audio vektorformat

[flushbomb]

hallo...

wie ja vielen leuten die sich etwas mit computern beschäftigen bekannt sein dürfte gibt es was bildformate angeht rastergrafiken und vektorgrafiken
und auch die möglichkeit das eine in das andere zu konvertieren...

audiodaten sind ja auch eine art raster-daten
gibt es in diesem bezug etwas vergleichbares ?
in etwa sowas wie vektoraudio oder ähnliches?

 

[Nerezza]

Audiodaten sind eigentlich Skalare Daten, die sich über die Zeit ändern. Wenn man anfängt die Amplitude über die Zeit durch Kurven zu approximieren fängt man sich verluste ein. Eine exakte nachbildung über Polynom-, Bezierkurven oder ähnliches ist nicht möglich denke ich. Aber eine interessanter Gedanke ist das trotzde.

Grüße
Nerezza

 

[pico]

ich dachte da vielleicht eher in Richtung MIDI - da sind halt die Noten, Dauer, Anschlag etc. als reine Daten drin - die Klangerzeugung macht dann ein Synthi oder Sampler.
Naja so ganz 'Vektorisiert' ist das aber auch nicht

 

[Jakob]

ja so wie Nerezza bereis sage, Der Wellenverlauf entspricht ja dem Schalldruck p welcher eine Skalare größe ist...
Den gesammten Wellenverlauf mittels eine Funktion zu beschreiben stell ich mir recht schwer vor..
Am ehesten mit zig übereinander gelegten Sinus wellen (was es ja auch ist)...
Wobei man dann für jede Welle 3 parameter benötigen würde (Frequenz, Amplitude und den winkel versatz)..
Die Frage ist dann, wie man div. Wellen in einander überleiten würde..

Aber da ja sogar laut quantenmechanik Licht nur in diskreten energieportionen vorkommt, hat man eigentlich immer energie sprünge und nie einen "analogen" flüssigen verlauf.
(das is jetzt ironisch zu verstehen!)

Lg Melody

EDIT: was mir gerade einfällt: ein D/A wandler macht doch nix anderes als die Punkte (die auslenkunssprünge) zu interpolieren... womit dann ja erst wieder eine kontinuierliche Welle entstehen sollte.

 

[morry]

ja so wie Nerezza bereis sage, Der Wellenverlauf entspricht ja dem Schalldruck p welcher eine Skalare größe ist...
Den gesammten Wellenverlauf mittels eine Funktion zu beschreiben stell ich mir recht schwer vor..
Am ehesten mit zig übereinander gelegten Sinus wellen (was es ja auch ist)...
Wobei man dann für jede Welle 3 parameter benötigen würde (Frequenz, Amplitude und den winkel versatz)..

Das nennt sich dann Fourieranalyse / Fouriertransformation.

 

[MeXx]

Naja bei Bildern gehts da ja um etwas Statisches, bei Musik hast ja eine zeitliche Komponente dabei.
Analog zum Bild wäre also eher ein Impuls.
Analog zu Musik wäre eher ein Bild.

Wennst jetzt die Analogie zum Bild hernimmst entspricht die Vektorgrafik eher dem Spektrum des Audiosignals zum Zeitpunkt t, aber wenn man jetzt ein Musikstück so speichern wollte müsste man ja wieder zu jedem Zeitpunkt das Spektrum speichern weil sich das ja auch verändert, aber das wär um einiges mehr an Daten als das Zeitsignal u(t)....

 

[pico]

mhh - wenn man den ganzen 'Frequenzsalat' wirklich in Splines 'zerlegen' würde, dann sürde es wahrscheinlich genauso nutzlos sein, wie der Versuch ein sehr buntes und detailreiches Bild zu Vektorisieren - lauter kleine Vektorbrösel, die entweder nur eine sehr Bescheidene Bildqualität ergeben oder man hat dann jedes einzelne Pixel Vektorisiert.

