Hallo Menschen,
ich versuche zu verstehen, wie verschieden die Kurven einer digital-
bzw. analog-hergestellten Sinuswelle sind. Wie kann ich dies Messen und
welche Formeln würdet ihr anwendet, wenn ihr Werte hättet?
Mein Ziel: Begründen, warum viele Produzenten in der Musik Branche
glauben,dass analoge Musik besser klingt.
Ich will einen simplen Oszillator bauen. Ich habe keine Ahnung von
Schaltungen, darum wäre es unglaublich hilfreich, wenn ihr hier auch
paar Ideen habt, wo man als Nichtsahnender anfangen kann.
Liebe Grüsse
Siehe Nachbarthread: Astabiler Multivibrator.
Die Kurve ist allerdings rechteckförmig und von niedriger Frequenz (mit
bloßem Auge durch eine LED sichtbar gemacht). Damit Du sie mit einem
Audioverstärker hören kannst, solltest Du die Kondensatoren verkleinern,
damit die Frequenz größer wird. Wenn Du eine gebogene Kurve haben
willst, kannst Du noch einen oder mehrere Tiefpässe dahinterschalten.
mir geht es viel mehr um die Messung der Sinuswelle und die Form. Wie
gross sind die Unterschiede zwischen der analogen und digitalen Wellen?
Das ist die Frage, die ich versuche zu beantworten. Autor: Ach Du grüne
Neune (Gast) " Ich habe nichts mit dieser Welt zu tun, aber ich will
jetzt anfangen und irgendwo muss der erste Schritt getan werden, also
verstehe ich nicht die Empörung. Ich hoffe du und andere sind nicht
empört von meinem Nichtwissen.
Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:> ich versuche zu verstehen, wie verschieden die Kurven einer digital-> bzw. analog-hergestellten Sinuswelle sind.
Ich glaube nicht, dass du Messmittel hast, die im Stande sind, einen
Unterschied herauszuarbeiten.
Ich glaube nicht, dass du im Stande bist, analog einen Sinus
herzustellen, der 'besser' ist als einer, den du z.B. mit Audacity auf
dem PC digital herstellst. Und schon gar nicht mit einem simplen
Oszillator.
Und selbst wenn: ich glaube nicht, dass du objektiv (z.B.
Doppel-Blind-Test) im Stande bist, zwischen den beiden einen Unterschied
zu hören.
Leg doch mal dein Konzept offen, was du wie vergleichen willst, mit
welchen Methoden oder Messmitteln.
Dann bau Dir doch einfach einen einfachen 1,3 kHz Sinusgenerator mit nur
zwei Transistoren. Falls das immer noch zu aufwändig erscheint, kannst
Du zur Not den T2 auch weglassen, weil Du die Amplitude auch mit Deinem
Audioverstärker einstellen kannst. Statt aufbauen, kannst Du mit ltspice
auch alles nur simulieren.
Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:> ich versuche zu verstehen, wie verschieden die Kurven einer> digital- bzw. analog-hergestellten Sinuswelle sind.
Die sind (praktisch) nicht verschieden.
> Wie kann ich dies Messen und welche Formeln würdet ihr> anwendet, wenn ihr Werte hättet?
Die übliche Methode ist der Klirrgrad ("Klirrfaktor").
Stand der Technik sind Klirrgrade deutlich unter 0.1%.
> Mein Ziel: Begründen, warum viele Produzenten in der> Musik Branche glauben,dass analoge Musik besser klingt.
Da suchst Du meiner Meinung nach an der falschen Stelle.
Eine Aussage kann richtig sein, auch wenn die Begründung
falsch ist.
Auffällig viele der klangschönen CD-Aufnahmen in meinem Fundus
haben Kennzeichen "ADD". Ich glaube nicht an die magische,
mystische Macht des Analogen. Vielmehr denke ich, die
Toningenieure damals hatten einfach mehr Sachverstand (und
vielleicht auch mehr Zeit) und haben größeren Wert auf Auswahl
und Positionierung der Mikrofone und auf eine gute Saalakustik
gelegt. Man wusste um die Grenzen des Analogtonbandes und hat
sich mit Sorgfalt bemüht, alles auszunutzen, was das Medium
hergab.
