Hi, ich hab mal eine Frage rein aus Interesse. Wenn es schon mit einem 10-Bit ADC nicht so ganz simpel ist, das Rauschen zu beseitigen, wie verhält es sich dann eigentlich im Audio-Bereich mit 16Bit oder 24Bit ADCs? Bei 2V Vollausschlag beträgt die Auflösung eines 24Bit ADCs ja gerade mal 120nV. Ein Rauschen dieser Größenordnung fängt man sich ja schon vom Anschauen ein. Ist es in vernünftig Designten Schaltungen tatsächlich gängige Praxis, auch hier das Rauschen auf wenige LSB zu reduzieren oder ist es ganz üblich, dass hier gleich mehrere Bits heftig rauschen? Wenn ja zu letzterem: Wozu nimmt man dann überhaupt 24Bit-ADCs wenn das SNR durch das Grundrauschen sowieso geschmälert wird. Könnte man dann nicht auch einfach bei 20..18..16Bit bleiben? Oder anders gefragt: In wie weit macht das Rauschen einen Teil der Auflösung des ADCs unbrauchbar? lg
@ Paul H. (powl) >ich hab mal eine Frage rein aus Interesse. Wenn es schon mit einem >10-Bit ADC nicht so ganz simpel ist, das Rauschen zu beseitigen, Wer sagt das? Selbst ein integrierter 10 Bit ADC im AVR rauscht nicht sonderlich viel, wenn die Schaltung ansatzweise was taugt. > wie >verhält es sich dann eigentlich im Audio-Bereich mit 16Bit oder 24Bit >ADCs? Jeder ADC rauscht, je höher die Bitanzahl umso mehr (relativ gesehen). >Bei 2V Vollausschlag beträgt die Auflösung eines 24Bit ADCs ja gerade >mal 120nV. Ein Rauschen dieser Größenordnung fängt man sich ja schon vom >Anschauen ein. Ist es in vernünftig Designten Schaltungen tatsächlich >gängige Praxis, auch hier das Rauschen auf wenige LSB zu reduzieren Wenn man eine SEHR gute Schaltung hat. > oder >ist es ganz üblich, dass hier gleich mehrere Bits heftig rauschen? Meistens. >Wenn ja zu letzterem: Wozu nimmt man dann überhaupt 24Bit-ADCs wenn das >SNR durch das Grundrauschen sowieso geschmälert wird. Weil Auflösung und Rauschen durch Mittelwertbildung verbessert werden können, auf Kosten der Abtastrate.
Paul H. schrieb: > Wenn ja zu letzterem: Wozu nimmt man dann überhaupt 24Bit-ADCs wenn das > SNR durch das Grundrauschen sowieso geschmälert wird. Könnte man dann > nicht auch einfach bei 20..18..16Bit bleiben? Oder anders gefragt: In > wie weit macht das Rauschen einen Teil der Auflösung des ADCs > unbrauchbar? 24bit klingt halt toller als 12bit. Das ist BWL - Verkaufs - Audiophile - Zeug. Mehr als 14 Bit konnte kaum noch jemand zeigen, dass man das in einer doppel Blindstudie hören kann.
Ich frage, weil ich demnächst mit dem STM32 ein bisschen Audio-Verarbeitung machen möchte und einschätzen möchte, ob ich mich eher nach 16-bit oder nach 24-bit ADC/DACs umschauen muss um ein qualitativ hochwertiges System zu schaffen. Jetzt wird halt mal der Aspekt Rauschen beleuchtet. Welche Angaben im Datenblatt sagen etwas darüber aus, wie sehr der vorliegende ADC zum rauschen neigt? Das SNR? Wie ist das SNR zu verstehen? Ein 24Bit-ADC hat einen Dynamikumfang von 144,5dB. Wenn der nun beispielsweise einen SNR von 100dB hat, bedeutet das, dass das Eigenrauschen des Bausteins gegenüber der Vollaussteuerung einen Pegel von -100dB hat? 100dB Dynamikumfang entsprechen jetzt z.B. nur 16,6Bit. Wie ist das zu interpretieren? Bedeutet das, dass die letzten 8 Bit einfach im Rauschen versinken?
