16 bit zu 24bit nativ oder gewandelt ?

[bipolarunit]

hALLO , kann mir jemand verraten, ob eine eine 16 bit wav datai von ner 24 bit soundkarte nochmal umgewandelt wird oder als 16 bit nativ ausgegeben wird.

 

[HenrySalayne]

Gewandelt. Ist ja auch logisch. Pegel, Samplingfrequenz, andere Signale; das muss ja auch alles noch dazu kommen.

 

[EDE-WOLF]

Was verstehst du unter "nativ" bzw. unter "gewandelt"....

ich mein: von 16 -> 24 Bit würde man wohl bei Standardcodierung am einfachsten einen Bitshift um 8 Stellen nach rechts machen... Insofern ist ein "umwandeln" (was auch immer das dann heißen soll) im grunde nicht nötig....

 

[adrachin]

hALLO , kann mir jemand verraten, ob eine eine 16 bit wav datai von ner 24 bit soundkarte nochmal umgewandelt wird oder als 16 bit nativ ausgegeben wird.

Kommt drauf an. Ist die Soundkarte auf 16 bit eingestellt, dann nicht. Auf 24 bit eingestellt, ja, natürlich.

Up-Sampling:
Beim Up-Sampling werden z.B. 16Bit codierte Datenwörter im Takt von 44,1 kHz empfangen und neue Datenwörter von z.B. 24 Bit im neuen Zeitraster von 96 kHz ausgegeben. Um dies zu ermöglichen, muß eine bestimmten Anzahl von Daten zwischengespeichert werden. Aus dem Verlauf der Daten (Hüllkurve) werden mit Hilfe ausgeklügelter Algorithmen und DSP´s (Digital-Signal-Prozessoren) die Zwischen-Abtastwerte errechnet (Interpolationsfilter). Dies ist im oberen Frequenzbereich schwieriger, da dort immer weniger Werte (Stützpunkte) zur Verfügung stehen. Eine falsche Interpolation ist für das Ohr kritischer als fehlende Werte, oder das Einsetzen des Vorgängerwertes. Dieser D/D-Converter wird zwischen der digitalen Quelle und dem DAC geschaltet. (Siehe auch Sample-Rate-Converter). Dieses Hochrechnen auf einen neuen Systemtakt erfordert natürlich einen eigenen hochpräziesen jiatterarmen Taktgenerator. Anders als beim Oversampling ist es nämlich nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Samplingfrequenz (z.B. 8*44,1) sonder eine krummer Wert (z.B. 96/44,1 = 2,18*fs). Man bezeichnet dieses verfahren auch als Re-Sampling.
Unsere Hörtests (mit dem dCS-PURCELL + dCS-Elgar bzw. und dem dCS-PURCELL + PAPILIO) ergaben, daß die Erhöhung der Samplingfrequenz von 44,1auf 96 kHz eine deutliche Steigerung ergab, während eine zusätzliche Erhöhung der Quantisierung von 16 auf 24 Bit nur eine geringfügige Verbesserung bewirkte. Eine Vorführung auf der High-End 99 zeigte deutlich, daß ein Up-Sampling von CD- auf DVD- Format mit einem Profi-CD-Laufwerk als Quelle dem DVD-Player überlegen war, auch wenn beide über den gleichen externen Wandler liefen (Laufwerks-, Jitter- Probleme ?). Eine weitere Erhöhung auf 196kHz (DVD-Audio Standard) brachte kaum wahrnehmbare Veränderungen, was sicher am nicht optimalem Aufbau lag.

http://www.audio-consequent.de/info/inf_dig1.htm

 

