Samplerate: Viel hilft viel?

Zapfenfahrer

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Hallo liebe Leute,

seit einiger Zeit mache ich wieder etwas Recording. Im wesentlichen nehme ich Gitarrenspuren auf, momentan nutze ich Reaper und als Gitarreneffekt "Amped Roots Free" von ML Sound. Damit bin ich auch sehr zufrieden.

Vor XX Jahren in den Anfängen mit DAW habe ich Cubase VST am Mac genutzt und dort mit 16bit - 44,1khz gearbeitet. Dann Jahre später irgendwann mit Garageband rumgespielt. Dort auch mit 16bit 44,1khz.

Später habe ich ein Behringer U-Phoria UMC204HD gekauft und das auch mit Garageband genutzt. Dort wurde es zunächst mit 24bit angesteuert. Da mein Mac jedoch ziemlich alt ist, habe ich das auf 16bit umgestellt um CPU-Leistung zu sparen. Und einen Unterschied habe ich nicht gehört.

Nun nutze ich seit einer Weile halt Reaper mit dem U-Phoria, welches auch viel mehr kann. Habe mich eigentlich gar nicht tiefgehend damit beschäftigt, sondern einfach angeschlossen und los gings. Dabei habe ich mit 48khz Samplerate gearbeitet, nicht wissentlich eingestellt, war einfach so.

Aufnehme tue ich nun auf einem etwas älteren Thinkpad X240 i7, was nur fürs Aufnehmen gekauft wurde.

Lohnt sich mehr als 16bit Aufnahme? Lohnt sich mehr als 44,1khz Samplerate?
Technisch ist es mir klar, das 24bit mehr "Spielraum" bietet, aber hat es im Endergebnis irgendein hörbaren Vorteil? Das gleiche gilt für 44,1khz - 192khz.

Aufnehmen tue ich Metal-artiges Zeug. Keine GBytes an Samplelibraries nötig. Nur Drums, Gitarren und mal ein Bass.

Sorry falls diese Frage schon 100x gestellt wurde.
Viele Grüße und bleibt gesund!
 
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Michi_HH

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Du schreibst es selbst schon - "bit ist wichtiger als kHz"

Ich höre zwischen 24/48 und 24/96 keinen Unterschied. Ein selbstkritischer Hörtest (Ohrenarzt) hilft einem Musiker*in ab 40 auch dabei, sowas einzuordnen. Wenn bei 12kHz Schluss ist mit dem Hören, ist das ... wohl egal. :)
Da gibts auch viele andere Meinungen. Wie relevant mein Hörvermögen für Dich ist, mag ich nicht beurteilen :)

Die 16 bit / 24 bit Unterscheidung ist deutlich relevanter. Wenn du Musik völlig ohne Dynamik machst, und alles sauber gegen 0dB aussteuerst, mag das zu vernachlässigen sein. Mit Eigenrauschen Deines Materials hast Du bei 16bit vielleicht 80dB zur Verfügung, bei 24bit sind es dann eher 120. Das würde ich nicht verschenken, ist so ungefähr der gefühlte Dynamik-Unterschied Kassette-CD.
Kostet im Vergleich zu 96 oder gar 192 kHz auch nicht arg viel mehr Festplattenplatz und Rechenleistung.
 
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Zapfenfahrer

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Technisch ist es mir klar, das 24bit mehr "Spielraum" bietet, aber hat es im Endergebnis irgendein hörbaren Vorteil? Das gleiche gilt für 44,1khz - 192khz.
Für das Endergebnis spielt das tatsächlich keine Rolle, als sog. Distributions-Format bleibt das klassische CD-Format 16 bit/44,1 kHz nach wie vor ausreichend, um jegliches Audiomaterial in bester Qualität wiederzugeben. Dass es hörbare Unterschiede bei der Wiedergabe noch höher auflösender Formate, z.B. 24 bit/ 96 kHz gibt, gehört für mich in den Bereich der Fabel. Jeder halbwegs moderne Wandler ist selbst bei 44,1 kHz zwischen 20 (und weniger) Hz und 20 kHz absolut linear. Da allenfalls Säuglinge und ganz kleine Kinder noch bis 20 kHz und sogar ein klein wenig darüber hinaus hören können, spielen die Frequenzen über 20 kHz praktisch keine Rolle. Es gibt auch kaum Instrumente, die Obertöne über 20 kHz hinaus erzeugen.
Für die Bit-Tiefe 24bit bei der Aufnahme spricht hingegen der Vorteil einen mehr als gemütlichen Headroom von mindestens 12 dB und noch mehr frei lassen zu können ohne Dynamik zu verschenken oder sich Rauschen einzufangen. Als Ausgabeformat reichen aber 16 bit wie schon gesagt. Die meisten begnügen sich ohnehin mit MP3, also einem Verlust-behafteten Ausgabeformat.
Mit Eigenrauschen Deines Materials hast Du bei 16bit vielleicht 80dB zur Verfügung, bei 24bit sind es dann eher 120
Das Eigenrauschen des Ausgangs des UMC204HD wird mit 110 dB/A angegeben, liegt also schon unter den 96 dB Dynamik des 16-bit-Formates. Das Gesamtrauschen des kompletten Signalweges ist im Datenblatt nicht angegeben, aus meiner Erfahrung mit Behringer Preamps kann ich aber sagen, dass diese Geräte auch im analogen Schaltkreis eher nicht wahrnehmbar rauschen (bei nicht zu hohem Gain bei Mikrofonen).
120 dB gesamt-Dynamikumfang über alles schaffen nur sehr, sehr gute Preamps mit sehr rauschfreien Wandlern und analogen Schaltkreisen. Die maximal darstellbaren 144 dB Dynamikumfang des 24-bit-Formats schafft kein mir bekannter Preamp, auch kein Wandler, irgendwo bei knapp 130 dB ist meiner Kenntnis nach Ende der Fahnenstange.