Für einfache Wellenformen mag das ja noch einen Sinn ergeben, aber bei 'normaler' Musik erkenne ich da diesen Sinn nicht mehr - man will und muß Musik ja nicht Skalieren wie z.B. ein Bild. Denkbar wäre da etwas in Richtung FFT - so wie es wohl beim kommenden Meldyne-PlugIn als DNA (Direct-Note-Access) angepriesen wird.

Die nächste Frage stellt sich dann, was oder wie müsste(n) dann diese 'Musikvektoren' wieder in ein hörbares Format zurück wandeln?

 

[Jakob]

Danke Moritz!

Aber mit Vektoren hat das ganze eigentlich nicht viel am Hut...

und um Pico's gedanken aufzugreifen und weiter zu führen:
Wie könnte man sowas überhaupt ohne den digital Zwischenschritt (den man ja umgehen sollte, sonst kann mans ja gleich lassen) in den Rechner bekommen?
Ich meine ad-hock wird diese Frequenzanalyse nicht gehn.

Lg Melody

 

[Nerezza]

Das nennt sich dann Fourieranalyse / Fouriertransformation.

Nicht ganz, die recht komplizierte Rechnerei mit sinus und cosinus Funktionen will man mit Hilfe der Fourie- oder Laplacetransformation umegehen. Transformiert man sinus und cosinus Funktionen kann man sehr einfach mit ihnen rumrechnen und das ganze anschließend wieder zurücktranformieren.

Aber ich frage mich, wozu man das ganze überhaupt machen sollte?

Grüße
Nerezza

 

[Stifflers_mom]

Aber mit Vektoren hat das ganze eigentlich nicht viel am Hut...

Richtig, ich glaube mit einem Zeitsignal macht das wie schon gesagt wurde nicht viel Sinn.

Wie könnte man sowas überhaupt ohne den digital Zwischenschritt (den man ja umgehen sollte, sonst kann mans ja gleich lassen) in den Rechner bekommen?

Wie meinst das? Wenn es im Rechner ist, isses digital!

Oder meinst du die Fouriertransformation im analogen (mit einer elektrischen Schaltung) durchführen und dann das Ergebnis digitalisieren?
Sofern es überhaupt möglich ist, das elektrotechnisch zu lösen, würde es nicht funktionieren. Die kontinuierliche Fouriertransformation geht von unendlich ausgedehnten periodischen Signalen aus. Weder kann man von -unendlich bis +unendlich integrieren, noch sind Musiksignale unendlich lang.

Zurück in die digitale Welt:
Das Zerlegen eines Audiosignals in Frequenzschnipsel und v.a. Reproduzieren aus dem gewonnenen Material würde auch nicht funktionieren: Damit eine Frequenz im Spektrum auftaucht, muss die Periodendauer jener tiefsten Frequenz mindestens einmal in der Integrations- bzw. hier Summationsdauer, über welche die diskrete Fouriertransformation geht, enthalten sein. Sprich, wenn ich bis 20 Hz hinunter auflösen will, muss die Dauer der FT min. 50 ms lang sein. Damit erhalte ich bei der Reproduktion des Audiosignals aber nur alle 50 ms einen konstanten Wert, welche Frequenzen mit welcher Amplitude und Phase in diesen 50 ms enthalten sind. Eine hohe Audioauflösung ist das nicht gerade, nämlich 20 Hz!
Ob man da durch Interpolation dann wieder in die Nähe des ursprünglichen Audiosignals kommt, wage ich zu bezweifeln.

 

[morry]

Du hast Recht, Nerezza. Die Fouriertransformation hat einen anderen Hintergedanken (übertragen einer Funktion vom Zeitbereich in den Frequenzbereich). Das Zerlegen einer Funktion in seine Grund- und Oberschwingungen ist der Kern der Fourieranalyse. Das nur zur Korrektur.

