Digitale Auflösung

Player, Streamer, Wandler, Vorverstärker usw.
uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Ich denke es macht Sinn, sich beim Thema Auflösung mal die Zahlen etwas näher zu betrachten:

16 bit bedeuten 2^16 = 65536 Stufen und eine Dynamik von 96 dB [=2*log10(65536)]
20 bit bedeuten 2^20 = 1048576 Stufen und 120 dB Dynamik
24 bit bedeuten 2^24 = 16777216 Stufen und 144 dB Dynamik
32 bit bedeuten 2°32 = 4294967296 Stufen und 192 dB Dynamik

Schaut man sich nun Spezifikationen zu AD- und DA-Wandlern an findet man Signal-Rauschabstände von 110 dB bis bestenfalls 120 dB, also etwa 20 Bit. Hans-Martin hat ja schon max. 21 Bit bei AKM-Wandlern im Mono-Modus angegeben, doch wer hört hier schon mono?

Das wird sich auch ingesamt nicht mehr wesentlich steigern lassen, weil Widerstandsrauschen bzw. thermisches Rauschen eine untere Grenze bilden.

Neben der Auflösung gibt es dann noch die Abtastrate, die ein Signal in der höchsten darstellbaren Frequenz auf die halbe Abtastfrequenz begrenzt.
Da kann sich jeder gerne den Spass machen und einem Musikstück einen Pfeifton (oder zeitlich anders verlaufendes Hochfrequenzsignal) > 10 kHz dazumischen. Wer das dann hört kann dann auf die von ihm benötigte Abtastrate rückschliessen.

Weil es geht ist man nun mit 24 Bit natürlich auf der sicheren Seite im Vergleich zu 16 bit. Ob man größer als 48 kHz Abtastrate benötigt ist m.E. eher fraglich.
Ganz klar sind für mich 768 kHz und 32 bit totaler Overkill, selbst diejenigen die das erzeugen werden nicht beweisen können, dass das mit gegebenem Aufnahme- und Wiedergabe-Equipment nötig ist.

Dass man bei der Bearbeitung eines Musiktracks mit hohen Werten arbeitet um zweifelsfrei Genauigkeitsverluste zu vermeiden ist ein anderes Thema. Das macht Sinn, erfordert aber nicht, dass denn der Konsument ein Musikstück mit diesen Parametern benötigt.

Grüsse
Uli
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

uli.brueggemann hat geschrieben: 02.11.2020, 12:06 Schaut man sich nun Spezifikationen zu AD- und DA-Wandlern an findet man Signal-Rauschabstände von 110 dB bis bestenfalls 120 dB, also etwa 20 Bit. Hans-Martin hat ja schon max. 21 Bit bei AKM-Wandlern im Mono-Modus angegeben, doch wer hört hier schon mono?
Hallo Uli, Guido
AKM nennt S/N=123dB bei Stereo, in Klammern 126dB in Mono.
Damit Stereo rauskommt, benutzt Lindemann 2 DAC Chips = Doppel-Mono.
Diese werden vermutlich einmal normal, in der anderen Hälfte invertiert angesteuert. Damit wird Ripple&Noise aus der Stromversorgung als Gleichtakt in der nachfolgenden Differenzstufe unterdrückt.
Sowas hatte einst Sony im CDP777ES, was Swoboda mit Tuning, eigener Ausgangsstufe nochmal aufwertete.
Auch in den besseren Marantz-CD-Playern findet man diese Doppel-Mono DAC Arrangements.
Grüsse
Hans-Martin
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GaK
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Beitrag von GaK »

Danke Uli, für deine sehr verständliche Darlegung.
Ich habe mal die ganzen, frei auf der HP einsehbaren Specs. kopiert.