Heute, "da es ja sowieso keine Störungen gibt", fehlt die
Sorgfalt.
> Ich will einen simplen Oszillator bauen.
Wo ist der Zusammenhang zum vorigen Thema?
Der entscheidende Unterschied liegt ganz sicher nicht einfach
in der Kurvenform des Oszillators.
das sieht schon super aus @AchduGrüneNeune
HildeK schrieb:> Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:>> ich versuche zu verstehen, wie verschieden die Kurven einer digital->> bzw. analog-hergestellten Sinuswelle sind.>> Ich glaube nicht, dass du Messmittel hast, die im Stande sind, einen> Unterschied herauszuarbeiten.> Ich glaube nicht, dass du im Stande bist, analog einen Sinus> herzustellen, der 'besser' ist als einer, den du z.B. mit Audacity auf> dem PC digital herstellst. Und schon gar nicht mit einem simplen> Oszillator.> Und selbst wenn: ich glaube nicht, dass du objektiv (z.B.> Doppel-Blind-Test) im Stande bist, zwischen den beiden einen Unterschied> zu hören.>> Leg doch mal dein Konzept offen, was du wie vergleichen willst, mit> welchen Methoden oder Messmitteln.
"Meine Idee": ICh baue mir einen super simplen Oszillator, welcher eine
Sinuswelle erzeugt. Einen digitalen Oszillator habe ich schon
fertig(Python sei dank). Klar, soweit habe ich mich natürlich
verständlich gemacht und ich danke für eure super Antworten bisher, aber
ich dachte tatsächlich, dass es möglich wäre(einfach), die Sinuswelle
z.B. aufzunehmen und mit Audacity zu vergleichen( Mathematisch den
Unterschied zu beweisen) oder durch die Oszilloskopwerte eine Idee zu
bekommen, wie verzerrt eine Sinuswellen ist"(Die Methoden)". Durch die
SChaltungen ist theoretisch die analoge Sinuswelle ungenauer als die
digitale. So jedenfalls meine Theorie. ICh habe vom " Effektivwert"
gehört, aber ich bin mir nicht sicher, ob das die richtigen FOrmeln
sind. https://de.wikipedia.org/wiki/Effektivwert
Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:> Durch die> SChaltungen ist theoretisch die analoge Sinuswelle ungenauer als die> digitale. So jedenfalls meine Theorie.
Und worauf basiert deine Theorie?
Es gibt ja nicht nur DEN Oszillator.
Ein Wien-Oszillator gibt mit ein paar kleinen Anpassungen der
Grundschaltung einen recht reinen Sinus aus (genaue Zahlen habe ich
nicht im Kopf, war aber im Bereich deutlich unter 1% THD).
Mit einem XR2206 erreiche ich da ohne weiteren Filter bei langem nicht
die Qualität - obwohl beide Schaltungen rein analog sind.
Wenn ich dagegen ein digital erzeugen Sinus habe, dessen Taktquelle
nicht präzise ist bzw. einen hohen Jitter hat, dann kann ich das
Ergebnis beim Sinus auch vergessen.
Wenn die Taktquelle präzise ist und die Hardware gut ist bzw. das
Programm vernüftig gemacht ist, kriege ich auchb einen guten Sinus.
Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:> "Meine Idee": ICh baue mir einen super simplen Oszillator, welcher eine> Sinuswelle erzeugt
"Super simpel" gegen "hochkomplex" (deine Soundkarte bzw. Computer (ich
nehme an Raspi - wegen Python)) ist schon SEHR komplex mit vielen
Bauteilen, welche die Reinheit deines Signals sicherstellen sollen.
Ein einfacher Oszillator, ohne Temperaturstabilisierung,
Amplitudenstabilisierung, Frequenzstabilisierung, etc. um den
Klirrfaktor gering zu halten wird garantiert versagen.
