wie arbeitet ein digital summing bus?

[JTee]

hey leute,

ich bin grad dabei einen kleinen synthesizer zu programmieren und hänge ein wenig an der stelle mehrere signale zu mischen. zum einen möchte ich pro angeschlagenen ton gern mehrere signale (zB von verschiedenen oszillatoren) mischen. zum anderen stehe ich natürlich vor der überlegung ob der synth polyphon wird, was bedeutet, dass ich mehrere töne irgendwie mischen muss.
was also her muss ist die architektur eines digitalen summierers. mein problem ist jetzt, dass das signal natürlich unheimlich schnell übersteuert wenn ich mit den eingangssignalen schon die gesamte bitbreite ausnutze. will ich allerdings zB pro ton 3 oszillatoren mischen und dann werden 8 töne gleichzeitig gespielt, müssen die eingangssignale unheimlich leise sein, damit nichts übersteuert. wird dann nur ein ton gespielt hört man nicht mehr besonders viel (die amplitude kann dann ja 1/8 der gesamten bandbreite nicht überschreiten).
hat irgendjemand ne ahnung wie professionelle digitale klangerzeuger das bewerkstelligen?

ich habe dazu in logic mit dem exs24 und nem piano-preset ein wenig rumgespielt. lasse ich da nur einen ton maximal anschlagen, ist der ausschlag in dem kanal nicht besonders hoch, aber der ton gut hörbar. lasse ich mehrere töne gleichzeitig maximal anschlagen, übersteuert der kanal irgendwann, was ich allerdings zunächst nicht höre, sondern nur am kanal sehe.
kann es sein, dass komplexere klänge beim summieren ohnehin erst viel später hörbar übersteuern und ich den effekt deswegen bei simplen sinusschwingungen einfach viel schneller wahrnehme? mit anderen worten: ist ein gewisser grad an übersteuerung bei digitalen summieren zu tolerieren, da das sowieso nicht wahrgenommen wird? oder muss ich wirklich alle eingangspegel soweit anpassen, dass garnichts übersteuern kann? (also bei 8-stimmig polyphon und 3 oszillatoren pro ton jeden oszillator effektiv durch 24 teilen)... oder arbeiten digitale klangerzeuger intern noch irgendwie ausgefuchster??.. vllcht mit einer art kompressor??

ich hoffe irgendjemand hier kann mir weiterhelfen, aber ein programmiererforum schien mir irgendwie noch unangebrachter

wenn irgendwer irgendwelche fachliteratur zu dem thema kennt wäre mir auch schon sehr geholfen.

mfg
JTee

 

[cx01]

Ich gehe davon aus, dass die meisten Plugins bei polyphoner Benutzung die Signale einfach addieren, also nichts irgendwie teilen. Wenn du 5 verschiedene Tonhöhen mischst, haben die ja eh alle unterschiedliche Frequenzbereiche, sodass es net so schnell übersteuern sollte.

Was genau meinst du mit "Eingangssignale"? In meiner Vorstellung hat ein Synthesizer keine Eingänge, evtl. verstehe ich dich also auch falsch.

 

[JTee]

mit eingangssignalen meinte ich die signale die zu einem gesamtsignal zusammengemischt werden sollen im summierer.

wenn ich jetzt ganz konkret 2 oktavversetzte sinus-signale mische (zB 440Hz und 880Hz), die beide zwischen den maximalen werten von angenommen 1 und -1 schwingen und ich beide addiere, bekomme ich schon amplituden von über 1,5....

 

[cx01]

Achso. Sinus Signale sind natürlich dann auch ein besonderer Fall. Glaub bei realistischeren Signalen ist die Change geringer, dass sich da Frequenzanteile derart überschneiden.
Kann natürlich trotzdem passieren, dass bei mehreren Tönen das Signal übersteuert, aber ich würde von einem Plugin nicht erwarten, dass es irgendwie die Signale komprimiert oder so. Fände es eher störend. Der Nutzer kann ja selbst entscheiden, wie er das Plugin in seinen Mix einbaut.

 

[pico]

die Pegel aller Signale auf einem Punkt der Zeitachse werden summiert - deshalb heißt das ja auch Summe
Und um solche Peaks zu vermeiden, bearbeitet man ja die einzelnen Spuren mit EQ, damit genau das nicht so häufig passiert und man auf einen höheren Summenpegel kommt - bis hin, dass man mit einem Gate per Sidechain z.B. auf der Bassdrum dann den Compressor des (E-)Basses steuert - also so, dass der Pegel des Basses beim Schlag auf die Bassdrum abgesenkt wird.

 

[dkreutz]

hat irgendjemand ne ahnung wie professionelle digitale klangerzeuger das bewerkstelligen?

Indem sie intern mit 32 (oder sogar noch mehr) Bit Auflösung rechnen.

 

[JTee]

vielen dank erstmal für die antworten

also werden die signale einfach stumpf summiert?.. ich muss also effektiv aufpassen dass meine einzelnen signale keine zu großen amplituden haben damit sich nicht zu viele konstruktive überlagerungen ergeben und das signal hörbar übersteuert? wobei die übersteuerung bei komplexeren signalen erst viel später auftritt richtig?

Warum das signal bei 32bit nicht so schnell übersteuert verstehe ich allerdings nicht. mein programm arbeitet intern mit 32bit.. oder wahlweise auch mit 64, das ergibt technisch aber nur einen unterschied für kleine werte, nicht für große. der maximalpegel bleibt gleich.

mfg
jtee

 

[cx01]

Man benutzt üblicherweise Fließkommazahlen, welche nicht "übersteuern" können. Ich zitiere mal das VST SDK: "Audio data processed by VST Plug-Ins is 32 bit (single precision) and optionally 64 bit (double precision) floating-point data. The default used range is from -1.0 to +1.0 inclusive [-1.0, +1.0] (where 1.0 corresponds to 0dB, 0.5 to -6dB and 0.0 to -oodB). Note that an effect could generate values above this range."

 

[JTee]

aber wieso können fließkommazahlen nicht übersteuern?.. wenn ich 8 gleichzeitig gespielte noten mische kan es doch durchaus zu konstruktiven überlagerungen kommen an denen der wert 1.0 berschritten wird, wenn die einzelnen signale 0.125 überschreiten, was ja dan eine übersteuerung wäre...

 

[cx01]

Ja es kann durchaus passieren, dass dein Plugin Werte ausgibt, die größer 1 sind. Das ist aber bei Fließkommazahlen ja kein Problem wie bei Integers, welche dann plötzlich negativ werden. Der Nutzer kann einfach einen Limiter reinschalten, um das Signal wieder leiser zu machen und erleidet dabei keine Verzerrungen oder sowas.
In anderen Worten: Der Pegel, den du ausgibst, ist im Grunde genommen egal, da der Nutzer ihn verlustfrei anpassen kann. Daher würde ich mir da auch keine großen Gedanken machen, sondern erstmal den Synth fertig entwickeln

 

[JTee]

ok ich glaube jetzt habe ich so langsam verstanden wie und wieso das funktioniert.

vielen dank für die nette hilfe an euch alle