D/A-Wandler
Auflösung: 768 kHz/32 bit und DSD 512
Dynamik-Umfang: > 125 dB
THD & Noise: < 0,001% (@ 0 dB FS)
Master-Clock: Ultra-Low-Jitter MEMS-Femto-Clock
Re-Sampling: mit 180 dB Dynamik und 32 bit Auflösung, bit-perfekt oder DSD
Jitter-Unterdrückung des Re-samplings: > 60 dB
Wandler-Architektur: Zwei AK4493 DACs im Dual Differential Mono Mode, AK4137 Re-Sampler
Ausgangsspannung: 2,5 V @ 0 dBFS RCA, 5 V @ 0 dBFS XLR

Netzwerkspieler
Auflösung PCM: 44,1 kHz bis 384 kHz, 24 bit. (WLAN bis 192 kHz)
Auflösung DSD: DSD 64 bis DSD 256. (WLAN bis DSD 128)

Gruß Guido
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atmos
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DAC

Beitrag von atmos »

Hi, meine Pre-Box Digital hat 2 umschaltbare DACs

DAC1: 2 x Texas Instruments PCM1792 192/24 in
Diffenrenzialmode

DAC2: 1x TI PCM 384/32

DSD 64 und DS 128 nur mit PCM1792 192/24

Gruß
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Hallo Guido,

prima, schauen wir uns diese Daten näher an:

Dual Differential Mono Mode -> also das, was Hans-Martin vorhin schon ausgeführt hat. Sicherlich eine prima Maßnahme um überhaupt das maximal Mögliche herauszuholen zu können

Dynamikumfang > 125 dB. Was nun genau? 200 dB wären > 125 dB, aber dann würde das Marketing auch so schreiben. 126 dB? Das würde auch stimmen. Also vermutlich ein bisschen mehr als 125 dB. Nun, 125 dB entspricht 1778279 Stufen = 2^20.76 also etwas weniger als 21 bits.

THD & Noise: 0,001% entsprechen einem Faktor 0.001/100 = 0.00001 = -100 dB. Das wären dann -16.61 bits bezogen auf die Vollaussteuerung mit 0 dB. Also sind von den gut gerechnet 21bit Dynamikumfang 4 Bits mit THD & noise überlagert.

Resampling: von den 32 bit gehen 2 bit = 12 dB an Dynamik verloren, über bleiben 180 dB bzw. 30 bit. Was sicher noch genau genug sein dürfte, wenn man wiederum Dynamikumfang des Wandlers bzw. THD & noise betrachtet. Es macht schon Sinn, hier genauer zu rechnen, Thema schleichende Rechenverluste.

768 kHz/32 bit: das macht sich als Marketing prima, steht also voran.

Grüsse
Uli
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StreamFidelity
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Beitrag von StreamFidelity »

Hallo Uli,
uli.brueggemann hat geschrieben: 02.11.2020, 12:06Schaut man sich nun Spezifikationen zu AD- und DA-Wandlern an findet man Signal-Rauschabstände von 110 dB bis bestenfalls 120 dB, also etwa 20 Bit.
Das ist auch der Grund, warum mir Jussi Laako beim HQPlayer empfohlen hat diesen auf 20 Bit zu begrenzen. Rein theoretisch sind beim Denafrips T+ mit einer Dynamic Range >132dB noch ein bis zwei Bit mehr drin.
uli.brueggemann hat geschrieben: 02.11.2020, 12:06Ganz klar sind für mich 768 kHz und 32 bit totaler Overkill, selbst diejenigen die das erzeugen werden nicht beweisen können, dass das mit gegebenem Aufnahme- und Wiedergabe-Equipment nötig ist.
In meinen DAC Anfangszeiten war für mich völlig unverständlich, wie Upsampling den Klang verbessern kann. Was auf der Quelle nicht vorhanden ist kann durch Upsampling nicht hinzugewonnen werden, so meine Überlegung. So einfach ist die Sache aber nicht. Je höher das Sampling ist, desto weniger stark müssen Filter wohl in das Signal eingreifen. Und für sehr hohe Upsamplingraten eignet sich spezielle Noise Shaper wie der von mir genutzte LSN15 (15th order linear noise shaping). Es gibt beim Rendern also noch andere Abhängigkeiten.