Der Phasenschieber von Ach du Grüne Neune ist ein Klassiker für einen
einfachen Oszillator - nur der Klirrfaktor ist - im Vergleich zum
digitalen Sinus - schrecklich. Man kann wohl erkennen, dass das ein
Sinus sein will - nur man sieht auch, dass es defintiv kein reiner Sinus
ist.
Stefan S. schrieb:> nur man sieht auch, dass es defintiv kein reiner Sinus> ist.
Das stimmt natürlich. Der hat einen hohen Klirrfaktor. Eine leichte
Verbesserung des Klirrfaktors kann man dadurch erzielen, in dem man in
Reihe zum Kondensator C7 (22µF) noch einen 220 Ohm Widerstand schaltet
(stärkere Gegenkopplung = besserer Sinus). Aber soo viel bringt das auch
nicht mehr.
Auch die Sekundärwicklung eines Trafos erzeugt heutzutage keinen
astreinen 50 Hz Sinus mehr.
Stefan S. schrieb:> Der Phasenschieber von Ach du Grüne Neune ist ein Klassiker> für einen einfachen Oszillator - nur der Klirrfaktor ist - im> Vergleich zum digitalen Sinus - schrecklich.
Klar.
Das Schaltungsprinzip stammt aus der Zeit, als Germanium-
Transistoren brandneu waren - also von vor einem halben
Jahrhundert.
Ich habe es nicht probiert, aber schätzungsweise bringt
ein 555 und ein Filter 5. Ordnung (Doppel-OPV) deutlich
bessere Ergebnisse - und ist auch nicht viel mehr
Aufwand.
Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:> "Meine Idee": ICh baue mir einen super simplen Oszillator, welcher eine> Sinuswelle erzeugt.
Zunächst richtig, aber an eine Sinuswelle, gerade an eine, die zu einem
höchst empfindlichen Vergleich herangezogen werden soll, ist nicht
trivial zu erzeugen und schon gar nicht 'super simpel'.
> Einen digitalen Oszillator habe ich schon> fertig(Python sei dank).
Das geht auch direkt in Audacity oder anderer DAW-Software. Die
generiert dir 16-Bit (oder auch mehr) breite Samples, die 96dB (oder
auch mehr) Störabstand haben. Analog generierte Signale ähnlicher
Qualität müssten dann weniger als 0.015% Klirr- oder Störprodukte haben.
> Klar, soweit habe ich mich natürlich> verständlich gemacht und ich danke für eure super Antworten bisher, aber> ich dachte tatsächlich, dass es möglich wäre(einfach), die Sinuswelle> z.B. aufzunehmen und mit Audacity zu vergleichen( Mathematisch den> Unterschied zu beweisen)
Nächste Hürde ist das Aufnehmen. Angenommen, du hast es geschafft, einen
perfekten analogen Sinus zu generieren, hast du auch einen entsprechend
guten AD-Wandler, der die 0.015% schafft? Sonst vergleichst du Effekte
des AD-Wandlers, der restlichen analogen Schaltung mit dem digial
erzeugten Sinus. Mit der Soundkarte im PC wird das nichts und z.B. einen
16Bit oder gar 24Bit ADC aufzubauen, der dann wenigstens 15Bit oder
20Bit effektive Auflösung hat, das erfordert sehr, sehr viel Erfahrung!
> oder durch die Oszilloskopwerte
Ein Oszilloskop kann solche Unterschiede nicht auflösen. Die haben
typisch 8Bit oder 10Bit, dein Audiosignal hat mindestens 16Bit
Auflösung. Du siehst da vielleicht gerade noch, was ein oller
Kassettenrecorder so konnte. Ein Audiospektrumanalyzer wäre da schon
hilfreicher, aber ich schätze mal, dafür kannst du dir auch ein sehr
schönes Auto kaufen.
> eine Idee zu> bekommen, wie verzerrt eine Sinuswellen ist"(Die Methoden)". Durch die> SChaltungen ist theoretisch die analoge Sinuswelle ungenauer als die> digitale. So jedenfalls meine Theorie.
