32 Bit float

von meister hubert, 14.07.08.

  1. meister hubert

    meister hubert Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 14.07.08   #1
    Nach einigem Herumlesen bin ich nun gut genug informirt über digtale Musik. Von kHz bis Bit:)

    Ich wollte mir also ein 32-bit gleitkomma-ähiges interface kaufen. allerdings ha ich da noch keins gefunden^^ such ich da falsch? oder kann man da jedes 24bit interface verwenden:confused: das wäre ja dann ausgesprochen seltsam.

    und was hat es mit sowas aufsiche? http://www.korg.com/gear/info.asp?a_prod_no=MR1000
    1Bit klingt gut, das ganze wurde ja auch letztes jahr in der professional studio oder so getestet. aber kann wer erklären wie das mit einem bit funktioniert und wieso das ding sampleraten von bis zu 5.6 MHz, also 5600 kHz schafft?

    danke danke:)
     
  2. kb1

    kb1 HCA Recording HCA

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    Erstellt: 14.07.08   #2
    Nicht verwunderlich - es gibt keines!

    Ja, 32bit "aufnehmen" bedeutet lediglich ein paar Nullen anzuhängen. Ist in der Regel auch nicht notwendig, weil das der Mixbus deines Sequencers das ohnehin erledigt.
     
  3. meister hubert

    meister hubert Threadersteller Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 14.07.08   #3
    nein 32 bit heißt auch, dass das signal nicht übersteuert werden kann. außerdem gehts mir um die "paar nullen". das sind übrigens über 4 milliarden nullen mehr ;)
     
  4. pico

    pico HCA-Recording Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 14.07.08   #4
    hihi - den AD-Wandler würd ich gerne mal sehen, der mit Kommastellen geschweige denn Gleitkomma arbeitet.
    Also das LSB ist dann nicht 1 oder 0 sondern 0,345 - schöner logischer Zustand - dann kommt endlich mein Perhaps-Gatter zum Einsatz :D

    schau mal dahin -> http://de.wikipedia.org/wiki/Analog-Digital-Umsetzer
    bei Delta-Sigma Wandler

    PS und es sind 'nur' 8 Nullen :)
     
  5. kb1

    kb1 HCA Recording HCA

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    Erstellt: 14.07.08   #5
    Aber es sind trotzdem nur Nullen (und auch keine 4milliarden); sofern man damit also nichts weiteres anstellt macht es keinen Unterschied, ob sie da sind oder auch nicht.

    EDIT: Und nein, mit einem übersteuerungsfesten A/D-Wandler kann ich leider auch nicht dienen ;)
     
  6. paulsn

    paulsn Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 14.07.08   #6
    aua 1-bit technik is ein harter brocken. prinzipiell handelt es sich dabei aber um ein komplett anderes prinzip, als bei den herkömmlichen delta-sigma wandlern, nämlich pulsweitenmodulation. was genau da passiert kann ich dir unmöglich erklären, weil ichs einfach selber noch nicht 100%ig gecheckt hab. prinzipiell geht es aber um integrale und sinusförmige näherungswerte. das is aber schon derbstes mathe-studium, da kann ich mit meinem simplen abi auch nicht mithalten...

    was das ganze aus tontechnischer sicht bringt kann ich aber sehr wohl sagen: aufnahmeseitig is die technik eigentlich schon ausgestorben, bevor sie überhaupt aufgekommen ist. was ich aber sehr sehr sehr genieße, sind PWM-endstufen (klasse D endstufen, digital-endstufen, etc)... hier allerdings auch weniger wegen den klanglichen eigenschaften, sondern mehr wegen des gewichts. mein amprack wiegt statt ehemaligen 114kilo nur noch knapp 30 und es gibts kein abschalten wegen überhitzung mehr...
     
  7. ars ultima

    ars ultima HCA Recording HCA

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    Erstellt: 14.07.08   #7
    Also eigentlich ist es eher so, dass delta-sigma-Wandler eben 1Bit-Wandler sind. Und eigentlich alle Wandler sind heutztage DeltaSigma-Wandler, das Signal wird anschließend in PCM umgewandelt.
     
  8. morry

    morry Mod Emeritus Ex-Moderator HFU

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    Erstellt: 14.07.08   #8
    Das Prinzip 1Bit-Wandler:
    Du schickst dein Audiosignal in einen Vergleicher (Comparator). Dieser vergleicht das Audiosignal mit dem zuvor anliegenden Wert. Wird das Signal größer, schickt der Vergleicher am Ausgang eine digitale 1 raus. Wird das Signal kleiner, schickt der Vergleicher am Ausgang eine 0 raus. Das ist das Delta im Delta-Sigma-Wandler. Delta steht in der Mathematik immer für eine Änderung, in dem Fall also die Änderung der Spannung des Eingangssignales.
    Durch diesen Vergleicher hat man schon eine A-D-Wandlung vorgenommen, nämlich das analoge Eingangssignal in eine Folge aus Bits (Einser oder Nuller) zerlegt.
    Das sieht stilisiert z.B. so aus:
    ----_-_-_---____
    Der Unterstrich steht für eine Null, der Bindestrich für eine Eins. Und fertig ist das digitale Signal.