[Telefunky]

der zitierte Artikel vergleicht Äpfel mit Birnen:
ein 44,1 khz Signal kann in der realen Welt nie mit einem 96khz Signal verglichen werden, weil das unvermeidliche Aliasing bei 96khz ausserhalb des Hörbereichs liegt
man hört (als Unterschied) nicht die 'bessere' Abtastung, sondern das Fehlen des Aliasing
und das keineswegs subtil: deswegen ist (zwischenzeitliches) upsampling in Plugins so beliebt

die Abtast-Tiefe in Bits bildet in erster Linie die Dynamik ab
logischerweise ist die spektrale Komponente mit betroffen: in 2 bits lässt sich nicht allzu viel Information 'verpacken'
damit das gut funktioniert, muss der Wandler eine entsprechende 'Ortsauflösung' haben, die direkt von der Qualität des Takt-Signals abhängt
'eiert' das (genannt jitter) werden Frequenzen verbogen, weil die Berechnung von anderen Werten ausgeht. Der Takt wird ja als konstant vorrausgesetzt

bis 16bit ist das technisch relativ problemlos umzusetzen, deswegen hat man sich seinerzeit dafür entschieden (als Kompromiss zwischen Qualität und Preis)
jenseits von 20bit sind die Anforderungen an den Takt aber so hoch, dass nur hochwertigstes Equipment das korrekt umsetzen kann (Einzelheiten unter dem Stichwort 'converter aperture')

das sind die Fakten der Rahmenbedingungen
wie sie sich auswirken, hängt konkret von ihrer Position in der Verarbeitungskette ab:
an den Grenzen (AD/DA Wandlung) oder innerhalb eines digitalen Systems (DAW)
Jitter ist nur an den Übergängen zur Analogwelt relevant - innerhalb des digitalen Systems spielt er praktisch keine Rolle

apropos Praxis:
ich war lange der Meinung, das Quantisierungs-Rauschen tatsächlich nur den Bereich des letzten oder vorletzten Bits betrifft
das würde dann bei 16bit Abtastung Pegelbereiche von unter -80dB betreffen. Da ich kein Equipment habe, was diesen Geräuschabstand effektiv schafft, habe ich mit 16bit aufgenommen
tatsächlich gehen die Auswirkungen aber sehr viel höher - kA wie das zustande kommt
jedenfalls sind die Rauschfähnchen sehr leiser Mikrofonsignale weniger kratzig - ansonsten wirkt sich das nicht aus

im Klartext: die Dynamik des Ausgangssignals muss das auch hergeben
bei typischen Metal-Produktionen kann man das komplett knicken - Ausnahme Gesang: da werden die Grenzen bereits bei der Rohaufnahme überschritten - die menschliche Stimme ist ein extrem dynamisches 'Instrument'

was die Ausgangswandlung betrifft: kann sich bei aktuellen Produktionen ja jeder selbst ausmalen...
aber selbst bei einer Oper dürften nur wenige die Möglichkeit haben, ihre Anlage so weit aufzudrehen, dass eine 16bit Dynamik überschritten wird.

'Innerhalb der DAW' ist ein eigenes Thema - das hat mit den Eingangs/Ausgangsdaten wenig zu tun - wenn nicht komplett geschlampt wurde (was ich niemandem unterstellen will)

cheers, Tom

 

[LoboMix]

Wenn ich es richtig verstanden habe, betraf die Ausgangsfrage nur die Wortbreite (16 versus 24 bit) und nicht die Samplingrate.
16 bit (2 "hoch" 16) hat eine Auflösung mit 65,536 Werten und einem rechnerischen Dynamikumfang von 96 dB und 24 bit (2 "hoch" 24) 16,777,216 Werte und 144 dB.
16 bit "passen" also problemlos und verlustlos in 24 bit, während es umgedreht natürlich nicht "passt". 24 bit müssen also herunter gerechnet werden, wodurch aber durch optimales Dithering die Verluste stark dezimiert werden können. Realistisch kann man durch Dithering bis zu 120 dB Dynamikumfang praktisch verlustlos und verzerrungsfrei in die 96 dB des 16-bit Signals "einpassen". (Man könnte aber auch einfach die unteren 8 bit abschneiden, also "nativ" übertragen - mehr dazu weiter unten.)

