Abtastfrequenz - nein, nicht was du denkst!

[HardManni]

Hallo,

gleich vorweg, ich möchte hier nicht direkt über den Sinn und Unsinn verschiedener Abtastfrequenzen debattieren.
Es geht mir um ein vernünftiges Verständnis zweier beobachteter Fakten, zumindest wie sie in der Öffentlichkeit artikuliert werden.

1. Die Abtastrate ist die digitale Verarbeitung eines analogen oder digitalen Signals um den Faktor n in khz/s.

2. Die Abtastrate erweitert das verarbeitete, und wiedergegebene Frequenzspektrum eines Signals um proportional denselben Faktor (die kontroverse Seite der Medaille).


Die Fragen die sich da bei mir stellen sind, warum wird Das Frequenzspektrum überhaupt in den Ultraschallbereich erweitert?
Warum geht mit der festgelegten Abtastrate automatisch eine Erweiterung des Spektrums in den Ultraschallbereich einher, wenn das aus der Wortschöpfung garnicht direkt hervorgeht?
Aus dem begriff Abtastfrequenz/Abtastrate, ergibt sich für mich logisch zunächst nur der erste Punkt.

Bitte nur fundierte Aussagen, aber auch nur soviel trockene Technik wie nötig.

Danke

 

[klaatu]

Falls du mit "Abtastfrequenz" die Abtastrate meinst (die nicht mit kHz/s sondern einfach mit Hz oder kHz einhergeht), solltest du einfach mal nach Abtasttheorem suchen, da sind die Zusammenhänge zwischen Abtastrate und abbildbarer Frequenz beschrieben.

 

[netstalker]

Erst mal: Die Abtastrate ist immer die "Häufigkeit", mit der ein analoges Signal (digital macht hier keinen Sinn) innerhalb einer Zeiteinheit "gemessen" wird, um einen digitalen "Wert" zu erzeugen.
Die Abtastrate wird in kHz (kiloHertz) gemessen bzw. angegeben, 1 Hertz entspricht 1 Mal pro Sekunde (somit macht eine Angabe von kHz/s keinerlei Sinn).

Da ist sehr viel "trockene Technik" - hier spielt vor allem die Nyquist-Frequenz eine Rolle (bei Interesse mal Googeln)
Die Abtastrate sollte der Theorie nach mindestens das doppelte der maximal zu übertragenden Frequenz sein - bei CDs ist sie auf 44,1kHz festgelegt, somit wäre die höchste zu übertragende Frequenz 22,05kHz.
Störende Frequenzanteile, die oberhalt dieser maximalen Frequenz liegen, müssen durch Filter (=>Aliasing-Filter - ein Tiefpass) unterdrückt werden, um "Störungen" zu unterdrücken die durch diesen Aliasing-Effekt entstehen. Am ehesten könnte man Aliasing an einem Bild beschreiben, bei dem durch übereinanderlegen verschiedener Filtergitter ein Moiree auftritt (ich hoffe, ich drücke mich einigermassen verständlich aus).

 

[HardManni]

Erst mal: Die Abtastrate ist immer die "Häufigkeit", mit der ein analoges Signal (digital macht hier keinen Sinn) innerhalb einer Zeiteinheit "gemessen" wird, um einen digitalen "Wert" zu erzeugen.

Ok, das heißt also, wenn ich z.B. eine Snare mit 96khz Abtastrate AD-wandle und speichere (ist ja danach ein digitales Signal), ist es faktisch egal welche Abtastrate ich in meiner DAW einstelle, um das wieder zu geben, ohne dass es irendeine Wirkung auf Qualität hat? (Ich gehe hier von einer mindest Abtastrate von 44.1khz aus)

Die Abtastrate sollte der Theorie nach mindestens das doppelte der maximal zu übertragenden Frequenz sein - bei CDs ist sie auf 44,1kHz festgelegt, somit wäre die höchste zu übertragende Frequenz 22,05kHz.
Störende Frequenzanteile, die oberhalt dieser maximalen Frequenz liegen, müssen durch Filter (=>Aliasing-Filter - ein Tiefpass) unterdrückt werden, um "Störungen" zu unterdrücken die durch diesen Aliasing-Effekt entstehen. Am ehesten könnte man Aliasing an einem Bild beschreiben, bei dem durch übereinanderlegen verschiedener Filtergitter ein Moiree auftritt (ich hoffe, ich drücke mich einigermassen verständlich aus).

Gut, was Aliasing und "Antialiasing" ist, hab ich in diesem Zusammenhang jetzt auch verstanden.

Was heißt hier "übertragende Frequenz", wiedergegebene Frequenz? Also das, was bei mir ankommt?

 

[netstalker]

Also das, was bei mir ankommt?

