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Unterschiede 1-Bit / 24 Bit

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Udo
Hat sich gelöscht
#1 erstellt: 28. Sep 2002, 08:24
Kann mir einer, einfach und verständlich, die Unterschiede zwischen einem 1 Bit Wandler(Dac) und einem 24 Bit Wandler erklären? Welche klanglichen Auswirkungen haben die? Theoretischer Frequenzgang?
UweM
Moderator
#2 erstellt: 28. Sep 2002, 08:58
Hi Udo,

der 24 Bit Wandler arbeitet in der Audiotechnik mit der Sogenannten Pulse Code Modulation (PCM). D.h. für jeden Abtastzeitpunkt wird ein Zahlenwert gespeichert und die Kurve nach der Digital-Analog-Wandlung hat die Form einer Treppe, die mit Filtern geglättet wird.

Bei 1Bit-Wandlern wird nicht die Absolute "Höhe" der Kurve gemessen, sondern nur, ob das Signal sich nach oben oder unten verändert hat. Wenn man die Taktfrequenz sehr hoch macht (Megaherzbereich) kann man damit auch prinzipiell jeden beliebigen Signalverlauf abbilden.

Anders formuliert: Wenn ich einen Eimer in einer bestimmten Zeit mit Wasser füllen will, ist es prinzipiell egal, ob ich dass mit einem einzigen wohldosierten (!) Schwall aus einem Feuerwehrschlauch mache (Multibit) oder rasend schlell mit vielen Fingerhüten voll Wasser (1Bit). Das Resultat ist das gleiche, nur muss ich im ersten Fall viel genauer messen, im zweiten Fall viel schneller schöpfen.

Aus technischer Sicht hat die Multibit-technik den Nachteil, dass die Wandler extrem genau gefertigt sein müssen, auch in Hinsicht auf die Langzeitstabilität, schließlich bestimmt das kleinste Bit über nur 1/(2hoch24) = 1/16777216 des maximalwertes. Da betritt man schon technologische Grenzen.
Bei 1Bit besteht das Problem nicht, dafür muß man mit sehr viel höheren Taktfrequenzen arbeiten, was u.U. andere Probleme aufwirft.

Übrigens arbeiten CD und DVD mit der Multibit - SACD mit der 1Bit-Technik.

Aus dem Prinzip alleine lassen sich keine Klangunterschiede ableiten, dass hängt von der jeweiligen Realisierung ab.

Und über den Frequenzgang besagt das Prinzip auch nichts! Der hängt nämlich von der gewählten Taktfrequenz ab.

Um Misverständnissen vorzubeugen: Auch wenn ein CD-Player mit 24Bit/192kHz beworben wird, ändert das nichts daran, dass die Daten auf der CD nur mit 16Bit/44,1kHz gespeichert sind. Damit ist der Frequenzgang unwiederbringlich auf rund 20kHz begrenzt.

Grüße,

Uwe

PS: ist nicht ganz einfach. Mit ner Skizze auf einem Blatt Papier ginge das besser.
Udo
Hat sich gelöscht
#3 erstellt: 28. Sep 2002, 09:09
Danke für die gute Erklärung. Mich interessiert besonders ob ein 1 Bit Wandler (256faches Oversampling) die gleiche Auflösung bringen kann wie ein 24 Bit Wandler? Die der von mir im Augenblick am CD-Laufwerk hängende 24 Bit - Wandler klingt deutlich besser wie der vorher genutzte 16 Bit Wandler. Er ist viel näher an der alten Schallplatte. Besonders spürbar im Mittel/Hochtonbereich bei Pop-Musik mit künstlichen (elektronischen) Instrumenten (Strings e.t.c., die "zerfusseln" nicht so). Aus anderen Gründen würde ich aber gern auf ein Gerät mit 20 Bit Wandlern gehen (Höchste Selekttionsstufe BB) Wie hoch geht der theoretische Frequenzgang von so`m Teil vorausgesetz auf der CD waren 30 KHz drauf? Wie oft würde dann ein Ton von 30 Khz zerhakt. Welchen Sinn, wenn überhaupt würde es machen einen SACD anzuschließen? Die Hersteller fange ja alle an 24 Bit Wandler einzusetzen. Aus lange Weile? Oder sind die inzwischen billiger? Kann man die 1 Bit Wandler mit beliebigen Frequenzen takten? Warum setzen einige Hersteller für den Bass 20 Bit Wandler ein und für den Hochton 1 Bit Wandler? (die behaupten es klänge besser, wie das wenn es nur Rechenaufgaben sind?)
UweM
Moderator
#4 erstellt: 28. Sep 2002, 13:25
>>Danke für die gute Erklärung. Mich interessiert besonders ob ein 1 Bit Wandler (256faches Oversampling) die gleiche Auflösung bringen kann wie ein 24 Bit Wandler?<<