In einem normalen Wohnzimmer sind bestenfalls kaum mehr als 45-50 dB Dynamik über Lautsprecher reproduzierbar. Unter absoluten Top-Bedingungen mit optimiertem Abhörraum und sündhaft teurem Equipment mögen 65-70 dB erreichbar sein.
Ein großes Sinfonierorchester kommt in einem sehr guten Aufnahmeraum ohne Publikum auf gut 60 dB Dynamikumfang zwischen ppp und fff, die aber auch nur selten real erreicht werden.

Bei sorgfältigem Aussteuern und kleinem Headroom kannst du sicher und unbesorgt dein "Metal-artiges Zeugs" nach wie vor mit 16 bit aufnehmen, ich schätze, dass der Dynamikumfang eher klein ist. Kannst du einen Wert angeben? Mehr oder weniger als 10 db?

Unter gewissen Umständen machen höhere Auflösungen für die Nachbearbeitungen in der DAW Sinn, manche PlugIns liefern dann eine bessere Qualität oder vermeiden Artefakte. Da aber viele moderne PlugIns auch mit internem Oversampling arbeiten, wenn die originale Auflösung z.B. ´nur´ 44,1 oder 48 kHz ist, sollte auch dieses Problem kaum bis gar nicht auftreten.
Da Speicherplatz heute aber sehr billig ist und das 24-bit-Format den Prozessor kaum mehr belastet (im Gegensatz zu hohen Auflösungen bei der Samplerate), würde ich dir, @Zapfenfahrer, empfehlen, als Standard-Arbeitsformat 24 bit/48 kHz (ggf auch nur 44,1 kHz wenn die CD das Zielformat ist) zu wählen.
Wenn zum Schluss auf 16 bit herunter gerechnet werden soll, geht das mit "Dithering" praktisch ohne Qualitätsverlust.
 
Telefunky

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Ein Unterschied zwischen 48 und 96 khz sollte (mit halbwegs gesunden Ohren) deutlich zu hören sein, weil bei 96khz die immer (ein wenig) vorhandenen Aliasing-Artefakte in den unhörbaren Bereich jenseits von 20khz fallen.

Es hängt natürlich auch vom Material ab, ob es besonders auffällig ist.
Der Effekt lässt sich aber sehr einfach mit einem simple Soft-Synth beobachten (zB ein freier DX-7 Emulator) indem man die DAW clock von 48 auf 96 khz beim selben Preset umstellt - der Ton wirkt dann deutlich klarer und definierter.

Als Qualitätskriterium würde ich es allerdings nicht einstufen wollen - es ist nur „anders“.
Und (heute) auch nicht mehr eindeutig, weil die sogenannten besseren Synths bei fast immer internes oversampling nutzen, dh kritische Bereiche werden mit bis zu 376khz berechnet, obwohl der Systemtakt bei 48khz steht, wie @LoboMix schon erwähnt hat.
(deswegen der explizite Hinweis auf „simpler Synth“)

Wie weit man die bereits erwähnte Aussteurungsreserve von 24bit real nutzen kann, hängt von der Qualität von Vorverstärker und Wandler ab.
Praktisches Beispiel: ich nutze ein Audient ID22 nur mit dynamischen Mikrofonen und geschätzt 56 dB gain (ein Strich unter Maximum, weil danach das Rauschen überproportional ansteigt).
Messtechnisch (mit Abschlusswiderstand statt Mikro) liegt das Leerlaufrauschen mit dieser Einstellung bei -90dB.