Das Problem an der Sache hier ist: Ein Audiosignal ist erstmal ein analoges, zeitkontinuierliches Signal. Und um das in den Rechner zu bringen, muss das ganze in ein digitales Format gebracht werden. Das geschieht über Abtastung des reinkommenden Audiosignals durch den AD-Wandler. Und von diesem Moment an haben wir es mit "Raster-Audio" zu tun. Weil jedem Zeitpunkt ein Messwert zugeordnet ist. Man kann jetzt die Abstände zwischen den Messpunkten sehr sehr klein wählen (192kHz Abtastrate und solche Späße) und erhält nahezu das originale, zeitkontinuierliche Audiomaterial. Aber es ist nicht möglich, ein kontinuierliches Signal ohne Umwandlung in diskrete Einzelmesswerte in den Rechner zu bekommen. Daher kann auch die Vektorgeschichte bei Audio nicht funktionieren.

 

[ars ultima]

Naja bei Bildern gehts da ja um etwas Statisches, bei Musik hast ja eine zeitliche Komponente dabei.

Jein, ein Pixelbild ist schon stark vergleichbar zu einem Audiosignal. Die ganzen Regeln zur Digitalisierung/Abtastung gelten da genauso (Nyquist/Shannon, Aliasing,...)
Wen man eine fertige Audiodatei vor sich "sieht" dann enstpricht das ziemlich genau einer Bildzeile aus Pixeln. Man hat eine Reihe von Abtastpunkten, und jeder enthält einen Wert: bei Audio die Amplitude, bei einem Bild die Helligkeit (du musst immer von schwarz/weiß ausgehen). Man spricht da auch von Bildfrequenzen; ein schwarz weiß kariertes Bild hat eine hohe Freuqenz, wenn die Hälfte weiß und die häfte schwarz ist hat man eine sehr niedrige (das spielt bei der JPEG-Komprimierung eine Rolle, dort wird das Bild auch in den Frequenzraum umtransfortmiert). Und es enststehen auch auch Aliasing-Effekte, wenn man vor der Digitalisierung nicht die Frequenzen die größer als die halbe Abtastfrequenz ist rausfiltern. Das sieht man z.B. also Moire-Effekt auf Scans von Druckvorlagen, oder auch im Fernsehen, wenn da jemand ein fein Kariertes Hemd an hat, und da so merkwürdge Strukturen zu sehen sind.
Bei Video ist der Vergleich sogar noch deutlicher, auch analog. Da hat man ein zweidimensionales Signal (also Zeit->Wert), wobei die Bildzeilen von oben Links nach unten rechts durchlaufen. Ist genau wie ein Audiosignal, und wird auch genauso digitalisiert. Bei Audio ist der Schalldruck der Wert, der sich über die Zeit ändert, bei Video ist es die Helligkeit.

Ich wüsste auch noch nicht den Sinn eines Vektoraudioformats Bei einem Bild ist der Sinn die Skalierbarkeit und Dateigröße (wobei letzteres stark vom Inhalt abhängig ist). Aber das sind eben auch spezielle Inhalte, für die sich eine Vektorgrafik anbietet. Bei Audio könnte ich mir jetzt nur einfach Sius/Rechteck/Sägezahnsignale gut vorstellen. Wenn die als Vektor angelegt sind, könnte man die dann in Echtzrit ind Frequenz und Lautstärke ändern... Wäre vielleicht was für die Klangsysnthese?

Ich sehe gerade das Pico das auch schon so gemacht hat... Die Rückwndlung in was hörbares stelel ich mir nicht so schwer vor; eine Vektorgrafik wird ja auch zur darstellung in Echtzeit einfach gerastert (sonst könnten wir sie ja gar nicht auf einem Bildschirm sehen). Obwohl, das würde ja bei Audio nicht in Echtzeit gehen; man müsste die komplette Datei als ganzes "rastern".

