24bit keine übersteuerung?

[neXXus]

Hi,
suchfunktion hat nich das geliefert was ich gesucht habe.

habe mal gehört, dass wenn man mit 24bit oder 32bit aufnimmt es rein theoretisch keine übersteuerung/clipping bei digitalen aufnahmen gibt.
inwieweit stimmt das?
danke

 

[Kfir]

Es stimmt - wörtlich gesehen - überhaupt nicht.

Es ist nur so, dass man bei 24Bit im Vergleich zu 16Bit mehr Headroom hat. Der Dynamikumfang des Signals ist bei 24Bit größer, sprich man kann etwas vorsichtiger aussteuern und kann dennoch später auf der digitalen Ebene mehr anheben.
Bei 16Bit würde man versuchen so hoch wie möglich auszusteuern, um die Rauschanteile (ich nenn es mal vereinfacht so) im Verhältnis möglichst gering zu halten. Dabei tastet man sich notgedrungen nah an die Clippinggrenze heran.

 

[neXXus]

heißt das, dass bei 24bit die analogen werte bis 0db feiner aufgelöst werden, oder dass man auch signale über 0db aufnehmen kann?
denn ich hatte aufnahmen gemacht, wo er bei 0db abgeschnitten hat (siehe grafik)
es sind aber keine clippings oder verzerrungen zu hören.
richtig?

 

[Kfir]

Ja im Prinzip stimmt dein erster Satz. 24Bit ermöglicht die feinere Auflösung des Signals.
Nein, über 0dB FS (also digital "Full Scale", maximale Grenze ohne Clipping) kann man auch damit nicht aufnehmen.
Naja können natürlich schon, aber dann ist das Material eben unbrauchbar weil übersteuert und "kaputt"...

Wenn bei der Aufnahme bei 0dB abgeschnitten wurde, gibt es ja auch erstmal keine Grund um Verzerrungen zu hören, weil dann eben noch keine da sind. Es ist halt haarscharf an der Grenze.
Womit hast du das denn aufgenommen? Ich vermute dass da irgendeine Art von Limiter aktiv ist, entweder bereits in der Hardware oder der Software.

 

[ars ultima]

Wenn bei der Aufnahme bei 0dB abgeschnitten wurde, gibt es ja auch erstmal keine Grund um Verzerrungen zu hören, weil dann eben noch keine da sind. Es ist halt haarscharf an der Grenze.

Wenn sie abgeschnitzten sind, dann heißt das ja, dass sie über der Grenze hinaus gegangen wären. Sieht man ja auch auf dem Bild, also da müsste man schon ein Clipping hören. Es sei denn...

Ich vermute dass da irgendeine Art von Limiter aktiv ist, entweder bereits in der Hardware oder der Software.

Genau das habe ich mir auch gedacht. Das kann man aber auch sehen, wenn man mal ganz nah an die Wllenform ranzoomt. Wenn da einzelne Wellen quasi mit dem Lineal hart abgeschnitten sind, dann ist das digitales Clipping, und das hört man. Wenn ein Limiter im Spiel waren, dann ist das halt eher abgrundet.

 

[neXXus]

danke für die info, das thema wird langsam klarer und transparenter für mich.
also ich denke mal, dass der AD-wandler einen limiter eingebaut hat, es ist eine hoontech adac2000,
dann hätt ich trotzdem noch eine frage, wenn man jetzt rein theoretisch ein signal größer 0dBFS in den PC bekommen könnte, oder im PC ein signal größer 0dB produziert, wird es dann innerhalb der Berechnungen im PC übersteuert??
ich weiß nicht wie ich es ausdrücken soll.

 

[neXXus]

@urs-ultima
laut deinen angaben müsste es dann doch kein limiter sein

vielleicht waren die clippings zu kurz um sie zu hören, bzw meine abhör-technik zu schlecht um solche sachen rauszuhören

 

[Deltafox]

oder dein Gehör, oder der Sound, den du als Grundlage hast
wenn der schon extrem brizzelig ist beispielsweise, kann so ein digitales kurzes Clippen schon auch mal "untergehen" - ist trotzdem unschön

 

[Nerezza]

Ich bin grad ein wenig verwirrt, vieleicht könnt ihr mir auf die Sprünge helfen. Eine Angabe in dB ist der Logatithmus eines Wertes im Verhältnis zu einem "Basiswert". Also sowas wie:

A[dB] = 10*log_10(p_1/p_2)

Also 10 mal logarithmus zur Basis 10 von p_1 durch p_2. Dabei wäre also p_2 unser Basiswert. Aber auf was beziehen wir uns hier? Welcher Wert genau ist p_2? Könnte es sein, dass p_2 die maximal vom AD Wandler gewandelte Spannung ist? Dann wäre wir bei 0dB genau an dieser Spannung. Mit allem darüber kann der Wandler dann nicht mehr umgehen. Ist das so richtig?