Im letzten Test mit NOS & OS, DSD & PCM Vergleiche mit dem fis Audio PC und Denafrips Terminator Plus (T+) war der "subjektive" Gewinner die folgende Einstellung:

PCM 44.1kHz/16Bit zu PCM 1.536kHz/20Bit (Dither TPDF, Filter poly-sinc-lp) / T+ im NOS

Mit dieser Einstellung erfolgt ein Oversampling im fis Audio PC auf das auf das 32-fache, aber ungeradezahlig. Der T+ ist im NOS (Non Oversampling).

Bernd: Zu allem bisher gehörtem eine Klangsteigerung um 20%! Mehr Raum, beste Tonalität, nicht so schnell aber schnell genug.

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Ich kann es technisch nicht erklären, ist aber so. Zumindest in meinem System und für meine bzw. unsere Ohren.

Grüße Gabriel
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Daihedz
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Beitrag von Daihedz »

Hallo Uli
uli.brueggemann hat geschrieben: 02.11.2020, 12:06 ... Schaut man sich nun Spezifikationen zu AD- und DA-Wandlern an findet man Signal-Rauschabstände von 110 dB bis bestenfalls 120 dB, also etwa 20 Bit. ... Das wird sich auch ingesamt nicht mehr wesentlich steigern lassen, weil Widerstandsrauschen bzw. thermisches Rauschen eine untere Grenze bilden. ...
Wie wahr Du sprichst - alle von audiosciencereview getesteten, aktuellen Spitzen-DACS haben ihr Plafond bei ca. 120dB/20Bit, obschon die isolierten Einzelmessungen der DAC-Chips (Klirr etc.) Werte von bis zu -135dB aufweisen.

SINAD 69dB - NoName – 5$
https://www.audiosciencereview.com/foru ... iew.16594/

SINAD 78dB – miniDSP U-DAC8 – 250$
https://www.audiosciencereview.com/foru ... iew.10123/

SINAD 96dB – Vintage Linn Majik DS-1 Streamer DAC – ca. 1000$ 2nd Hand
https://www.audiosciencereview.com/foru ... iew.16421/

SINAD 112dB – Topping D10S – 100$
https://www.audiosciencereview.com/foru ... iew.14859/

SINAD 115dB – RME ADI-2 fs - 685 Euro
https://www.audiosciencereview.com/foru ... iew.13379/

SINAD 120dB – SMLS SU-9 Balanced DAC – 440$
https://www.audiosciencereview.com/foru ... iew.16150/

SINAD 121dB – Topping D90 4499 DAC - 700 Euro
https://www.audiosciencereview.com/foru ... iew.10519/

SINAD 122dB – Okto dac8 stereo DAC - 1200$
https://www.audiosciencereview.com/foru ... iew.14705/

Widerständig grundrauschende Grüsse
Simon
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

StreamFidelity hat geschrieben: 02.11.2020, 13:37 In meinen DAC Anfangszeiten war für mich völlig unverständlich, wie Upsampling den Klang verbessern kann. Was auf der Quelle nicht vorhanden ist kann durch Upsampling nicht hinzugewonnen werden, so meine Überlegung. So einfach ist die Sache aber nicht. Je höher das Sampling ist, desto weniger stark müssen Filter wohl in das Signal eingreifen. Und für sehr hohe Upsamplingraten eignet sich spezielle Noise Shaper wie der von mir genutzte LSN15 (15th order linear noise shaping). Es gibt beim Rendern also noch andere Abhängigkeiten.
Hallo Gabriel,

das stimmt für mich leider so genau nicht!

Mit Acourate lässt sich da prima etwas aufzeigen. Generell, sprich fundamental, kann man upsampeln indem man zwischen die gegebenen Samples Nullsamples einfügt. Der sich dann ergebende Frequenzgang zeigt damit aber Frequenzspiegelungen. Das heisst, dass oberhalb von fs/2 der Ausgangsabtastrate neue Frequenzen entstehen, die ja vorher nicht im Originalsignal enthalten waren.
Also muss man diese neuen Aliasingbestandteile rausfiltern. Ideal, also mathematisch exakt wäre ein unendlich langes symmetrischen (und damit linearphasiges) sinc-Filter. mit der halben Ausgangsabtastrate als Eckfrequenz.
Würde man dann das upgesampelte Musikstück mit diesem sinc-Filter falten, würden nun die originalen Samples exakt beibehalten bleiben. Anstelle der Nullsamples stehen dann aber die perfekt im Sinne der Abtasttheorie interpolierten Abtastwerte. Nicht einfach eine lineare, kubische oder Spline-Interpolation sondern die perfekte Interpolation.