Erhöhe ich (nach derAufnahme) den Pegel in der DAW um 18dB, ergibt das insgesamt 74db gain, wobei sich die Auflösung um 3bit reduziert (1bit steht für 6dB), was effektiv ein 21bit Datenwort „übrig lässt“.
Das Rauschen steigt logischerweise um den Verstärkungs-Faktor, aus -90dB werden -72dB, was in etwa dem (bestmöglichen) Oberflächenrauschen eines absoluten high-end Plattenspielers entspricht.

Auf diese Weise kann ich problemlos auch leise Passagen von Akustik-Gitarren mit unempfindlichen Mikrofonen quasi verlustfrei aufnehmen.
Den Fall wird es bei @Zapfenfahrer eher nicht geben und auch das Interface wird nicht so rauscharm sein... aber das ist unter‘m Strich egal, wenn die Quellen lauter sind.

Es lohnt sich aber, das eigene System mal mit ein paar Testaufnahmen zu überprüfen. Einfach ein beliebiges dynamisches Mikro unter ein Kissen legen und die Stille aufnehmen.
(die besteht aus dem Grundrauschen + Störungen von Stromversorgung und USB, was dann uU sehr deutlich auffällt...)
 
LoboMix

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Ein Unterschied zwischen 48 und 96 khz sollte (mit halbwegs gesunden Ohren) deutlich zu hören sein, weil bei 96khz die immer (ein wenig) vorhandenen Aliasing-Artefakte in den unhörbaren Bereich jenseits von 20khz fallen.
Das sollte mich bei halbwegs aktuellen Wandler-Chips wundern, wenn da wirklich noch ein Unterschied hörbar wäre. Schon sehr lange tasten die Wandler das Audiomaterial mit sehr hohen Oversampling-Frequenzen ab, was zur Folge hat, dass insbesondere die Artefakte praktisch keine Rolle mehr spielen. Bei z.B. 48 kHz Samplerate und 256-fachem Oversampling, was ein üblicher wert ist, wird das Audiomaterial faktisch mit knapp 13 MHz (Megahertz) abgetastet.
Der Effekt lässt sich aber sehr einfach mit einem simple Soft-Synth beobachten (zB ein freier DX-7 Emulator) indem man die DAW clock von 48 auf 96 khz beim selben Preset umstellt - der Ton wirkt dann deutlich klarer und definierter.
Die digitale Klangerzeugung ist nicht 1:1 vergleichbar mit der Funktion von AD-Wandlern, da z.B. bei einer Sample-basierten Klangsynthese die Ursprungs-Auflösung des Samples stark mit entscheidet. Wenn man bei der Synthese auf eine niedrigere Auflösung herunter stellt, verschlechtert sich dann auch der Klang. Es sei denn, es wird intern mit Oversampling gearbeitet, was aber eine eher neuere Entwicklung bei Synthesizern ist, wie du ja auch schreibst.

Ansonsten liegen die Werte aktueller (und auch schon bei nicht mehr ganz neuen Wandlern) unabhängig von der Auflösung/Samplerate auf praktisch demselben in der Regel sehr gutem Level, .
Hier ein Ausschnitt aus dem Datenblatt des 8-Kanal AD-Wandlers CS5386 von Cirrus Logic, der quasi der Standard-Wandler bei Behringer-Mixern u.a. ist:


Cirrus Logic_cs5368 datasheet_Ausschnitt.png

(Link zum kompletten Datenblatt: https://statics.cirrus.com/pubs/proDatasheet/CS5368_F5.pdf)

Die THD-Werte liegen praktisch gleichauf. Tatsächlich sind die Werte bei 40 kHz Bandweite (96 und 192 kHz Fs) sogar ein klein wenig schlechter als bei 20 kHz Bandweite (hier 48 kHz Fs): -102 dB vs. -105 dB.
Das hat seine Ursache darin, dass die Rauschenergie immer größer wird, je größer die Bandbreite ist, da es einfach über einen größeren Frequenzbereich rauscht. Daher haben Oszilloskope mit hohen Grenzfrequenzen seit jeher eine zuschaltbare Bandbreitenbegrenzung, um das zu untersuchende Signal (das dann natürlich innerhalb dieser Begrenzung liegen muss) rauschfreier abtasten zu können.
Ich möchte aber betonen, dass die 3 dB weniger THD+Noise bei den höheren Samplefrequenzen in der Praxis von keinerlei Relevanz sind. Sowohl -102 als auch -105 dB sind tolle Werte jenseits von ´Gut und Böse´.
 
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