    Jetzt kommt man zum Problem, aus dem Ding wieder was analoges zu machen.
    Sigma steht für eine Summation. Das bedeutet, dass man in einem bestimmten Bereich die Einser und die Nuller zählt.
    Nehmen wir als Bereich mal 4 Bit in unserem Beispiel ----_-_-_---____.
    In den ersten 4 Bit ---- zählt man 4 Einser. Das heißt, dass das Audiosignal immer größer als das zuvor anliegende Signal war, d.h. die Spannungskurve dauerhaft ansteigend war (und zwar bis zum Spannungsmaximum)
    In den zweiten 4 Bit _-_- ist die Anzahl der Nullen und Einser gleich, nämlich 2. Das heißt ja, das das Signal immer abwechselnd gleichmäßig (periodisch) größer und kleiner wurde. Also sich im Durchschnitt nicht geändert hat. Die Spannungskurve ist konstant geblieben (Gleichspannung).
    In den dritten 4 Bit ---_ gibts 3 Einser und 1 Nuller. Das heißt, dass die Spannungskurve zwar gestiegen ist, aber nicht so hoch aufs Spannungsmaximum wie bei den ersten 4 Bit. Am Schluss knickt die Spannungskurve quasi wieder ab.
    Und in den letzten 4 Bit - ist ja klar - sind 4 Nuller - heißt: Spannungskurve fällt kontinuierlich.

    Aus der Folge der Bits kann man ableiten, wie hoch die Spannungskurve an einem bestimmten Punkt steigt. Joa, und damit kann man ein digitales Signal wieder in ein analoges Signal wandeln.
    Und zwar versieht man einen gegen Masse geschalteten Kondensator mit einer "positiven und negativen Spannungseinspritzung". Klingt komisch, ist aber so. :D Das ist die direkte Übersetzung aus dem Englischen. Wenn ne Eins kommt, wir positive Spannung in den Kondensator "gespritzt", wenn ne Null kommt, eben negative.
    Wenn viele Einsen kommen, lädt sich der Kondensator durch die pos. Spannung im Laufe der Zeit (d.h. mit steigender Zahl der Einser) auf die maximal mögliche Spannung auf. Kommt ein Nuller, kommt auch negative Spannung und die Gesamtspannung über dem Kondensator wird wieder kleiner.
    Die Gesamtspannung über dem Kondensator kann man dann in einen Verstärker und zu einem Lautsprecher leiten und - e voila - da ist das Signal.

    Warum sind 5600kHz Samplingrate möglich?
    Joa, es ist doch in Zeiten von Hochgeschwindigkeitshalbleitern kein Problem, den Vergleicher mit einer so hohen Frequenz zu betreiben. Und da nur ein Bit pro Sample an Speicher benötigt wird, ist das ganze trotzdem noch mit relativ wenig Speicherbedarf verbunden.

    That's it. ;)

    Viele Grüße
    Moritz
     
  9. topo

    topo HCA Recording Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 14.07.08   #9
    so....und wer erklärt jetzt Meister Hubert was 32Bit float ist?

    Ich gehe jetzt ins Bett;)


    Topo :cool:
     
  10. pico

    pico HCA-Recording Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 15.07.08   #10
    dieser 1-Bit Wandler steckt übrigens in jedem CD-Spieler, hier kommen ja auch die Bits (Pits) schön der Reihe nach von der Scheibe und nicht 16-Bit gleichzeitig.
    Damit da aber dennoch ein reproduzierbares Signal entsteht, ist es noch wichtig zu erwähnen, dass die Geschwindigkeit mit der die Bits an den Wandler geschickt werden natürlich synchronisiert sein muß - unsere Abtastfrequenz. Nun werden immer eine bestimmte Anzahl an Bits zu einem Block zusammen gefasst und wir erhalten die Bitbreite z.B. 16-Bit. Das ist wichtig, da man den Kondensator nur bis zu einer bestimmten Spannung aufladen kann - also nach einer gewissen Zahl Einsen ist das Maximum erreicht. Die Samplerate - bei CD's 44,1KHz - ergibt sich dann aus der Abtastfrequenz und der Bit-Breite. Außerdem befinden sich auf der CD noch zusätzliche Bits für den Kopierschutz und für Frequenzkorrektur (Subcode-Bit), die aber von dem Wandler nicht 'gesehen' werden.

    Das mit dem Float - ist eigentlich recht einfach erklärt. Bei der Wandlung hat es gar keine Funktion bzw. ist überhaupt nicht möglich, wie ich oben schon Scherzhaft geschrieben habe. Der Vorteil von Fließkomma Operationen ist bei der Anwendung von Filtern und Effekten zu sehen - hier wird ja letztendlich 'nur' gerechnet und da ist es halt wesentlich genauer, wenn ich bei einer Rechnung auch die Nachkommastellen berücksichte z.B.
    ohne Nachkommastelle 10/3=3
    mit Nachkommastelle 10/3=3,3333333'

    für die DA-Wandlung muss hier natürlich wieder auf Integerwerte gerundet werden.
     
