24 bit ADDA und niederwertige Bits
Verfasst: 05.08.2015, 12:39
Bei meinem Besuch bei Harald hatte es ja eine Überraschung gegeben: die Wiedergabe per ADDA (FirefaceUC) mit dazwischengeschaltetem Rechner höre sich besser an als das interne und direkte Fireface Routing AD zu DA. Dabei war aber auch ein Dithering mit noise shaping aktiv.
Nun, das Thema interessiert mich und es enthält vermutlich noch mehr Überraschungen.
So habe ich z.B. schon Aussagen gesehen, dass ein Dithering bei 24bit Wandlung eigentlich keine Rolle spielt, weil das Dithring bereits unterhalb eines Pegels liegt, der als Widerstandsrauschen bekannt ist. Oder mit anderen Worten, ein 24 bit Wandler arbeitet eh bloss bis 20 Hz und darunter rauscht es nur noch.
Man muss aber nicht immer alles sofort glauben und wenn man selbst testen kann sollte man dies zum Erkenntnisgewinn auch tun. Ergo habe ich mir einen Test ausgedacht, bei dem mein FF mit DA und AD-Wandlung verwendet wurde.
Grundidee ist hierbei das Abspielen eines Logsweeps, dessen Amplitude KLEIN GENUG ist. Dann kann man dazu noch mit und ohne Dithering spielen. Es erfolgt also eine Ausgabe per DA-Wandler, der Ausgang wird direkt auf einen AD-Wandler Eingang zurückgeschleift und wieder aufgezeichnet.
Für ein Sweepsignal mit einer Amplitudenhöhe von +-5 Bits = -114 dBFS sieht das dann so aus:
Die Darstellung erfolgt als spectral view mit Audition (die Digitalaufnahme ist um 88 dB verstärkt). Man sieht schön den Sweep von 10 bis 48 kHz (Abtastrate 96 kHz). Dass er zwischen 400 und 800 Hz unterbrochen ist, ist Absicht. Hier wurde ein steilflankiges Filter eingesetzt, das diesen Bereich ausblendet. Wie das Bild zeigt, tut das Filter seinen Dienst.
Nun, man kann es extremer treiben. Ein Logsweep mit nur +-2 Bit Amplitude = -132 dBFS ist ja definitiv niederpegelig. Surprise, surprise, es gibt ein Bild davon:
Hierbei ist das Signal mit einem TPDF-Dithering versehen. Die 400/800 Hz Lücke zeigt, dass tatsächlich gemessen wurde. Und das Signal passiert dabei eine DA- und eine AD-Wandlung. Während der Aufnahme erkennt man dabei im Chart des Recording-Programms übrigens nur Rauschen, welches einen deutlich größeren Pegel hat.
Nun, die nächste Frage war für mich, ob ein Dithering mit noise shaping noch mehr Details herausholt. Das Dithering ist selbst ja ein Rauschen, in dem Fall des angewandten 24dB Ditherings hat es selbst eine Amplitude von +- 4 Bit. Welches dem 2 Bit Signal hinzuaddiert wird.
Das Spektrum des Dithersignals sieht so aus:
Es wird also der hochfrequente Bereich deutlich überhöht.
Und das Ergebnis hierzu ist dann:
Man könnte evtl. ahnen/vermuten, dass nun der Sweepanteil etwas schärfer im Bild zu erkennen ist. Ansonsten ist das Bild aber vergleichbar mit dem TPDF Dithering. Also surprise, surprise: Obwohl das Ditherspektrum einen Pegelanstieg bei hohen Frequenzen zeigt, scheint dies hier nicht erkennbar. Ich hätte doch im oberen Teil des Bildes eine Aufhellung (= größerer Pegel) erwartet. Ebenso verschwindet der Sweep bei hohen Frequenzen im Nirwana.
Um das näher zu untersuchen, habe ich noch einen Test mit einem Nullsignal gemacht. Einmal rein digital Null, dann TPDF und 24dB gedithert. Was zu folgendem Bild führt:
Hierbei habe ich aus den drei Aufnahmen jeweils 5 Sekunden ausgeschnitten und aneinander gehängt.
Surprise, surprise: es zeigt sich kein Unterschied, ob nun nicht oder mit TPDF oder mit noise shaping gedithert.
Und so hinterlassen die Überraschungen bei mir weitere Fragen:
- es ist selbst ein +-2 Bit-Signal mit -132 dBFS erkennbar, es wird also übertragen. Das sollte einen schon einmal freuen. Wie das bei anderen Wandlern/Soundkarten ist, wäre sicher interessant.
- ein Rauschsignal, welches dazuaddiert wird, zeigt aber hingegen keine Wirkung. Das verstehe ich derzeit nicht
- wie in den Bilder erkennbar, ziehen sich da noch zwei Spuren durch die Bilder, deutlicher bei ca. 2 kHz und dann noch bei 1 kHz. Wo kommt das her (z.B. USB timing 1 ms) und beeinflusst das unser Hörergebnis (SUBTILST)?
- lässt sich das remanente Rauschen verkleinern durch Änderung der Operationsverstärker, Koppelkondensatoren, Clockverbesserung, Verbesserung der Spannungsversorgung etc. pp.?