Prinzipiell schon, das ist eine Frage der Abtastfrequenz. Allerdings sollte man nicht vergessen, dass bei der CD die maximale Auflösung schon bei der Aufnahme auf 16Bit begrenzt wurde. Mehr kann kein D/A-Wandler der Welt wieder hervorzaubern, außer vielleicht ein paar Zwischenwerte errechnen, die naturgemäß nicht unbedingt dem Signalverlauf des Originales entsprechen müssen.

>>Die der von mir im Augenblick am CD-Laufwerk hängende 24 Bit - Wandler klingt deutlich besser wie der vorher genutzte 16 Bit Wandler<<

Sorry für mein Mißtrauen. Wenn von "viel besser" geredet wird, habe ich bisher bei der Digitaltechnik immer die Erfahrung gemacht, dass solche Behauptungen in sich zusammenbrechen, wenn man die Leute mal mit einem Blindtest mit Pegelausgleich konfrontiert.

>>Wie hoch geht der theoretische Frequenzgang von so`m Teil vorausgesetz auf der CD waren 30 KHz drauf. Wie oft würde dann ein Ton von 30 Khz zerhakt<<

Die Abtastfrequenz in einem digitalen System muss laut Shannon immer mindestens doppel so hoch liegen wie die höchste abzutastende Frequenz. Wenn diese bei dieser CD 30kHz beträgt, dann wurde diese also zwei mal "zerhackt" (bei der Aufnahme, nicht bei der Wiedergabe).
Wenn die Frage aber lautet, welche Frequenzen die Wandler verauen können, muss man das anders betrachten. Nehmen wir mal einen älteren CD-Player, der einen 20Bit-Wandler (Bitzahl spielt aber hier keine Rolle) mit 8fach Oversampling besitzt: Letzteres bedeutet, dass dem Wandler die Daten mit der 8fachen Frequenz zugespielt werden wie sie auf der CD enthalten sind, d.h. 8 x 44,1kHz = 352,8kHz.
Der Wandler könnte also theoretisch an seinem Analogausgang
352,8 / 2 = 176,4kHz darstellen, wenn diese auf der CD enthalten wären. Sind sie aber nicht. Es bleibt bei 20kHz.

>>Welchen Sinn, wenn überhaupt würde es machen einen SACD anzuschließen<<

An den gleichen Wandler? Das geht nicht, die SACD hat ein anderes Datenformat. Oder lautete die Frage nach dem Sinn der SACD?

>>Die Hersteller fange ja alle an 24 Bit Wandler einzusetzen. Aus lange Weile? Oder sind die inzwischen billiger?<<

Die Preise sind sicher gefallen. Aber da ist auch viel Marketinggetrommel dabei. Die ersten, die mit der 1Bit-Technik gearbeitet haben waren Technics-CD-Player. Trotzdem hat man dort zunächst 20 Bit draufgeschrieben, entsprechend der äquivalenten Auflösung, da man nicht wußte wie man das den Kunden erklären soll, die man zuvor auf die "mehr Bit ist besser" - Schiene gesetzt hat.
Lass dich von den Zahlen nicht verwirren! Die Bedeutung ist in der Praxis minimal.

>>Kann man die 1 Bit Wandler mit beliebigen Frequenzen takten?<<

Aus mathematischer Sichtweise ja. In der Praxis gibt es natürlich technologische Grenzen ähnlich denen der PC-Welt. Den Prozessor eines Computers kann man ja auch nicht beliebig takten.

>>Warum setzen einige Hersteller für den Bass 20 Bit Wandler ein und für den Hochton 1 Bit Wandler? <<

T+A macht das wohl bei einigen Playern so. Ob´s wirklch was bringt?