Nun ist es aber so, daß der maximale Dynamikumfang (nicht Spitzenpegel!) realer Schallkörper etwa 60 dB gar nicht überschreitet (z.B. großes Sinfonieorchester, große Kirchenorgeln). Und dann muss man auch noch Glück, teures Equipment und einen passenden Raum haben, wenn man diese 60 dB adäquat reproduzieren will. Meistens bleiben maximal 40-45 dB übrig. Bei sehr guten Sängern (dramatischer Opern-Sopran z.B.) kann bei Solo-Aufnahmen der Umfang durchaus höher sein, wie Telefunky schon schrieb, aber bei 80 dB dürfte selbst im besten Fall Schluss sein. Wobei mir außer Luciano Berios "Sequenza für Sopran solo" auf Anhieb kein Stück einfällt, das zwischen fast unhörbarem Flüstern und extrem geschmetterten ff alles ausnutzt.

Der größte Teil der Musikproduktionen ist aber ohnehin extrem komprimiert bis zu zu völlig "platt gemachter" Dynamik, die kaum noch 2-3 dB Umfang überschreitet und permanent bei kanpp 0 dBFS klebt, Telefunky hat als Beispiel Metal erwähnt.
Insofern wäre also auch ein einfaches Abschneiden der unteren 8 bit von 24 bit fast immer ohne Verluste machbar, da dort keine relevanten Informationen liegen. Allerdings sind die Vorteile des Ditherns, wie z.B. Verbesserung des Rauschabstandes, so sinnvoll, daß man eigentlich immer Dithert.

Augrund dieser Zusammenhänge klingen gut gemasterte 24-bit-Files auch auf einer 16-bit-CD immer noch genau so gut. Sollte das nicht der Fall sein, hat sich irgendwo beim Mastering ein Fehler eingeschlichen oder es wurde ein schlechter Algorithmus beim Dithern verwendet.

Gruß, Jürgen

Hier noch zwei Links zu dem Thema:
http://www.head-fi.org/t/415361/24bit-vs-16bit-the-myth-exploded
http://productionadvice.co.uk/when-in-doubt-dither/

 

[bipolarunit]

einen Bitshift um 8 Stellen nach rechts machen... Insofern ist ein "umwandeln" (was auch immer das dann heißen soll) im grunde nicht nötig....

das klingt am logischten da könnte das wohl die absolute antwort sein.Danke !

 

[LoboMix]

Klar, da 16bit in 24bit "passen", braucht da nichts gedithert zu werden. Mit bit-shift (wobei die unteren 8 bit mit 0 gefüllt werden) bleibt 0 dBFS=0 dBFS und damit der ausgesteuerte Pegel erhalten.

 

[Telefunky]

solange man sich im Integer-Bereich bewegt macht das Sinn...
aber was ist mit dem verdammten Fliesskomma ?

cheers, Tom

 

[bipolarunit]

Insofern wäre also auch ein einfaches Abschneiden der unteren 8 bit von 24 bit

wie kann man das machen ,welches programm kann das ? ich würde mir das gerne mal anhören.
--- Beiträge wurden zusammengefasst ---

Gewandelt. Ist ja auch logisch. Pegel, Samplingfrequenz, andere Signale; das muss ja auch alles noch dazu kommen.

warum das so logisch ist kann ich bei deiner Antwort noch nicht ganz nachvollziehen.ES könnte ja z.b. auch sein der wandler schraubt sich irgendwie und automatisch auf 16bit runter.

 

[HenrySalayne]

Solange du die Datei einfach über dienen Rechner abspielst, hängt immer das Betriebssystem als Mixer, SRC und Bittiefenwandler dazwischen.