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> ob ich mich > eher nach 16-bit oder nach 24-bit ADC/DACs umschauen muss Mir haben die 16-bit fuer Audio eigentlich immer gereicht. Gleich wird die "audiophile" Bande natuerlich darueber herziehen und was von 24-bit und mindestens 192 ksps faseln...
./. schrieb: > Mir haben die 16-bit fuer Audio eigentlich immer gereicht. als ADC ok, wenn eine Bearbeitung dazukommt schaden die zusätzlichen bits aber nicht.
>Bedeutet das, dass die letzten 8 Bit einfach im Rauschen versinken? Ganz genau. "Gute" ADC-Hersteller geben unter Umständen auch die effektiv nutzbare Auflösung eines Wandlers direkt an (siehe z.B AD7195). Dabei ist vor allem die Abtastrate und die interne Verstärkung maßgebend.
Bei den 24 Audio ADCs liegt man beim SNR oft so im Bereich eines ideal 16 Bit ADCs ggf. etwas besser, aber nicht viel. Ein bisschen hilft es das wenn man das Quatisirungsrauschen etwas unter den Wert beim 16 Bit ADC drückt. Ein Schritt von 16 Bit auf 20 Bit hätte da aber ausgereicht - beim Sigma delta DAC/ADC macht es aber kaum unterschied ob man 20 oder 24 Bit ran schreibt - der Rauschlevel und die Verzerrungen können gleich sein. Von daher konnte das Marketing halt auch 24 Bit ranschreiben. Billige 16 bit Audio ADCs/DACs sind aber auch nur so auf dem Nieau von idealen 14 Bits. Von daher ist der Schritt vom 16 Bit ADC zum 24 Bit Audio ADC schon eine Verbesserung: von Rauchen halt eher von etwa 14-15 effectiven Bits auf etwa 16-17.
Lurchi schrieb: > Von daher ist der Schritt vom 16 Bit ADC zum 24 Bit > Audio ADC schon eine Verbesserung: Audio und mehr als 16 Bit? ich hätte es gerne erklärt, 10 Bit wären 1024 Werte das entspricht rund 60 dB Dynamik, wenn ich nun die Hörschwelle bei 32 dBA lege (ruhiges Zimmer Weckerticken) und 60dB drüberlege komme ich auf 92 dBA, pro Bit 6dB mehr und irgendwo bei 112 dB nähert man sich der Schmerzgrenze oder was Nachbarn nicht mehr tolerieren und da 16 Bit -> 92 dB? Hörschwelle bei 32 dBA lege (ruhiges Zimmer Weckerticken) + 92dB ??? welcher Speaker schafft das wer will das hören? (Wacken mal ausgenommen)
> > ich hätte es gerne erklärt, 10 Bit wären 1024 Werte das entspricht rund > 60 dB Dynamik, wenn ich nun die Hörschwelle bei 32 dBA lege (ruhiges > Zimmer Weckerticken) und 60dB drüberlege komme ich auf 92 dBA, pro Bit > 6dB mehr und irgendwo bei 112 dB nähert man sich der Schmerzgrenze oder > was Nachbarn nicht mehr tolerieren und da 16 Bit -> 92 dB? > Hörschwelle bei 32 dBA lege (ruhiges Zimmer Weckerticken) + 92dB ??? > welcher Speaker schafft das wer will das hören? (Wacken mal ausgenommen) Das Problem ist aber, dass man ein extreme leises Geräusch nur noch als Rechtecksignal hören könnte. Auch beim Flüstern von Grass will man noch hohe Auflösung :)
h2o2 schrieb: > Auch beim Flüstern von Grass will man noch > hohe Auflösung :) och ich glaube da wird gerne die Dynamik komprimiert, da brauchts keine 60 oder 92 dB Am PI analog schätze ich Rauschen weil es die doofe AVR des AV Modulators im Griff hat. Der Editor versteht AVR falsch http://www.itwissen.info/definition/lexikon/automatic-gain-control-AGC-Automatische-Verstaerkungsregelung.html Ich verstehe solche Entwickler nicht wirklich, ein Audio Pegelsteller mit nachgeschalteter AVR, ohne Worte, digital ist das nicht zu ertragen, Stille, der Rauschpegel steigt, wenn der Ton kommt ist alles zu spät.