Nun, unendlich lang sinc-Filter gibt es nicht, zumeist rechnen die Upsampling-Algorithmen mit deutlich kürzeren Filtern.
Was dann aber Artefakte bedeutet.

Und nun beginnen die Taschenspielertricks. Beim Hochsampeln entstehen ja nun auch Frequenzen, welche man nicht hört. Weil ausserhalb des Hörbereichs. Und so werden nun flachere Filter als das sinc-Filter verwendet. Das macht weniger Ringing und die verbleibenden Ultraschallfrequenzen akzeptiert man einfach.

In diesem Sinn funktioniert dann auch das noise-ahaping wo man das Rauschen in hochfrequente Bereiche verlagert.

De facto stört es also nicht. Es ist zwar auch nicht richtig, aber wenn's schön macht ... Dann ist eigentlich alles erlaubt, das dem Zweck dient. :wink:

Grüße
Uli
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Hybrid-OLI
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Beitrag von Hybrid-OLI »

Servus

Der Vollständigkeit halber sei hier noch der Granulateffekt, also der als im Vergleich zu analogem Rauschen
als grobkörniger empfundene Quantisierungsfehler genannt. Dieser kann bis zu 10dB Differenz zu Gunsten
des Analograuschens ausmachen. Bei 20 bit und mehr machen diese 10 dB aber auch nicht mehr so viel aus.
Bereits die CD kann mit 16 so rauschfrei klingen, daß kein Rauschen stört. Zumindest nicht, wenn man auf
Spezialdemonstrationen zur Aufblähung des Quantisierungsfehlers verzichtet.

Bereits 384kHz-Sampling ist für mich pures Marketing.

Der Vorteil eines Players der ultrahohe Datenraten unterstützt liegt halt darin, daß ohne vorherige Wandlung ein
potentielles File mit diesen imho übertriebenen Parametern direkt abgespielt werden kann.


@ GaK :

Deine 20bit-CD interessiert mich immer noch. ;-)
____________________________

audiophile Grüße

OLI
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GaK
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Beitrag von GaK »

Hallo Oli,
die CD hat doch der Günther. Wenn ich auch eine habe wüsste ich es nicht.
Gruß Guido
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Buschel
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Beitrag von Buschel »

Hallo zusammen,
atmos hat geschrieben: 01.11.2020, 21:31 Hi, ich habe eine Sony-CD im 20-Bit Format, eine absolute Top-Produktion.
Hybrid-OLI hat geschrieben: 01.11.2020, 21:38 Eine CD im 20bit-Format ?

Eine CD kann nur 16bit haben. Du meinst wahrscheinlich eine CD mit 20bit-Aufnahme, oder ?
Oder ist eine HDCD gemeint ?
Korrekt, CDs haben nur 16 Bit Auflösung. Bei einer Sony-CD tippe ich auf eine CD, die mit Sony´s "SBM" ("Super Bit Mapping") erstellt wurde. Dabei wird ein Signal mit hoher Auflösung (z.B. 20 Bit) unter Einsatz von Noise Shaping auf 16 Bit abgerundet. Das Noise Shaping folgt dabei näherungsweise der Empfindlichkeit des Gehörs bei geringen Pegeln, sprich: das Rauschen wird an die Ruhehörschwelle angelehnt so geformt (umverteilt), dass im empfindlichen Frequenzbereich etwa 12 dB bzw. 2 Bit gewonnen werden können (sie auch dieses Dokument). Das Verfahen ist vollkommen kompatibel, anders als die HDCD.

HDCDs brauchen einen Dekoder, um überhaupt korrekt wiedergegeben zu können. Letztlich werden dabei Teilabschnitte nichtlinear quantisiert. Ohne einen Dekoder entspricht das dem Einsatz eines Kompressors. Bei gerippten CDs lässt sich das per Software dekodieren, CD-Player mit HDCD-Support sind -- wie solche CDs auch -- sehr selten.