Natürlich können Programme alleinige Kontrolle über die Soundkarte übernehmen. Aber selbst dann arbeitet das Programm mit der einmalig eingestellten Bittiefe und Samplingfrequenz. Wenn man in der DAW 24bit/96kHz einstellt, werden alle Signale damit ausgegeben.
Eine samplegenaue Wiedergabe funktioniert nur dann, wenn man das richtige Programm mit passenden Treibern und passender Hardware kombiniert.
Auf technischer Ebene bleibt ein 24-Bit-DAC ein 24-Bit-DAC, unabhängig von der Bittiefe, die man gerne hätte.

 

[Telefunky]

und er arbeitet linear von oben herab: Vollaussteuerung = 0dB fs, jedes folgende bit -6dB
bei 24 bit hat man mehr Auflösung in Bereichen, die sich praktisch nicht mehr hören lassen

die interne Signalverarbeitung der DAW ist eine ganz andere Baustelle: da kann man das gut und sinnvoll nutzen

cheers, Tom

 

[LoboMix]

solange man sich im Integer-Bereich bewegt macht das Sinn...
aber was ist mit dem verdammten Fliesskomma ?

Wenn ich recht informiert bin, enthält ein 16-bit PCM/WAV-Datenstrom nur integer-Daten.

wie kann man das machen ,welches programm kann das ? ich würde mir das gerne mal anhören.

Weiß der Geier, tatsächlich habe ich mal den 24-bit-Ausgang eines Fostex 8-Kanal-Recorders an den 16-bit-Eingang eines Tascam* Recorders angeschlossen und es hat funktioniert. Da hier keine Umrechnung erfolgt, habe ich daraus geschlussfolgert, daß hier die "unteren" 8 bit einfach abgeschnitten wurden.
Ich kann aber natürlich auch komplett falsch liegen mit dieser Annahme. Wer weiß es genau?

Gruß, Jürgen

 

[Telefunky]

die Anmerkung oben war eine ironische Anspielung auf die immer wieder gern zitierten 32bit float irgendwelcher Programme
(mangels Interesse weiss ich nicht mal wie float in int umgerechnet wird)

cheers, Tom

 

[bipolarunit]

Ich kann aber natürlich auch komplett falsch liegen mit dieser Annahme. Wer weiß es genau?

ich glaube das das nicht hinhaut

daß hier die "unteren" 8 bit einfach abgeschnitten wurden.
Ich kann aber natürlich auch komplett falsch liegen mit dieser Annahme. Wer weiß es genau?

klingt für mich eher wie ne neue Unterteilung in ein kleineren mengenbereich.sowas ähnliches hab ich mal probiert . digitaloscilator softsynth -> steinbergsoundkarte-> Zoom* Handy Recorder.klang aber totalbeschissen.seit dem lass ich sowas.

 

[EDE-WOLF]

scilab, matlab, octave usw. können sowas... ist aber dann sehr ingenieurig!

Wenn du n file hochlädst kann ichs dir resamplen und neu quantisieren....

 

[bipolarunit]

ich hab das grade mal gesucht im netz das scheinen ja eher programmierprogramme zu sein.
resamplen kann ich hier im soundforge auch was mit quantiesieren gemeint ist weiß ich nicht.

 

[chris_kah]

aber was ist mit dem verdammten Fliesskomma ?

Fließkomma nutzt man vor allem intern, um mit höherer Dynamik klar zu kommen. Wenn ich recht informiert bin, nutzt Behringer* das beispielsweise in der X32 Serie, so dass man intern keinen Overflow bekommt.
Vor dem D/A - Wandler muss aber wieder eine 16 - oder 24 Bit Integer Zahl daraus zurück gerechnet werden (das kann auch für den besten Dynamikumfang skaliert werden), denn die Wandler könne nur mit ganzen Bits etwas anfangen

