analog <--> digital unterschiede & vor-/nachteile

ringenesherre schrieb:

Jetzt klar?

Verstehe, erst mit Bier auffüllen und dann mit Nullen multiplizieren.

Hörschnecke schrieb:

ringenesherre schrieb: Jetzt klar? Verstehe, erst mit Bier auffüllen und dann mit Nullen multiplizieren. ;)

Ach was, nach dem Bier auffuellen brauch ich keine Nullen mehr ... dann geht's auch mit nem 8-Bit DAC

AlexG1990 schrieb:

Eine Frage die ich mir selbst noch stelle und mir noch niemand beantworten konnte: Der Master-Regler der Soundkarte im PC: Ist das ein DSP, oder steuert der tatsächlich die analoge Ausgangsstufe des DACs in der Soundkarte?

Müsste digital sein, d.h. die Lautstärke wird digital runtergerechnet.

Ich nutze an meiner Soundkarte den Digital-Ausgang (optisch SPDIF) und gehe von da zum AV-Receiver. Der Lautstärkeregler im Windows-Mixer wirkt sich auch auf den Digital-Ausgang aus. Da wird sicherlich digital runtergerechnet, denn ansonsten müsste man ja erst digital-> analog wandeln, dann analog die Lautstärke regeln und anschließend wieder zu digital wandeln. Das machen die ganz sicher nicht.

Übrigens wirkt sich die Lautstärkeregelung auch auf Surroundformate (DD5.1, DTS) am optischen Ausgang aus. Da wird sicher auch digital runtergerechnet (was zwar aufwendiger sein dürfte da man intern wohl erst decoden, regeln und wieder encoden muss, aber immer noch viel weniger Aufwand als alle Kanäle analog und dann wieder digital zu wandeln).

Schon allein aus Kostengründen wird man das im Computer digital machen. Hier stellt sich nicht die Frage was billiger wäre, DSP-Lautstärkeregelung oder geschaltetes Widerstandsnetzwerk. Der "DSP" ist ja schon vorhanden, wir befinden uns hier in einem Computer mit leistungsfähiger CPU. Es reichen ein paar Zeilen Treiber-Code und das wars. Wieder ein paar Cent gespart und der Benutzer merkt den Unterschied mit seinen typischen Aktiv-Brüllwürfeln eh nicht ...

edit:
Wenn ich ein 16bit/44kHz FLAC am Computer abspiele kommt am optischen Ausgang auch 16bit/44kHz raus, d.h. ganz egal was die Soundkarte bzw. der Treiber intern machen, Lautstärkeregelung führt hier zwangsläufig zu einem Verlust an Auflösung. Um das zu verhindern müsste das 16bit/44kHz FLAC hinten als heruntergeregeltes 24bit/44kHz ausgegeben werden, nur dann wäre auch bei reduzierter Lautstärke noch der volle 16bit Auflösungsbereich möglich.

[...]von 16 auf 24 bit[...]

Ihr habt natürlich Recht, man kann auch rechts von der Zahl Nullen anfügen, dann transformiert man 1:1 vom 16-bit-Raum in den 24-bit-Raum. Das ist dann allerdings exakt das selbe wie ein reiner 16-bit-Wandler.
Feinere Zwischenwerte zu berechnen geht doch erst, wenn man gleichzeitig auch die Samplingrate erhöht, oder?

Wo sind denn nun was für Wandler verbaut? Was steckt in einem 30-Euro-DVD-Player, was in einer günstigen Kompaktanlage und was in einem Mittelklasse CD/DVD/BD/MD/DAT/DCC Deck?
In alten PC-Soundkarten (Soundblaster, etc. und AC'97-Onboard) sind noch reine 16-bit-Wandler verbaut, in den neuen VIA- und Realtek-Karten nach der "HD Audio"-Spezifikation sind 24-bit-Wandler drin...

Bezüglich PC-Soundkarten und Lautstärkeregler:
Die meisten DSP-Regler lassen sich ja "deaktivieren", indem man sie auf 100% stellt. Sie sind dann zwar immernoch im Signalweg, aber hinten kommt bitidentisch wieder exakt das raus, was vorne reingeht, der DSP ich somit ohne Effekt. (Beispiel: Die meisten Software-Player-Regler wie Windows Media Player, Winamp, VLC Media Player, ...) Das betrifft genauso Equalizer (hier kann sogar nach oben geregelt werden und es kann Clipping entstehen)!