Grüße,

Uwe
Udo
Gast
#5 erstellt: 28. Sep 2002, 15:12
Uwe ich danke Dir für die Ausführlichkeit Deiner Erklärungen. Ich hoffe ich habe es richtig verstanden, Du bist der Meinung das es Scheißegal ist welcher Wandler eingesetzt wird. Mein "besser klingen" bei 24 Bit bezog sich nur auf eine Winzigkeit: Den Hochtonbereich. Ich hatte einen Player mit 16 Bit (Revox) bei dem störte mich die etwas "zieselige" Hochtonwiedergabe. Dann hatte/habe ich einen T&A Vorverstärker mit 24 Bit. Da ist der Hochtonbereich absolut OK. Jetzt habe ich eine Box mit 1 Bit Wandlern im Einsatz im Einsatz und schon ist das "Zieselige" wieder da. Noch kann ich vom Kauf zurück treten. Aber das Teil klingt ansonsten schwer übertreffbar. Ich habs mit anderen Geräten auch versucht. Es kommt immer aufs Gleiche raus. Leider kenne ich im Augenblick niemand der einen anderen 24 Bit Wandler hat. Ich könnte dann vergleichen. Zieselig heist für mich, bei einigen, wenigen Scheiben klingt der Hochton "als wenn er zerhackt würde. Bei natürlichen Instrumenten konnte ich das bisher nicht beobachten - nur bei Syntys oder Synty ähnlichem. Nat Instrumente gehen allerdings nicht so hoch wie Künstliche. Ich gen zu ich hör solche Musik selten, aber obs am Wandler liegt und warum interessiert mich schon.

Grüße
Udo
Gast
#6 erstellt: 28. Sep 2002, 15:41
Ich meine irgendwo gelesen zu haben das die Daten von 16 auf 24 Bit hochgerechnet werden? (Interpoliert?)
UweM
Moderator
#7 erstellt: 29. Sep 2002, 10:37

Ich meine irgendwo gelesen zu haben das die Daten von 16 auf 24 Bit hochgerechnet werden? (Interpoliert?)


Hi Udo,

Bei der digitalen Filterung fallen entsprechende Zwischenwerte an. Die könnte man unter den Tisch fallen lassen, aber wenn sie schon mal da sind, natürlich auch dem Wandler zuführen. Nur ändert sich dadurch die tatsächliche Auflösung nicht, da auf der CD ja nur 16Bit drauf sind.

Ich könnte mir aber vorstellen, dass Wandler mit 20 und mehr Bit bei sehr leisen Pegeln präziser arbeiten als ihre 16Bit-Vorfahren. Die niederwertigsten Bits sind Fertigungstechnisch problematisch, da kann es Abweichungen geben (daher auch die Selektionsstufen). So ist es wohl durchaus möglich, dass das niedrigste, 16. Bit der CD von einem 24Bit-Wandler genauer umgesetzt wird als von einem nicht selektierten 16Bit-Wandler.

Man sollte aber auch nicht vergessen, dass ja auch in jedem Player noch analoge Ausgangsstufen im Spiel sind, die für die beobachteten feinen Unterschiede verantwortlich sein können.

Grüße,

Uwe
Udo
Hat sich gelöscht
#8 erstellt: 29. Sep 2002, 12:01
Ja, das leuchtet ein. An den Filter hab ich auch schon gedacht. Dann müßten aber doch theoretisch die 1 Bit-Wandler es genau so gut können wie die 24 Bit Wandler. Entsprechende Taktung vorrausgesetzt?!

Das mit den analogen Stufen ist schon klar.


Nochmals Danke für Deine geduldigen Erklärungen.
UweM
Moderator
#9 erstellt: 29. Sep 2002, 12:17

Ja, das leuchtet ein. An den Filter hab ich auch schon gedacht. Dann müßten aber doch theoretisch die 1 Bit-Wandler es genau so gut können wie die 24 Bit Wandler. Entsprechende Taktung vorrausgesetzt?!


Theoretisch ja!