Übrigens sind heute praktisch alle D/A Wandler (auch A-D) im Audiobereich Delta Sigma - Wandler (Hier unter Delta Sigma nachzulesen), und die haben nur eine Stufe, die in einem errechneten Muster wechselweise 0 oder 1 annimt. Dafür ist die Abtastrate deutlich höher als die z.B. 44.1 kHz, sondern das geht eher in den Megaherzbereich. Dafür kann dann das Anti Aliasing Filter recht einfach und entspannt mit einer schlappen Flanke gebaut werden, denn bei der sehr hohen Samplingfrequenz kommt trotzdem eine genügend hohe Dämpfung zustande. Als die Daten in der Anfangszeit tatsächlich mit 44.1 kHz ausgegeben wurden, waren sehr steilflankige Filter nötig, die Probleme bei der Pulsantwort haben.
Mit dem Oversampling war das Problem billig gelöst. Eventuell erinnert sich noch jemand an die Werbung "1 Bit Wandlerm 256 faches Oversampling" was nichts anderes als eine Umschreibung des Delta Sigma Verfahrens war.

Übrigens ist die tatsächliche Sampling Rate egal ob 44.1 oder 96 kHz wirklich soweit oberhalb der Hörschwelle und der Bitrate, dass das Upsampling vermutlich eher eine psychoakustische Funktion hat.
Bei einer höheren Abtastrate kann man schnellere Transienten sampeln. Das kann tatsächlich etwas bringen. Der Rest is Vodoo.

Zur Bittiefe: Ich nehem mit 24 Bit auf, beim Mastering gibt es dann aber wieder die CD konforme 16 Bit. Das Bringt mehr Headroom bei der Aufnahme und wird abschließend in den optimalen Bereich normalisiert.

Wenn ich mir heutige Produktionen so anhöre, dann frage ich mich, warum soviel Aufhebens um die Bittiefe gemacht wird. Von der Dynamik passt das meist vermutlich auf 8Bit PCM

Gruß
Chirstoph

 

[Telefunky]

internes upsampling ist durchaus kein vodoo, bei Filtern kann man das direkt hören
das übliche aliasing bei hoher Resonanz bleibt aus
und da ein (digitales) Filter nichts anderes als ein modifiziertes Delay ist, wirkt sich das auch auf Raum- und Modulationseffekte aus... da hört man es nur nicht so unmittelbar

cheers, Tom

 

[EDE-WOLF]

ich hab das grade mal gesucht im netz das scheinen ja eher programmierprogramme zu sein.
resamplen kann ich hier im soundforge auch was mit quantiesieren gemeint ist weiß ich nicht.

Sind es! Quantisieren nennt man (im weiteren Sinne) das verändern der Wortbreite!

Warum ich das anbiete: Dadurch dass es Programmiersprachen sind kann ich dir GENAU sagen, was sich an den Files geändert hat, wenn du irgendwelche Musikprogramme benutzt tun die manchmal mehr als man will (bspw. dithern oder ähnliches)
--- Beiträge wurden zusammengefasst ---

internes upsampling ist durchaus kein vodoo, bei Filtern kann man das direkt hören
das übliche aliasing bei hoher Resonanz bleibt aus
und da ein (digitales) Filter nichts anderes als ein modifiziertes Delay ist, wirkt sich das auch auf Raum- und Modulationseffekte aus... da hört man es nur nicht so unmittelbar

cheers, Tom

Ehh... was?
Sorry aber das musst du mal erläutern... Wenn ich ein digitales Filter habe, durch das ich ein digitales Audiosignal schicke habe ich per Definition kein Aliasing?! und was hat das mit "Resonanz" zu tun?
Also "übliches Aliasing" gibt es da sicherlich nicht....

Was du mit dem letzten Satz meinst kann ich mir so gar nicht erklären?!
was ist ein "modifiziertes Delay"?
Also digitale Filter werden in der Tat mit Laufzeitgliedern aufgebaut. Wenn man handelsübliche EQs verwendet sind das zumeist Filter 2. Ordnung und man hat 2 Delays, damit eine maximale Verzögerungszeit (was auch immer das bei einem Filter zunächst mal genau sein soll) von 2 Samples --> ca. 2/48000s = 41us.... Also das wird wohl in Bezug auf "Raum" wenig Einfluß haben...