Die zumindest größte Überraschung für mich ist, wie gut man das Sweepsignal noch erkennt. Übrigens: bei +-1 Bit Amplitude ist da allerdings Schluss, da ist nur noch Rauschen zu sehen.
Grüsse
Uli
Nun, das Thema interessiert mich und es enthält vermutlich noch mehr Überraschungen.
So habe ich z.B. schon Aussagen gesehen, dass ein Dithering bei 24bit Wandlung eigentlich keine Rolle spielt, weil das Dithring bereits unterhalb eines Pegels liegt, der als Widerstandsrauschen bekannt ist. Oder mit anderen Worten, ein 24 bit Wandler arbeitet eh bloss bis 20 Hz und darunter rauscht es nur noch.
Man muss aber nicht immer alles sofort glauben und wenn man selbst testen kann sollte man dies zum Erkenntnisgewinn auch tun. Ergo habe ich mir einen Test ausgedacht, bei dem mein FF mit DA und AD-Wandlung verwendet wurde.
Grundidee ist hierbei das Abspielen eines Logsweeps, dessen Amplitude KLEIN GENUG ist. Dann kann man dazu noch mit und ohne Dithering spielen. Es erfolgt also eine Ausgabe per DA-Wandler, der Ausgang wird direkt auf einen AD-Wandler Eingang zurückgeschleift und wieder aufgezeichnet.
Für ein Sweepsignal mit einer Amplitudenhöhe von +-5 Bits = -114 dBFS sieht das dann so aus:
Die Darstellung erfolgt als spectral view mit Audition (die Digitalaufnahme ist um 88 dB verstärkt). Man sieht schön den Sweep von 10 bis 48 kHz (Abtastrate 96 kHz). Dass er zwischen 400 und 800 Hz unterbrochen ist, ist Absicht. Hier wurde ein steilflankiges Filter eingesetzt, das diesen Bereich ausblendet. Wie das Bild zeigt, tut das Filter seinen Dienst.
Nun, man kann es extremer treiben. Ein Logsweep mit nur +-2 Bit Amplitude = -132 dBFS ist ja definitiv niederpegelig. Surprise, surprise, es gibt ein Bild davon:
Hierbei ist das Signal mit einem TPDF-Dithering versehen. Die 400/800 Hz Lücke zeigt, dass tatsächlich gemessen wurde. Und das Signal passiert dabei eine DA- und eine AD-Wandlung. Während der Aufnahme erkennt man dabei im Chart des Recording-Programms übrigens nur Rauschen, welches einen deutlich größeren Pegel hat.
Nun, die nächste Frage war für mich, ob ein Dithering mit noise shaping noch mehr Details herausholt. Das Dithering ist selbst ja ein Rauschen, in dem Fall des angewandten 24dB Ditherings hat es selbst eine Amplitude von +- 4 Bit. Welches dem 2 Bit Signal hinzuaddiert wird.
Das Spektrum des Dithersignals sieht so aus:
Es wird also der hochfrequente Bereich deutlich überhöht.
Und das Ergebnis hierzu ist dann:
Man könnte evtl. ahnen/vermuten, dass nun der Sweepanteil etwas schärfer im Bild zu erkennen ist. Ansonsten ist das Bild aber vergleichbar mit dem TPDF Dithering. Also surprise, surprise: Obwohl das Ditherspektrum einen Pegelanstieg bei hohen Frequenzen zeigt, scheint dies hier nicht erkennbar. Ich hätte doch im oberen Teil des Bildes eine Aufhellung (= größerer Pegel) erwartet. Ebenso verschwindet der Sweep bei hohen Frequenzen im Nirwana.
Um das näher zu untersuchen, habe ich noch einen Test mit einem Nullsignal gemacht. Einmal rein digital Null, dann TPDF und 24dB gedithert. Was zu folgendem Bild führt:
Hierbei habe ich aus den drei Aufnahmen jeweils 5 Sekunden ausgeschnitten und aneinander gehängt.
Surprise, surprise: es zeigt sich kein Unterschied, ob nun nicht oder mit TPDF oder mit noise shaping gedithert.
Und so hinterlassen die Überraschungen bei mir weitere Fragen:
- es ist selbst ein +-2 Bit-Signal mit -132 dBFS erkennbar, es wird also übertragen. Das sollte einen schon einmal freuen. Wie das bei anderen Wandlern/Soundkarten ist, wäre sicher interessant.
- ein Rauschsignal, welches dazuaddiert wird, zeigt aber hingegen keine Wirkung. Das verstehe ich derzeit nicht
- wie in den Bilder erkennbar, ziehen sich da noch zwei Spuren durch die Bilder, deutlicher bei ca. 2 kHz und dann noch bei 1 kHz. Wo kommt das her (z.B. USB timing 1 ms) und beeinflusst das unser Hörergebnis (SUBTILST)?
- lässt sich das remanente Rauschen verkleinern durch Änderung der Operationsverstärker, Koppelkondensatoren, Clockverbesserung, Verbesserung der Spannungsversorgung etc. pp.?
Die zumindest größte Überraschung für mich ist, wie gut man das Sweepsignal noch erkennt. Übrigens: bei +-1 Bit Amplitude ist da allerdings Schluss, da ist nur noch Rauschen zu sehen.
Grüsse
Uli