Grüße
Nerezza

 

[Kfir]

Hui, Pegelrechnung, schön
Also eigentlich ist es in der Formel 20*log... nicht 10.

Auf was beziehen wir uns?

Kommt drauf an, welche Skalierung wir verwenden!
dBu? dBV? dB SPL?

das P_2 oder auch u_2 (die erstgenannten sind Spannungspegel, SPL der Schalldruck - Sound Pressure Level, SPL - in hPa).

Beim dBu ist der Bezugswert 0,775V. Das dBu ist eigentlich so einer der Hauptpegel im Studiobereich.
Wenn jetzt also 775mV anliegen, kommen wir auf 0dBu. Das sagt uns aber noch gar nix über das letztendlich digitale Clipping aus.
Die Frage ist nämlich: wie verhält sich die dB FS-Skala im Vergleich zum dBu? Oder einfacher gesagt: welchen Wert in dBu hat das digitale Maximum 0dB FS?

Und hier wird es dann schwer, weil es da eigentlich keinen einheitlichen Standard gibt. Hersteller A hat bei seinem Gerät vielelicht +6dBu als Vollaussteuerung (also 0dB FS) definiert, Hersteller B hingegen vielleicht sogar +12dBu [...].
Praktisch gesehen ist es ja kein wirkliches Problem, denn als Referenz dient ja immer die digitale Ebene bei einer DAW. Und da darf es halt nicht clippen.

Man kann sowas aber natürlich messen (also Spannungen bei zB 1kHz Pegelton) und daraus dann seine Rückschlüsse ziehen.
Also müsste es imho zB funktionieren, in dem man den erwähnten 1kHz Ton (1kHz deshalb, weil er häufig als Referenzton für Pegeldefinitionen herhalten muss) der einfachheithalber mit Linepegel (also 775mV bzw. 0dBu) in den AD-Wandler schickt. Wenn man jetzt einen Preamp mit Skalierung hat, kann man soweit aufdrehen, bis es zum Clipping kommt. Die Pegelzugabe mittels Preamp ermöglicht es dann, den tatsächlich "intern" anliegenden Spannungswert zu berechnen.
Also zB:
Wir haben den Ausgangspegel 0,775V. Also 0dBu. Das ist schon relativ viel, aber wir nehmen es der Einfachheit halber jetzt mal an [...].
Am Gainpoti geben wir 10dB dazu (diese dB sind hier rein relativ und daher ohne Einheit). Nehmen wir an, bei diesem Pegel fängt das Clipping an.
Wir haben also die Eingangsspannung, den Eingangspegel in dBu und den maximal möglichen Pegel in dBu (+10dBu). Jetzt wollen wir ja wissen, wie sich das in Spannung äußert.
Dafür gibt es auch eine Formel:

U_2/U_1 = 10^(dB/20) (...also "zehn hoch dB durch 20")

Das U_1 ist ja bekannt und wird einfach auf die rechte Seite geschoben, also wäre unsere finale Formel:

U_2 = 10^(10/20) x 0,775V (dB = +10, siehe oben)
= 2,45V

Das heißt unser fiktiver AD-Wandler geht bei ca 2,45 Volt in die Knie. Ich habe jetzt keine Ahnung wie das in der Realität mit den Werten aussieht, aber meinem Empfinden nach wäre das schon ein ganz gutes Pfund.

So, wenn ich mich jetzt nicht irgendwo vergallopiert habe, würde ich sagen: that´s the way it works *g*.
Ansonsten mögen mich die Kollegen bitte korrigieren, die letzte Unterrichtsstunde in der Thematik ist schon ein wenig her

PS: Und achja, weils so schön ist. Aufgrund dieses Ergebnisses können wir jetzt auch rausfinden, wie die dB FS-Skala definiert ist. Wenn wir sagen, dass bei 2,45V das Clipping eintritt, also 0dB FS erreicht sind, gilt ja wieder:

A(dBu) = 20 x log (2,45V/0,775V), und daraus ergibt sich grob +10dBu (9,99...).
D.h.: bei +10 dBu Eingangspegel erreicht die digitale Skala die Clippinggrenze.

