Hi, überall wird ja gerne versucht aus einem Rechteck durch einfache Tiefpassfilterung ein Sinus zu machen. u.A. bei Class-D Verstärkern aber auch gerne mal in 1-Bit-DA-Wandlern. Nicht nur im Audio-Bereich sondern auch bei DDS-Signalgeneratoren. Nun macht ja so ein Tiefpass nichts anderes, als hohe Frequenzen wegzufiltern. Allerdings besteht ein Rechteck ja aus seiner Grundfrequenz und vielen Obertönen. Dank endlicher Steilheit des Analogfilters sind also immer noch Obertöne im Ausgangssignal vorhanden. Stören die je nach Anwendung nicht? Wie schauts bei Audio aus? Ich weiß wir hören nur bis 20, eher bis 16kHz aber hat das sonst irgendwelche negativen Effekte? Noch ein paar Audiofragen: Warum gibt es 48, 96 und sogar 192kHz Samplerate, wenn 44,1kHz völlig ausreichen würden? Hat das was mit der Phasenverschiebung nahe der Grenzfrequenz des Filters zu tun? lg PoWl
Ich glaube du hast da was falsch verstanden. Man filtert nicht ein Rechteck mit bspw. 5kHz Grundwelle mit einem Filter, sondern man pulsweitenmoduliert ein hochfrequentes Rechtecksignal mit bspw. 400kHz um nach anschließender Filterung aller Frequenzen größergleich 400kHz nur noch die Modulationsfrequenz drinzuhaben. Bei Audio Class-D Verstärkern liegt der Tiefpassfilter dann oft so bei 40-80kHz. Da hat man dann schon eine gute Dämpfung bei der 400kHz Rechteckträgerfrequenz.
Äh richtig danke, da stand ich grad ein wenig auf dem Schlauch!
Bei einem Faktor 10 (40kHz) hat man aber noch keine so gigantische Dämpfung.
Wenn das Rechteck in einem Signal, das ins Audiospektrum fällt, erhalten bleiben soll, dann müssen eben mehr Oberwellen übertragen werden. Ein 15 kHz Rechteck z.B. erfordet dann eben Spektralanteile bis in den MHz-Bereich. Nur: Wenn man Audio überträgt, braucht man es nicht, da das Gehör ein 15kHz-Rechteck von einem Sinus gar nicht unterscheiden kann, weil die Oberwellen für sich unhörbar sind. Der Ultraschall im Signal verbraucht nur Leistung und erwärmt die Lautsprecher. Frequenzen oberhalb der Hörgrenze hat man nur deshalb im Signal, um die Auflösung zu steigern, weil Filter diesen Frequenzen nicht mehr gut folgen und das Signal mitteln. Daher bringt eine höhere Samplerrate einfach mehr head room. Dies funktioniert vor allem dann, wenn auch die Aufnahme mit entsprechender Methodik erfolgte: Die Frequenzen oberhalb des Filters (z.B. -3dB@25kHz) werden niemals wirklich null und wirken beim Sampeln immer als alias. Wenn man diese Frequenzen aber genau mitschreibt, was bei 192kHz ja viel besser geht, als bei 44,1, dann hat man sozusagen authentische Oberwellen im Signal, die bei der späteren Rekonstruktion eben keine falschen Frequenzen sondern wieder richtige Oberwellen produzieren. Grundsätzlich könnte man das also aufnehmen, in die Luft übertragen und wäre fein raus. Aber: In der Realität wirken diese abgegebenen Oberwellen an den realen Lautsprechersystemen "schädlich". Zwar ist der Energiebeitrag aus der Leistungssicht nicht wirklch erheblich, sie produzieren aber an den nichtlinearen Kennlinien der Übertrager störende Verzerrungen, die wieder in den niederfrequenten Bereich spiegeln. Daher ist es besser, sie mit einem sauberen Filter bereits VOR der Verstärkung zu eliminieren, statt sie abzustrahlen. ************************************************************** Nur, wenn die gesamte Signalkette mit 40 oder 80kHz übertragen würde, machte es Sinn, die hohen Frequenzen beizubehalten !!! ************************************************************** Ergebnis: Man nimmt sicherheitshalber mit hoher Samplerate auf und rechnet es mit einem angepassten digitalen Filter um die 15k-18k runter, bevor man es mit 44kHz ausgibt oder auf CD bringt. Deshalb sind solche 60kHz-Aussagen wie hier auch mit Vorsicht zu geniessen: Beitrag "Re: Projekt: DDS basierter Funktionsgenerator mit AD5930"
"Dank endlicher Steilheit des Analogfilters sind also immer noch Obertöne im Ausgangssignal vorhanden." Genau deswegen die höheren Sampleraten! Sonst müsste man das Analogfilter ja noch viel steiler machen. Und das macht mehr Stress als die Samplerate zu erhöhen. Dem Hörensagen nach ist es ein Designproblem mancher CD-Player dass der Summierverstärker hinter dem DAC eher für den Arbeitsfrequenzbereich berechnet wurde als für das ganze Spektrum was da anliegt - mit dem Ergebnis dass hier und da die Slew Rate begrenzend wirkt und zu schwer nachvollziehbaren Verzerrungen bei realem Musiksignal führt.
>Designproblem mancher CD-Player Da gibt es noch ganz andere Nummern. Viele CDs werden aus Audiokopieschutz-Gründen nicht nach red book gemastert, sondern enthalten Fehlcodes, die dazu führen dass sie von vielen Programmen nicht automatisch gerippt werden können. Die minimalen Fehler wirken wie glitches im Spektrum und werden von normalen anlagen Playern weggefiltert. Bei Playern mit höherer Bandbreite aber übertragen. Jetzt muss man natürlich mal allgemein sagen, dass die gesamte Diskussion um die erhöhten Frequenzen nicht selten einen esotherischen Anklang hat, da die tatsächlichen Verzerrungen absolut nicht wahrnehmbar sind und nur bei einem Quervergleich Soll-Ist auffallen. Die minimalen Filterverzerrungen sind oft viel kleiner, als die Fehler, die durch die Wiedergabesysteme entstehen. Der Schallwandler ist das grosse Problem der Audiotechnik, sowohl was die Mikros angeht, als auch die Kopfhörer und Lautsprecher. Topmikros haben Verzerrungen von 0,1%-1% je nach Aussteuerung, aber selbst Studiolautsprecher wenigstens 2%, schon aufgrund der Trägheit der Membranen. Das ist auch der Grund, warum viele keinen Unterschied zwischen MP3 und Audio hören, wenn sie nur einen Plärrkopfhörer benutzen. WIe gesagt gilt das für das Thema Audio und Hören. "Messen" ist ein anders Thema. Daher sind Audiosystem auch nur sehr begrenzt für Messaufgaben geeignet.
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