  11. meister hubert

    meister hubert Threadersteller Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 15.07.08   #11
    cool, fragt sich jetzt noch ob es sinnvoll ist^^

    und das mit dem 32 bit float... ich weis nur das, was ich gelesen habe^^ und da stand, dass da das signal nicht übersteuer bar ist^^ und dass das nullenverhältnis exponentiel zu den bit stegt. irgendwie bei 16 bit =2^16 und bei 32 halt 2^32

    wenn das falsch ist, kann ich nix dafür :D
     
  12. kb1

    kb1 HCA Recording HCA

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    Erstellt: 15.07.08   #12
    32bit float und übersteuern usw... und überhaupt:
    Ja, das ist schon richtig, aber:
    Du kannst keine 32bit float Datei aufnehmen. Du kannst zwar (zB bei VocalAufnahmen) in eine 32bit-Datei schreiben, aber die Wandlung erfolgt dennoch mit 24bit.

    Bei der Aufnahme sind also Übersteuerungen so oder so möglich.

    Bei der Bearbeitung innerhalb des Sequencers ist eine Übersteuerung meist [ (EDIT: ) generell ] nicht möglich, die arbeiten intern nämlich ohnehin mit 48 oder 32fp. Also ist es egal, ob du den Mixbus mit 32, 24, 16, oder auch 8bit fütterst, der bastelt sich das sowieso auf zB 32bit float rauf.
     
  13. pico

    pico HCA-Recording Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 15.07.08   #13
    das wird zwar gerne geschrieben, ist aber eigentlich Falsch. Das einzige, was nicht passiert, ist das durch Rundungsfehler bei den oben genannten Berechnungen eine 'Übersteuerung' entsteht.

    Bei 32Bit sind halt wesentlich mehr Stufen in einer Signalkurve darstellbar und damit ist der Kurvenverlauf wesentlich präziser. Das hat allerdings keinen Einfluss auf den max. Pegel, der bleibt zwischen 0 und Umax - also der maximalen Spannung, die durch den DA-Wandler erzeugt werden kann bzw. bei der AD-Wandlung sind es dann bei maximaler Ansteuerung anstatt 24 Einsen dann 32 Einsen die da digital raus kommen und alles was darüber hinausgeht wird abgeschnitten ergo es Clippt.

    Ich vergleich das mal mit den Farben auf dem Bildschirm - bei 16Bit gibts 65535 Farbabstufungen und bei 24 oder 32 Bit halt entsprechend mehr Abstufungen, aber der Darstellbare Farbraum wird dadurch nicht größer.

    Das mit den 8 Nullen bezog sich mehr auf die Digitale Darstellung - da sind halt bei 32-Bit 8 Bit mehr gegenüber 24-Bit.

    Beispiel halber Pegel bei
    24 Bit = 1111.1111 1111.0000 0000.0000
    32 Bit = 1111.1111 1111.0000 0000.0000 0000.0000 das sind die 256 Feinabstufungen mehr bei jedem Schritt
    also werden nach der AD-Wandlung hinten einfach 8 Nullen angehängt.

    alles Klar nu ?

    Edit - ah, heut bin ich wieder zu lamsam ;)
     
  14. Nerezza

    Nerezza Mod Emeritus Ex-Moderator HFU

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    Erstellt: 15.07.08   #14
    Das stimmt leider nicht ganz. Mit acht bit kann man 256 Zustände darstellen, aber mit 24 nicht 3*256 und mit 32 nicht 4*256 sondern:

    24 bit: 16.777.216 (2^24)
    32 bit: 4.295 *10^9 (2^32)

    also mehr als vier Millarden Zustände mehr als mit 24 bit.

    Das liegt daran, dass jedes zusätzliche bit die Zahl der darstellbaren Zustände verdoppelt!
    Also

    1 bit = zwei Zustäne (0 und 1)
    2 bit = vier Zustände (00 01 10 und 11)
    3 bit = acht Zustände (000 001 010 011 100 101 110 111)

    usw.

    Grüße
    Nerezza
     
  15. pico

    pico HCA-Recording Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 15.07.08   #15
    doch stimmt schon ;)

    24 Bit = 16.777.216 OK
    32 Bit = 16.777.216 * 256 = jaaa 4,2949673 10^9 also doch das gleiche :)

    also wird jede der 24-Bit Einzel-Stufen in 256 Stufen zerteilt - so werden die 24 Bit einfach 8 mal nach links geschoben und dabei entstehen die 8 LSB 0-Bits.

    PS - hab das Bit-Schieben bis zur Vergasung getrieben, als ich früher noch in reinem Assembler programmiert habe ;)
     
  16. kb1

    kb1 HCA Recording HCA

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    Erstellt: 15.07.08   #16
    aber bitte jetzt nicht integer und float durcheinanderwürfeln
    (bezüglich clippingfestigkeit und ähnlichem)
     
  17. Nerezza

    Nerezza Mod Emeritus Ex-Moderator HFU

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    Erstellt: 15.07.08   #17
    Ah, ok. Ich hatte das falsch gelesen und dachte Du meinst es wäre insgesamt 256 Stufen mehr :o

    Grüße
    Nerezza
     
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