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Bis 16 Bit darf man mit der Faustformel "6 dB pro Bit" für die Dynamik rechnen. Das sind für 16 Bit 96 dB. bei 24 Bit versagt die Formel gründlich, die haben laut Datenblatt (je nach Messvorschrift) höchstens 120 dB. PS.:Grass ungleich Gras
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http://category.alldatasheet.com/index.jsp?sSearchword=24%20BIT%20ADC zum Beispiel: AD1838A 105 dB WM8738 97 dB AK5383 110 dB aber wie gesagt, je nach Messvorschrift, z.B. gewichtet nach dB(A)-Kurve
Joachim B. schrieb: > Der Editor versteht AVR falsch > ... > ein Audio Pegelsteller > mit nachgeschalteter AVR, ohne Worte, digital ist das nicht zu ertragen, Kein Wunder ein AVR ist ja auch nur ein 8-Bitter und kein 16er Schenkelklopf ;-)
Paul H. schrieb: > Wenn ja zu letzterem: Wozu nimmt man dann überhaupt 24Bit-ADCs wenn das > SNR durch das Grundrauschen sowieso geschmälert wird. Könnte man dann > nicht auch einfach bei 20..18..16Bit bleiben? Oder anders gefragt: In > wie weit macht das Rauschen einen Teil der Auflösung des ADCs > unbrauchbar? Man will (bei Audio) gar keine AD-Wandler ohne Rauschen. Stichwort: Quantisierungsfehler https://de.wikipedia.org/wiki/Quantisierungsfehler und dann Dithering https://de.wikipedia.org/wiki/Dithering_%28Audiotechnik%29 Also, etwas Rauschen ist gewollt. Aber prinzipiell würden 18 bzw. 20 Bit Wandler ausreichen. Viele 24-Bit Wandler sind kaum besser als 20-Bit Wandler. Und die 20-Bit Wandler hat dann (realistische) 16 Bit Auflösung.
Naja, wenn ich mich entscheiden müsste zwischen einem rauschenden 24-Bit ADC und einem rauschfreien 24-Bit ADC würde ich ganz klar letzeren präferieren :-D Nur wäre der rauschende 24-Bit ADC einem rauschreien 20-Bit ADC mit gleichem SNR vorzuziehen.
Christoph K. schrieb: > Das sind für 16 Bit 96 dB. bei 24 Bit versagt die Formel > gründlich... Die Formel kann nicht versagen da 6db immer einem Spannungsverhältnis von 1:2 entspricht und damit einem zusätzlicheen Bit. Das einzige was versagt, das sind die angeblichen 24 Bit ADCs die effektiv höchstens die Auflösung eines guten 18 Bit Wandlers haben (wie Herr Lurchi ja schon oben schrüb...).
Da oben über die Sinnhaftigkeit eines 24 Bit ADCs im Audiobereich diskutiert wurde - beim Abspielen macht mehr als 16 Bit meiner Meinung nach keinen Sinn. Beim Aufnehmen (und da spielt der ADC ja eine Rolle) durchaus schon. Es gibt einem nämlich wesentlich mehr Aussteuerungsreserve. Nimmt man z.B. ein Musikinstrument auf weiß man vorher ja nicht unbedingt wie laut es wird. Insbesondere bei Mikroaufnahmen spielt das eine Rolle. Man stellt einfach relativ leise ein und hat noch gute Reserven bis zur Übersteuerung. Trotzdem ist das Signal gut zu gebrauchen (wenn das Rauschen nicht zu groß ist). Digital zieht man es dann hoch, komprimiert ggf. noch und wenn das Signal fertig und gut ausgesteuert ist (ganz am Ende der Bearbeitungskette) kann man es auf 16 Bit runterrechnen, wobei dann das oben erwähnte Dithering ins Spiel kommt. Wenn man von anfang an nur 16 Bit hat, und dann nur ein viertel aussteuert bleiben halt schon nur noch 14 Bit effektiv übrig.