Angenommen, der Bitstream einer PCM-Datei geht 1:1 durch die Player-Software, und wird an den Soundkartentreiber/K-Mixer weitergegeben.
Da folgt dann unter Windows 9x/2000/XP im Mixer der "Wave"/"Direct Out"-Regler. Unter Vista/7 ist dieser Regler für jede ausspielende Anwendung nochmal unterteilt. Wird hier mit 16/24/32-Bit gerechnet?
Dieser Bitstream geht dann an den Soundkartentreiber. Welche Bittiefe leigt hier an?
Dann steht noch der Master-Regler im Weg, von dem "lgassner" sagt, dieser wäre ein weiterer DSP. Der regelt allerdings auch die Signale, die analog direkt durch die Soundkarte durchgeschliffen werden (LineIn, Mikrofon)! Also kann der doch kaum digital sein?!?
Kommt da hinter dem "Wave"-DSP-Regeler und dem D/A-Wandler einfach noch ein analoger Mixer, der über den Master geregelt wird???

Und wie verhält sich das ganze bei einer Aufnahme über Line-In? Was macht der Pegel-Regler genau?
Angenommen ich drehe den Regler ganz nach oben: Dann steuert ein 500mV-Signal die Aufnahme voll aus. Auf der minimalsten Stufe verträgt der Eingang eine weit höhere Spannung bis zur Vollaussteuerung z.B. 10V.
Arbeitet dann der A/D-Wandler mit einem fixen 0dB-Arbeitspunkt von 10V und bei geringeren Pegeln werden die Bits hochgerechnet? Oder sitzt da ein analoger OP-Amp davor? Oder wird tatschlich der AP des A/Ds verändert?

Anders bei meinem VIA-Soundchip: Da verträgt der Line-In auf unterster Stufe nur leicht mehr als Line-Pegel (ca. 2,5V). Drehe ich den Regler hoch, geht die Empfindlichkeit bis ca. 100mV hoch. Der Regler arbeitet also umgekehrt

ODER, Oder, oder, ...

...ich bekomm da noch graue Haare, keiner weiß, was da wirklich passiert...ODER DOCH?

Gruß
Alex

Zum Thema Master-Lautstärke:

Das kommt drauf an.[tm]

Erst einmal wird die Einstellung nur an den Soundtreiber weitergegeben. Was der damit genau macht, bleibt ihm überlassen.

Er kann z.B. den DAC-Chip instruieren lassen, die Lautstärke entsprechend zu ändern. Die dort eingebaute Lautstärkeeinstellung ist entweder mit einem PGA realisiert (z.B. WM8776) oder digital (z.B. CS4398).

In AVRs werden häufig integrierte Eingangswähler / Klangregler / PGAs von NEC bzw. Renesas eingesetzt, zu denen man i.d.R. keine öffentlichen Datenblätter findet (jedenfalls nicht zu den interessanten mit symmetrischer Spannungsversorgung). Die 08/15-Exemplare erkennt man am Grundrauschen - sie sind der Grund für die typischen 95 dB Rauschabstand, was für einen Leistungsverstärker mit um die 100 W ein recht bescheidener Wert ist. (Man kriegt halt das Rauschen nicht unter einen bestimmten Wert, und 08/15-CMOS-Prozesse sind nicht für mehr als ca. 10 V an Versorgungsspannung gut.) Die eigentlichen Endverstärker mit dem letzten 29 dB bringen es normalerweise ohne weiteres auf 110-120 dB.

Da wäre es tatsächlich günstiger, die Lautstärke digital im DSP mit entsprechende Auflösung einzustellen. Eine entsprechend gute Wandlerlinearität ist dabei Voraussetzung, das sollte bei modernen 24-Bit-DACs der benötigten Qualität aber ohne weiteres gegeben sein.

Was jetzt nicht heißen soll, daß es nicht auch mit PGAs sehr gut ginge - so ein PGA2320 ist immerhin für 120 dB Dynamik gut, hat aber auch seinen Preis. Und das ist ein reiner Stereo-PGA.

AlexG1990 schrieb:

Wo sind denn nun was für Wandler verbaut? Was steckt in einem 30-Euro-DVD-Player, was in einer günstigen Kompaktanlage und was in einem Mittelklasse CD/DVD/BD/MD/DAT/DCC Deck?

Nun, die CD-Wiedergabe im Onkyo-Mini CR-515 etwa ist im wesentlichen eine 2-Vielbeiner-Angelegenheit, 1x Servo und einmal DSP/DAC. Ein kleiner Sony-CDP ist ähnlich aufgebaut. Dem Blockschaltbild des dort eingesetzten CXD2587 kann man immerhin entnehmen, daß ein recht klassischer 1-Bit-DAC darin steckt (womöglich sogar ohne Switched-Capacitor-Filter?!).

Ich hätte nie gedacht, daß klassische Mehrbit-DACs heute noch verwendet werden, bis ich die Messungen von NwAvGuy zur Wandlerlinearität bei preisgünstigen USB-Soundkarten gesehen habe. Offenbar ist effektive Jitterabwehr bei engem Preisrahmen damit am ehesten möglich.