 

[gincool]

normale wav dateien entsprechen jpg bzw. rastergrafiken
verktorisierte audiodaten würden eher flashfilmchen entsprechen


wo ist die qualität höher

 

[ars ultima]

normale wav dateien entsprechen jpg bzw. rastergrafiken

Das JPG würde ich weglassen - MP3 wäre eher die Entsprechung zu JPEG

verktorisierte audiodaten würden eher flashfilmchen entsprechen

Warum auf einmal Filmchen? Du hast ja oben auch nicht Video gesagt. Daher enstprechen Vektorisierte Audiodateien zunächst mal vektorgrafik-dateien.

wo ist die qualität höher

Es gibt qualitativ hochwertige Äpfel und schlechte Birnen, aber genauso gibt es auch schäbige Äpfel und leckere Birnen
Hier mal ein Vektorbild:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Svg.svg
Und ein Pixelbild:
http://img1.abload.de/img/vektorbildw9qa.jpg
Wo ist die Qualität höher?

Hast du zufällig einen Browser, der per Strg und Mausrad bzw. STRG und + - Taste auch Bilder vergrößert, und nicht nur den Text? Dann mach das mal mit beiden. Und genieße die perfekte Qualität und quasi unendlich hohe Auflösung der Vektorgrafik

 

[gincool]

joar die vorteile von vektorgrafiken sind mir durchaus bewusst es taugt aber wie in deinem beispiel nur für einfache sachen wie logos etc. ein komplexes bild aber in vektorgrafik wird schwierig

analog dazu: ein einfaches sinus signal vektoriell zu speichern dürfte keine großen probleme bereiten und würde dazu skalierbar bis ins kleinste detail bleiben bei gleichzeitig geringerem speicherbedarf gegenüber diskret gespeicherten pcm dateien oder ähnlichem ^^

aber nen komplettes lied als eine funktion zu beschreiben ? wenn du das hinkriegst bitte

 

[ambee]

schallwellen kann man aber nicht sehen. wenn ich das richtig verstanden habe ging die frage nicht darum bildchen im sequenzer mit vektoren zu beschreiben, sondern ob es im audiobereich etwas analoges zu vektoren im grafikbereich gibt.

ich würde sagen das was melodyne oder elastic-time von digidesign können, geht in die richtung. da kann ich audiosignale da hintun wo ich möchte.

 

[Dieter B.]

Vielleicht ließen sich beide Methoden irgendwie kombinieren.
So dass man quasi die normale Wave form und unendlich "Headroom nach unten" per Vektor hat.
Nur so ein Gedanke, weiß ja nichtmal, ob man das evtl brauchen könnte.

 

[pico]

man könnte das ganze ja auch mal aus einer anderen Perspektive betrachten.

Nach der AD-Wandling hat man ja im übertragenen Sinn ein Vektorformat - x-Achse = Zeit/Sample und Y-Achse = Amplitube, also einzeln betrachtet ist das ein Vektor ;D

 

[ars ultima]

Nach der AD-Wandling hat man ja im übertragenen Sinn ein Vektorformat - x-Achse = Zeit/Sample und Y-Achse = Amplitube, also einzeln betrachtet ist das ein Vektor ;D

Du hast dann aber für jedes Sample einen Vektor. Bei einer Rastergrafk könnte man auch jedes Pixel als Vektor definieren, ist aber sinnlos

 

[pico]

.. und wenn ich die Samples nacheinander betrachte, habe ich eine Kurve, die aus lauter einzelnen Vektoren zusammen gesetzt ist - also das, was man auch bei starker Vergrößerung im Waveeditor sieht, was nichts anderes als eine Kurve ist, die von einem zum nächsten Vektor 'gezeichnet' wird.
Bei einer Änderung der Samplingrate z.B. werden ja aus den 2 Vektoren der benachbarten Punkte durch Interpolation - was anderes macht ein Grafikprogramm bei dem RIP-Prozess ja auch nicht - entsprechende neue Vektoren berechnet.