Viele Grüße,
Andree
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Hybrid-OLI
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Beitrag von Hybrid-OLI »

Es gibt tatsächlich noch eine zugegebenermaßen exotische Methode doch 20bit auf eine CD zu bekommen.

Als Daten-CD mit 20bit oder gar 24bit brennen und einen der extrem seltenen CDP finden, der Daten-CDs
mit dieser Auflösung lesen kann.

Das schließt natürlich 99,9 aller CD-Wiedergabesysteme aus. ;-)
_______________________________

audiophile Grüße

OLI
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Hans-Martin
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Beitrag von Hans-Martin »

atmos hat geschrieben: 01.11.2020, 21:31Hi, ich habe eine Sony-CD im 20-Bit Format, eine absolute Top-Produktion
Hallo,
ich habe auch eine Sony SuperBitMapping 20Bit Remaster-Version von einer einst absoluten Top-Produktion und hier (mit Bildern) analysiert:viewtopic.php?p=40542#p40542
Die spätere XRCD-Version setzt natürlich noch eins drauf.
Hans-Martin hat geschrieben: 23.09.2010, 23:34Brothers in Arms wurde 1996 übel komprimiert und jetzt gibt es schon wieder ein Remaster, das soll noch schlimmer sein. Hört man Track 6 etwas lauter, fällt sogar nach der Flöte ein Rauschen auf, das mit der Original-CD 1985 auch vorhanden ist, jedoch viel leiser an der Hörschwelle. Besonders schlecht kommt hier die XRCD Version weg.
Alle Remasterversionen sind übrigens genauso invertiert wie das Original.

Ich arbeite momentan an einem SDPP-Verfahren (steht für SuperDuperPowerPooper), das dem Hörer zuerst die Ohren wegbrennt, dann das Hirn wegbläst. Aber möglicherweise ist die Tonträgerindustrie schneller, ich bin ja nur ein Einzelkämpfer, da kommt man nicht so schnell zu Ergebnissen...
Audioviele Grüße
Hans-Martin
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Dipolaktiv
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Beitrag von Dipolaktiv »

Hybrid-OLI hat geschrieben: 02.11.2020, 20:17 Es gibt tatsächlich noch eine zugegebenermaßen exotische Methode doch 20bit auf eine CD zu bekommen.

Als Daten-CD mit 20bit oder gar 24bit brennen und einen der extrem seltenen CDP finden, der Daten-CDs
mit dieser Auflösung lesen kann.

Das schließt natürlich 99,9 aller CD-Wiedergabesysteme aus. ;-)
_______________________________

audiophile Grüße

OLI
Hallo

flac z.B. kann 32Bit. Und wenn es ein Datenfile geben soll geht auch 64Bit float.

Die Aufnahme kriegt dadurch aber keine bessere Auflösung nur der Datenhaufen wird aufgeblasen.

All dies krieget man auf eine CD (als Daten). Macht aber meiner Meinung nach keinen Sinn mehr heute.

Technisch ist viel mehr machbar wie gehörmässig sinnvoll ist.

Gruss

Peter
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Hybrid-OLI
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Beitrag von Hybrid-OLI »

Dipolaktiv hat geschrieben: 02.11.2020, 21:32
Technisch ist viel mehr machbar wie gehörmässig sinnvoll ist.
Auf jeden Fall !

Sieht man sich an, was auch klanglich inzwischen möglich wäre, ist man umso enttäuschter was einem oftmals
geliefert wird.

Natürlich darf man nicht vergessen, daß als finale Bearbeitung meist ein Target-Mastering stattfindet.
Und wenn die anvisierte Hörerschaft nicht mehr verlangt, bekommt sie auch nicht mehr. :(

Einige der besten Aufnahmen die ich kenne sind ganz ohne Hi.Res. entstanden.
Auch XRCDs sind als Endmedium nur 16/44. Offenbar reicht es aber. :)
_____________________________

audiophile Grüße

OLI
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