Das was bei dir ankommt: ja. Ob du das noch hörst ist eine andere Frage - es ist ganz einfach ein Standard z.B. für CD 44,1kHz, für Videobearbeitungen 48kHz.

ist es faktisch egal welche Abtastrate ich in meiner DAW einstelle

Das was du in deiner DAW einstellt, dient der Bearbeitung und muss der Aufnahme(A/D-Wandlung) entsprechen. Wie du das für die Ausgabe wandelst ist dann deine Entscheidung.

 

[HardManni]

Das was du in deiner DAW einstellt, dient der Bearbeitung und muss der Aufnahme(A/D-Wandlung) entsprechen. Wie du das für die Ausgabe wandelst ist dann deine Entscheidung.

Ja das ist mir klar . Ich meine nur, wenn ich ein Sample auf meinem PC mit 96khz in meine DAW, wo ich nur 41khz eingestellt habe einbinde, das irgendeinen Einfluss auf die Qualität des Samples hat.

Was ist eigentlich, die noch sinnvollste Abtastrate um etwas auf zu nehmen, denn es gilt doch eigentlich faktisch: Je mehr verarbeitet wird, desto näher ist das digitale Signal am Original.

 

[netstalker]

Die DAW , die 41 kHz macht möcht ich sehen...
Ansonsten:
Ich habs oben schon erwähnt - so wie es gesampelt wurde, sollte man es auch bearbeiten.
Die Abtastrate bei Audio entspricht in etwa dem, was man bei digitalen Bildern mit der Auflösung bezeichnet.
Ich behaupte mal, dass die 44,1 kHz der CD-Qualität durchaus selbst für den Profi-Bereich genug sind.

 

[HardManni]

Ja 41.1kHz mein ich ja...

Ok, alles klar soweit, vielen Dank.

 

[exoslime]

Ich meine nur, wenn ich ein Sample auf meinem PC mit 96khz in meine DAW, wo ich nur 41khz eingestellt habe einbinde, das irgendeinen Einfluss auf die Qualität des Samples hat.

spielst du das Sample in einem Sampler Plugin (zb NI Battery, Kontakt, etc) ab, oder lädst du die Audiodatei einfach als reguläre Spur in dein Projekt?
Wenn du nämlich eine 96khz Audio-datei in ein 44.1khz Projekt importierst, fragt dich normalerweise deine DAW, ob sie diese in deine eingestellte Projektsamplerate konvertieren soll (in diesem Fall 44.1khz), verneint man dies und importiert die Datei trotzdem, wird sie in der falschen Geschwindigkeit dann wiedergegeben.
Insofern spielt es schon eine Rolle
Wenn du mit einem Sampler Plugin arbeiten solltest was ja gerade bei einem Snare Sample naheliegen würde, kommt es aufs jeweilige Plugin und deren Einstellungen an was damit gemacht wird, aber dieses Plugin wird auch nur den Sound in der jeweiligen Projektsamplerate ausgeben, die Frage ist nur, was macht es (selbstständig automatisch, oder manuell) mit Samples die dieser nicht entsprechen?

 

[HardManni]

spielst du das Sample in einem Sampler Plugin (zb NI Battery, Kontakt, etc) ab, oder lädst du die Audiodatei einfach als reguläre Spur in dein Projekt?
Wenn du nämlich eine 96khz Audio-datei in ein 44.1khz Projekt importierst, fragt dich normalerweise deine DAW, ob sie diese in deine eingestellte Projektsamplerate konvertieren soll (in diesem Fall 44.1khz), verneint man dies und importiert die Datei trotzdem, wird sie in der falschen Geschwindigkeit dann wiedergegeben.
Insofern spielt es schon eine Rolle

Aha, ja soetwas habe ich mir schon gedacht, ich wollte jetzt nur nicht direkt darauf eingehen. Ich habe nämlich das Problem in der Tat schonmal bei Samplitude in Zusammenhang mit Kontakt gehabt, wusste aber damals nicht woran das lag. Ich meine mich entsinnen zu können, dass bei Kontakt sogar eingestellt war, dass es die Host-Abtastrate übernehmen soll, es das aber aus irgendeinem Grund nicht tat (kann sein dass da irgendwelche Einstellungen bei Samplitude für verantwortlich waren).

Naja, aber vielen Dank nochmal für die Erklärung.

 

[Signalschwarz]

Dr.Hau hat mal erklärt, dass "Wandlung" der falsche Begriff ist und es "Umsetzung" heißen muss, denn analoge Spannung und digitaler Datenstrom haben im Grunde nichts gemein.

