo wäre diese Grenze denn Deiner Einschätzung nach zu ziehen und wie begründest Du das für Dich?

Beste Grüße
Harald


Hallo Harald,

ich persönlich bin jetzt 49 Jahre alt und mit Sinustönen oberhalb 13 ...14Khz ist gehörmäßig nicht mehr viel zu wollen. Trotzdem ist mir ein sauberes Rolloff-Verhalten z.B. meiner Lautsprecher, immer noch sehr wichtig:

D.h. ich kann auch am "oberen Ende" unterhalb 20Khz bis heute keine Auffälligkeiten durch Überhöhungen tolerieren und benötige sogar bis in die oberste Oktave einen passenden Energiefrequenzgang im Raum.

Auf Class-D Verstärker, die sich auffällig verhalten (abweichendender Frequenzgang durch passive Rekonstruktionsfilter und unpassende Lastimpedanz) reagiere ich sogar ziemlich allergisch, obwohl Class-D sehr gut funktionieren kann (anderes Thema).

Ob das, was ich dann auch unter Zuhilfenahme von Messtechnik erkenne und einstelle für mich nur bis ca. 14Khz noch wirklich relevant ist oder bis 20Khz ist mir dabei relativ gleichgültig:

Denn ich bekomme die Auswirkungen von Störungen (etwa Resonanzen) auch um 20Khz direkt oder indirekt noch gehörmäßig mit, je nach Ausprägung.

Mit zunehmendem Alter, werde ich bei meinen eigenen Sachen hier wohl vermehrt nur noch messtechnisch hinsehen können, werde das aber kaum aufgeben.

Das was da ganz oben passiert ist aber musikalisch von immer geringerer Relevanz, je höher es geht.
Diese Enschätzung galt für mich auch bereits, als ich noch ein "junges" Gehör hatte und ich habe mein Gehör auch früh im Rahmen von Entwicklungsarbeit und Gestaltung von Hörversuchen "benutzt" und somit auch trainiert.

Wenn wir jetzt mal von DSP Korrektur absehen:

Mir ist z.B. ein Lautsprecher mit einem kontrollierten oder gar "sanften" Abfall auf Achse oberhalb 16Khz wesentlich(!) lieber, als einer, der z.B. bei 20Khz eine "saftige" Resonanz aufweist ... der erstere wäre diesbezüglich m.E. "praktisch ohne Einschränkung für den Hörgenuss" der zweite wahrscheinlich nicht.

Für mich geht es "da oben" eher um "die Art des Abschieds" aus dem Hörbereich: Da sollte ein System unauffällig bleiben: Störungsfreiheit und "sauberer" Rolloff stehen m.E. im Vordergrund, keinesfalls eine Ausdehnung weit über den Hörbereich hinaus. Deshalb sollt man aber auch oberhalb 20Khz ruhig "nachschauen" was sich tut.

Bei Verstärkern und anderen Komponenten bewerte ich merkliche Abfälle unterhalb 20Khz (auch impedanzabhängig) als "schlapp", denn im Gesamtbild einer Kette kann sich das schon - wenn auch manchmal unterschwellig - bemerkbar machen. Davon kann es abhängen, wie dann z.B. der o.g. "16K" Lautsprecher empfunden wird. Bei aktiven LS-Systemen zählt hingegen nur "was nach draußen gereicht wird".


Grüße Oliver
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Truesound
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Beitrag von Truesound »

Hallo Oliver!

Ich selber habe mal eine auf digitaler Ebene per Four Audio HD Controller von Prof. Goertz entzerrte Anlage mit gut bekanntem eigenen Musikmaterial gehört.
Erst hinter erfuhr ich das der Frequenzbereich der Anlage nach oben hin auf 17 kHz begrenzt wurde.
Beim hören habe ich davon gar nichts bemerkt und eben weil ich das mögliche Resultat auch möglichst gut einschätzen wollte hörte ich auch mit hoher Konzentration wie man sie ansonsten beim reinen Musik hören nicht immer so anwendet. Auch lief zu einem späteren Zeitpunkt die Anlage dann nebenbei noch mit und auch da habe ich nichts weiter bemerkt.
Es ist halt auch wichtig das ein in der Sache sehr kundiger und erfahrender die Sachen auch richtig umsetzt....und so ist es am Ende auch beim Bau und beim Filterdesign von ADDAs....

Grüße Truesound
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O.Mertineit
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Beitrag von O.Mertineit »

Ralf Koschnicke hat geschrieben:
O.Mertineit hat geschrieben: ...
Dabei ist nicht eine Verschiebung der oberen Grenzfrequenz des nutzbaren Audiobandes entscheidend, sondern die wirksame Verminderung von Artefakten innerhalb des Bandes u.a durch "agressive" Tiefpassfilter (*).
...
Hallo Ralf,

ich bin fast überrascht und es freut mich, daß Du auch diese Teilaussage mitträgst.

Auch eine abweichende Meinung Deinerseits hätte ich wohl akzeptieren müssen, zumal hier "Beweise" naturgemäß schwerfallen: Ich habe hier aus meiner persönlichen Einschätzung und Erfahrung heraus argumentiert.

Meine "Reibungspunkte" bezogen sich zuvor eher auf Deine älteren Artikel, die teils etwas andere Schwerpunkte nahelegten (*).

Ich stelle aber immer wieder fest, daß man mit gewissem Erfahrungshorizont - wenn auch in unterschiedlichen Bereichen gesammelt - doch oft zu vergleichbaren Einschätzungen kommen kann.


Dir ebenso noch einen schönen Sonntag und

Grüße Oliver
__________

(*) Ich möchte auch nicht an allem "gemessen" werden, was ich evt. noch vor 5 Jahren von mir gegeben habe ... sorry, falls es zu sehr genervt hat :wink:
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