 

[paulsn]

pegelrechnung echt schön.

da halt ich mich lieber raus, aus reinen selbstschutzgründen.

aber wenn ich mir deine wellenform da ansehe kann es gut sein dass man dein clipping einfach nicht hört. das muss nicht mal mangelnde hörerfahrung oder sonstiges sein. wenn einzelne peaks nimmt man einfach nicht wahr, und folglich störts auch keinen wenn sie clippen. im mastering und rundfunk wird das exzessiv ausgenutzt, stichwort multiband clipping und derartiges... aber das führt jetzt zuweit.

in der regel solls natürlich nicht übersteuern, aber wenn du's selbst mit größter anstrenung nicht hörst, dann störts theoretisch gesehen mal keinen. wenns um schön aussehende wellenformen ginge, würde jede top-produktion durchfallen aufgrund von oben genanntem.

 

[Kfir]

Zum Clipping in der Praxis: ja ich habe auch mitunter öfters das Gefühl, das professionelle Produktionen teilweise doch viel zu "heiss" gefahren werden, mitunter britzelt es da schon mal gewaltig wenns im Arrangement entsprechend zugeht.

 

[ars ultima]

Eiegntlich muss man in diesem Fall gar nicht kompliziert mit elektischen Pegeln rechnen. Wie kfir sagte geht es ja einfach um die digitale FS-Skala. Und die hat halt eine Maximalwert.

Die Frage ist nämlich: wie verhält sich die dB FS-Skala im Vergleich zum dBu? Oder einfacher gesagt: welchen Wert in dBu hat das digitale Maximum 0dB FS?

Genau. Nehmen wir er Einfachheit halber mal einfach beispielsweise an, dass mit mit nur 8 Bit Auflösung aufnehmen, und der A/D-Wandler wäre so gebaut/definiert/eingestellt, dass er sich bei +1 V einen Vollausschlag "notiert", also den Zahlenwert 255 speichert. Entsprechend bei 0 V den Wert 128, und bei -1V den Wert 0. Alle werte dazwischen werden eben auf den entsprechenden nächstliegenden wert von 0 bis 255 gerundet (quantisiert). Wenn aber eben ein Signal größer als 1 V reinkomtm, dann bekommt dieser auch den Wert 255. Mehr geht halt nicht. Und enstrpechend bekommt man dann so hart abgeschnittene Kurven. Und wenn man nun mit 16 Bit aufnimmt, dann hat man halt Werte zwischen 0 und 65535. Entsprechend fällt die Rundung nicht so grob aus (und die Qualität wird besser), aber weiterhin ist 1V die Maximale Spannung, die bekommt nun diesmal den Wert 65535. Und jede Spannung die größer ist, bekommt halt auch 65535, folglich wird da genauso hart abgeschnitten und es clippt. Bei 24 Bit habe ich dann eben eine noch feinere Auflösung von 0 bis 16,7 Millionen.
Daran sieht man dann aber auch, dass es eben sinnvoll ist, mit 24Bit aufzunehmen, obwohl man am Ende eh nur 16 Bit haben will. Eben weil man es dann nicht nötig hat so hoch auszusteuern. Ich kann dann entspannter meinen PreAmp so einstellen, dass die Spitzen bei nur 0,5 Volt liegen, aber die Abstufung meiner genutzen Samples ist dann immer noch fein.

 

[Kfir]

Öhm, ja...das wäre dann die kompakte Version des ganzen 😛

 

[ars ultima]

Über eine Frage habe ich jetzt doch noch mal nachgedacht

oder im PC ein signal größer 0dB produziert, wird es dann innerhalb der Berechnungen im PC übersteuert??