Sofern man die Lautstärke am Ausgang auch digital einstellen möchte macht hier wohl auch ein 24-Bit DAC Sinn.. denn dann hat man noch einige dB Reserve in der Lautstärkeeinstellung bevor man Qualitätseinbußen bekommt.
Die Dynamik ist hier immer in Hinsicht auf ein Sinussignal hin gesehen. Was, wenn man man mal kein sinus-signal hat? Dann verteilt sich die Energie des Einganssignals über die gesammte Samplingbandbreite - Die dann plötzlich auch wichtig wird. Nicht umsonst macht man z.B. bei SDR die NF Abtastung nach dem downmix nicht größer als man muss. Sonst kostet das Dynamik. Also immer mit überlegen wie schnell brauch ich's. Auflösung ist nicht alles.
Paul H. schrieb: > Bei 2V Vollausschlag beträgt die Auflösung eines 24Bit ADCs ja gerade > mal 120nV. Ein Rauschen dieser Größenordnung fängt man sich ja schon vom > Anschauen ein. Zwei Dinge: 1. Rauschen ist eine Leistung und keine Spannung. Das sollte man mal berücksichtigen. 2. Versuche doch zu allererst mal das Prinzip des SigmaDelta-Wandlers zu verstehen. Was du da an "Rauschen" siehst, ist das Eingangssignal, frequenzmäßig begrenzt durch die Filterbandbreite. Letztlich hängt es ganz wesentlich von der Auslegung der analogen Eingangsbeschaltung ab, wieviel Bit von den 24 Bit tatsächlich benutzbar sind. W.S.
Bezogen auf eine Frequenz mögen 60dB Dynamik sicherlich ausreichend sein. Solche Musik wird aber sehr schnell langweilig. Ein 3kHz Ton mit dem selben Pegel eines fast nicht mehr hörbaren 20Hz Tones ist aber schon unangenehm laut! Deshalb sollte man lieber etwas mehr Dynamik haben, als auf eine Frequenz gesehen ausreichend ist. Plötzlich ergeben 100dB Sinn ... Abgesehen davon: Bekommt man im Audiobereich überhaupt noch 16-Bit Wandler? Wie viel spart man damit gegenüber 24-Bit? Ich würde einfach so ein 24-Bit 192kHz Teil da drauf bappen. Damit kannst Du dann auch 16-Bit 32kHz wieder geben. Gruß Jobst
"wenn ich nun die Hörschwelle bei 32 dBA lege" Die Hörschwelle liegt aber bei 0dB. Wenn ich in meinem Wohnzimmer wo ich Musik höre einen solch lauten Wecker hätte, würde der sofort beim Fenster rausfliegen :-) Abgesehen davon wäre es in den Pausen zwischen den 1s Ticks auch leiser. Und die Schmerzschwelle liegt bei 130dB. Also digital gesprochen ca. 22 Bit. Okay wenn du sensible Nachbarn hast, dann reichen dir vielleicht auch 90dB, also rund 15 Bit. Aber es stimmt schon, im ganzen Bit-Hype übersehen die Meisten, dass der Rest der Schaltung (inklusive ADC Eingang und DAC Ausgang), meist nicht mal 16 Bit Performance erreicht. 100dB Dynamik schafft man nicht so einfach als Hobbybastler am Labortisch. Schon gar nicht wenn unweit daneben noch ein uC werkelt. Und die Mikrocontroller mit eingebauten >12 Bit ADCs sind meist auch nur Erfindungen der Marketingfuzzys. Schwer genug 12 Bit (ca. 70dB) sauber reinzupacken. Was nicht heißt, dass 12 und 14 Bit Wandler in uC ganz sinnfrei wären. Wie ja oben schon beschrieben gibt es durchaus Techniken und Anwendungsfälle wo sinnvoll sein kann. Nur sollte man sich nicht der Illusion hingeben, ich steck einen uC mit 12Bit ADC rein und kann Audioverarbeitung mit 74dB Dynamik damit machen.
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