So kann man als Beispiel Geld in verschiedenen Währung wandeln, Euro in US-Dollar in Yen usw. oder man kann es in eine Ware oder eine Dienstleistung umsetzen.
--- Beiträge wurden zusammengefasst ---
Früher wurde auch kc für kilocycles und cps für cycles per second an Stelle von Hertz/Kilohertz verwendet.

 

[HardManni]

Ja, den Begriff Umsetzung habe ich heute auch in dem "Handbuch der Audiotechnik" von Stefan Weinzierl & Co. gelesen. Ich glaube, das ist aber wirklich nur ein simples Detail, denn es ist ja schließlich auch der Wandler und nicht der Umsetzer.

 

[Signalschwarz]

Nicht wirklich, denn es heißt korrekt auch Umsetzer.

 

[HardManni]

Das wird dort allerdings nicht erwähnt ebenso nicht von den Herstellern .

 

[Signalschwarz]

Naja, nur weil es die Meisten falsch machen, wird es dadurch nicht richtig, oder?

 

[LoboMix]

Bei den Herstellern heißen diese Chips ADC = Analog-Digital-Converter. Converter lässt sich nun wieder als "Wandler" oder "Umsetzer" ins Deutsche übersetzen laut den Wörterbüchern.
Ist also wohl beides richtig. Mit dem deutschen Wort "Konverter" wird man auch nichts falsch machen.

In kHz werden die Abtastfrequenzen im übrigen nur bei ADC´s für Audiozwecke angegeben, was einleuchtend ist, da die Audio-Frequenzen ebenfalls in Hz und kHz angegeben werden. Da ist die Korrelation der Abtastfrequenz zur Nyquist-Frequenz und damit der höchsten darstellbaren Audio-Frequenz (= 1/2*Abtastrate bzw. zur Vermeidung von Aliasing in der praktischen Anwendung knapp darunter) für den Audio-Anwender sofort einleuchtend.
Ansonsten wird die Abtastrate bei ADC´s in Samples/Sekunde angegeben. Ein Wandler mit 44,1 kHz Abtastfrequenz hat demnach 44,1 kSa/s.

Im Messgerätebereich sind erheblich höhere Abtastraten üblich, weshalb die Angabe in Samples/Sekunde sinnvoller ist. 100 MSa/s (= 100 Megasamples/Sekunde) sind da wenig, Kiloherz-Frequenzen spielen da gar kein Rolle. Die "Volksoszilloskope" der Rigol DS1000Z-Serie und vergleichbare haben heute typischerweise ADC´s mit einer Abtastrate vom 1 GSa/s (= 1 Gigasample/Sekunde = 1.000.000 = 1 GHz Samples/Sekunde) und erreichen damit Bandbreiten bis zu 100 MHz und mehr.

Möglicherweise sind dem TE solche Angaben mal begegnet, was die Ursache für die irrtümliche Angabe "kHz/s" sein könnte.

@HardManni, ich nehme an, Du kennst den "Klassiker" zu dem von Dir angesprochenen Thema noch nicht, deshalb möchte ich Dir dieses überaus lehrreiche Video von Monty Montgomery wärmstens empfehlen:

 

[HardManni]

In kHz werden die Abtastfrequenzen im übrigen nur bei ADC´s für Audiozwecke angegeben, was einleuchtend ist, da die Audio-Frequenzen ebenfalls in Hz und kHz angegeben werden. Da ist die Korrelation der Abtastfrequenz zur Nyquist-Frequenz und damit der höchsten darstellbaren Audio-Frequenz (= 1/2*Abtastrate bzw. zur Vermeidung von Aliasing in der praktischen Anwendung knapp darunter) für den Audio-Anwender sofort einleuchtend.
Ansonsten wird die Abtastrate bei ADC´s in Samples/Sekunde angegeben. Ein Wandler mit 44,1 kHz Abtastfrequenz hat demnach 44,1 kSa/s.

Danke. Das war absolut genau das, was mich verwirrt hat. Dass nämlich immer, wenn von Abtastfrequenz/Abtastrate die Rede ist, von Hz/kHz gesprochen wird, wenn doch das, was aus dem Wortlaut
hervorgeht, das Verarbeiten von Samples in einer bestimmten Frequenz/Rate pro Sekunde ist. Da hat mir die Einheit kSa/s sehr geholfen.

Danke!

 

[Novik]

Die SI Einheit Hz ist per Definition schon auf eine Sekunde bezogen. Deswegen ist die zusätzliche Angabe /s nicht nur überflüssig sondern sogar falsch.

 

[HardManni]

Ja, das hatte ich im Nachhinein auch festgestellt, dass das Blödsinn ist, weil Hz ja die Sekunde schon beinhaltet. Da habe ich was auf dem Schlauch gestanden. Dieser Begriff im Zusammenhang mit dem was immer artikuliert wird, hat mich einfach verwirrt.