Prinzipiell ja. Wenn man mehre Spuren hat, dann werdn die Werte halt addiert, und da kommt man dann irgendwann über 0dbFS. Daher sollte man dann üblicherweise standardmäßig einen Limiter in die Summe packen bzw. zusätzlich die einzelenn Spuren einfach leiser macht. Um sich letzteres zu sparen, kann man bei Samplitude eine Dämpfung der Summe in mehreren Stufen einstellen:

In der Projekt-Informationen für virtuelle Projekte ist eine Pegelabsenkung in 6-dB-Schritten einstellbar. Diese Lautstärke-Verringerung ist bei mehrspurigen virtuellen Projekten notwendig, wenn mit der internen Genauigkeit von 16 Bit gearbeitet wird, da die Summe aller Spuren 16 Bit (0 dB) in diesem Fall nicht überschreiten darf. So muss theoretisch jede Spur eines 4-Spur-Stereo-Projekts um 2 Bit (12 dB) abgesenkt werden. Allerdings wird in der Praxis häufig nicht mit vollausgesteuertem Material auf allen Spuren gleichzeitig gearbeitet, so dass die Absenkung auch verringert werden kann, allerdings auf eigenes Risiko einer Übersteuerung.

Soweit logisch. Dann geht es aber weiter, und das müsste mir mal einer erklären:

Beim Arbeiten mit der internen Genauigkeit von 32 Bit-Float kann in jedem Fall mit 0 dB gearbeitet werden, da dann keine interne Übersteuerung möglich ist. Es sollte dann lediglich der Summen-Pegel mit den Mixer-Master-Fadern auf 0 dB eingestellt werden.

Diese 32Bit-Float geschichte habe ich eh noch nicht so wirklich verstanden. 16 Bit und 24 Bit ist ja noch logisch, da kann ich mit auch vorstellen, wie das funtkioniter, und hab das ja auch oben erklärt. Aber diese 32Bit sind jetzt ja nicht einfach direkt eien Steigerung. Offenbar wird da ja eine Gleitkommazahl gespeichter und kein Integer wie bei 16 und 24 Bit. Und es geht ja dabei auch nur um Interne Verarbeitung. Aber was habe ich mir da genau bei drunter vorzustellen? Was habe ich für eine Quantisirung bei 32BIt Float? Und warum gibt es da beim Summieren kein Übersteuern? Wenn ich zwei Werte Addiere, dann komme ich irgendwann über einen bestimmten Wert, ganz egal wie fein das Aufgelöst oder wie das dargestellt wird 😕

 

[Nerezza]

Man rechnet Numerisch immer gerne in doppelter genauigkeit, weil bei punkt operatoren stellen dazu kommen (z.B. 1,2 * 1,1 = 1,32). Schon um Richtig Runden zu können ist es wichtig die Zusätzlichen Stellen zu haben.

Grüße
Nerezza

 

[paulsn]

mal ganz blöde frage, aber kommts da nicht drauf an ob dein system mit fließkomma oder festkomma rechnet?

die protools dsp's rechnen ja mit festkomma und könnten oben genanntes folglich ja nicht.

 

[Armin]

ich hab mir jetz nicht die ganze Mathematik durchgelesen, das hab ich in der schule schon mal verstanden gehabt.
Auch wenn das kein guter ansatz ist, um mitzureden, mal folgendes:

ich habe mit coolEdit 2.0 Pro ein 32bit float file gemacht und einen -3db Sinuston erzeugt
Wenn man den um 30db verstärkt hört man ziemlich genau, dass das wohl so einfach ist, dass man mit 32bit float einfach beliebig übersteuern kann.
Wäre ja auch schwer für die soundkarte abzuspielen. Ein file, das unendlich laut werden könnte - mit welcher lautstärke soll sie da anfangen?

Beachtet, dass nicht jedes Programm 32bit interpretiert. n altes Winamp übersteuert schon bei dem sinus.wav

 

[Nerezza]

mal ganz blöde frage, aber kommts da nicht drauf an ob dein system mit fließkomma oder festkomma rechnet?

die protools dsp's rechnen ja mit festkomma und könnten oben genanntes folglich ja nicht.

Nein, das hat damit nichts zu tun. Der Unterschied zwischen Fest- und Fließkommazahlen besteht in der Internen Repräsentation:

Festkomma: xxxxx.yyyyy, also eine Fest(!) vorgegebene Anzahl an Vor- und Nachkommastellen

Fließkomma: xxxxxx*10^yyyyy, also eine feste Anzahl für gültige stellen und eine feste Anzahl für die Stelle des Kommas

Bei Multiplikationen und Divisionen kommen sehr leicht Stellen dazu (natürlich am ende dessen was man repräsentieren kann), das ist unabhängig von der Repräsentation. Wenn man dann nicht in doppelter geauigkeit rechnet kann man leicht stellen verlieren.

Grüße
Nerezza