Grüße,

Uwe
Udo
Hat sich gelöscht
#10 erstellt: 29. Sep 2002, 17:14
Hier hat`s mir einer ziemlich genau aufgeschrieben. Puhhh. Das erklärt auch warum einige Firmen für den Bass `nen anderen Wandler nehmen. Ich weiss jetzt deutlich mehr. Aber ich geb`s auf. Zum Mindesten in der Theorie ist ja alles soooo toll, mich interessiert mehr die Auswirkung auf die Praxis.

http://files.hifi-forum.de/joebroesel/dawandler.htm


[Beitrag von Joe_Brösel am 18. Apr 2004, 14:51 bearbeitet]
UweM
Moderator
#11 erstellt: 29. Sep 2002, 19:44

Hier hat`s mir einer ziemlich genau aufgeschrieben.


Hi, um dich ganz zu verwiren: Da sind noch ein paar Bugs drin!

1. Die SACD verwandet zwar eine 24Bit äquivalante Auflösung, aber da es sich nicht um ein PCM- sondern ein Bitstromsystem handelt (dein 1Bit-Wandler), ist die obere Grenzfrequenz eben nicht die Hälfte der genannten 2,8MHz! In den mir bekannten Frequenzgangmessungen bei SACD-Playern reicht der Frequenzgang in der Regel so bis 50kHz.

2. Die bei 8fach Oversampling zu filtern ist (Die Filterung übernimmt NICHT der Wandler) liegt nicht bei 160,8kHz, sonder deutlich höher. Bei der Wandlung entstehen sogenannte Aliasfrequenzen durch Spiegelung an de Abtastfrequenz (nicht ganz einfache Mathematik). Der niedrigste, und damit am meisten störende Störton entsteht bei Wiedergabe des höchsten Tones auf der CD. Wenn dies 20kHz sind, dann fängt das Störspektrum bei 8 x 44,1kHz - 20kHz = 332,8kHz. In der Praxis ist das aber bedeutungslos.

Grüße,

Uwe
Udo
Hat sich gelöscht
#12 erstellt: 30. Sep 2002, 05:39
Prima - jetzt weiß ich die Theorie ganz genau. Schaden tut`s ja nicht allerdings ein Fachmann dafür wollte ich eigendlich nicht werden. Gibt`s denn nun Klangunterschiede oder nicht? (in der Praxis) Hat keiner diesbezügliche Erfahrungen?

Herzlichen Dank für die umfassende Aufklärung und viele Grüße.
Interpol
Gast
#13 erstellt: 30. Sep 2002, 06:13

Prima - jetzt weiß ich die Theorie ganz genau. Schaden tut`s ja nicht allerdings ein Fachmann dafür wollte ich eigendlich nicht werden. Gibt`s denn nun Klangunterschiede oder nicht? (in der Praxis) Hat keiner diesbezügliche Erfahrungen?

Herzlichen Dank für die umfassende Aufklärung und viele Grüße.


ich habe noch nie unterschiede bei cd-playern gehoert.
habe selber einen 1-bit wandler in meinem player. zu verbesseren gibt es da naturgemaess nix.

mfg
Udo
Hat sich gelöscht
#14 erstellt: 30. Sep 2002, 15:31
Aber ich. (allerdings nicht bei reinen Laufwerken)
Interpol
Hat sich gelöscht
#15 erstellt: 30. Sep 2002, 15:48

Aber ich. (allerdings nicht bei reinen Laufwerken)


beim vergleich von aktuellen cd-playern oder beim vergleich alt gegen neu?

wuerde mich interessieren, welche player ich vergleichen sollte, wenn ich einen neuen kaufen muss (da mein alter schon 15 jahre alt ist und jeden tag verrecken kann).

mfg
Udo
Hat sich gelöscht
#16 erstellt: 30. Sep 2002, 16:31
Verschiedene Fabrikate. Immer alt gegen Neu. Ich hab mir übers Wochenende einige hinstellen lassen und zunächst mit meinem alten Revox verglichen. Dann habe ich die die in Frage kamen untereinander verglichen. Ergebniss: ich fand die 24 Bit Geräte um längen besser. Kann sein das es auch an der anderen Elektronik lag (Filter etc.) ist aber glaube ich unerheblich. Bis auf Nuancen fand ich die 24 Bit Geräte gleichgut, wenigstens in den Punkten auf die ich besonders abfahre.
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