Ja, das erwarte ich sogar deutlich.
> ICh habe vom " Effektivwert"> gehört, aber ich bin mir nicht sicher, ob das die richtigen FOrmeln> sind. https://de.wikipedia.org/wiki/Effektivwert
Du meinst, du willst den Effektivwert der Störanteile bestimmen. Ja, das
wäre der Weg, um z.B. die Störanteile auf das Nutzsignal zu beziehen.
Dazu musst du aber die Störanteile auch extrahieren können.
Der Effektivwert alleine sagt eigentlich nur aus, dass eine
Wechselspannung mit Ueff in einem gegebenen Widerstand die selbe
Leistung umsetzt wie eine Gleichspannung mit Ugl = Ueff.
Übrigens: auch der Vergleich zweier unabhängig generierter Sinussignale
ist nicht ganz einfach: bereits geringe Abweichungen in der
Periodendauer liefern Differenzen, die mit der eigentlichen
Signalqualität nichts zu tun haben.
Was man vielleicht tun könnte:
- man hat einen nahezu perfekten AD-Wandler (24Bit oder mehr effektive
Auflösung)
- man digitalisiert das analoge Sinussignal und speichert es mit z.B.
einem Logikanalyzer
- man tue das selbe mit dem per Python oder Audacity generierten Signal
(wie gut ist der Ausgabepfad des PC?). Hier ist dann auch ein nahezu
perfekter DA-Wandler notwendig.
- man mache von beiden Signalen eine FFT, entferne das Nutzsignal und
berechne die übrigbleibenden Signale, das sind die Störsignale.
- jetzt kann man vergleichen.
Possetitjel schrieb:> Ich habe es nicht probiert, aber schätzungsweise bringt> ein 555 und ein Filter 5. Ordnung (Doppel-OPV) deutlich> bessere Ergebnisse - und ist auch nicht viel mehr> Aufwand.
Natürlich. Nur das ist schon nicht mehr "super simpel".
Und man kann natürlich auch die Ordnung des Filters in den zweistelligen
Bereich hoch schrauben.
Hier liegt ja schon das Problem in der ersten Annahme, dass Analog
grundsätzlich schlechter als Digital sei.
Verallgemeinerungen sind im Allgemeinen sehr gefährlich ;)
Du vergleichst ein rostiges Mofa mit einem neuen Tesla und fragst, ob
man so grundsätzlich beweisen kann, dass das Auto immer schneller als
ein Motorrad ist.
Stefan S. schrieb:> Ein Wien-Oszillator gibt mit ein paar kleinen Anpassungen der> Grundschaltung einen recht reinen Sinus aus (genaue Zahlen habe ich> nicht im Kopf, war aber im Bereich deutlich unter 1% THD).> Mit einem XR2206 erreiche ich da ohne weiteren Filter bei langem nicht> die Qualität - obwohl beide Schaltungen rein analog sind.
So beschissen, wie der Sinus des 2206 aussieht, wird der vermutlich über
ein Diodennetzwerk aus einem Dreieck erzeugt.
Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:> aber> ich dachte tatsächlich, dass es möglich wäre(einfach), die Sinuswelle> z.B. aufzunehmen und mit Audacity zu vergleichen
Wenn Du den Unterschied zwischen digital und analog beweisen willst,
ergibt der Einsatz einer Soundkarte (= digitalisieren) einen erheblichen
Widerspruch.
Stefan S. schrieb:> Possetitjel schrieb:>> Ich habe es nicht probiert, aber schätzungsweise bringt>> ein 555 und ein Filter 5. Ordnung (Doppel-OPV) deutlich>> bessere Ergebnisse - und ist auch nicht viel mehr>> Aufwand.>> Natürlich. Nur das ist schon nicht mehr "super simpel".
Standpunktssache.
Vom Platz-, Geld- und Bauteilaufwand her sind die beiden
Lösungen sicherlich vergleichbar.
Stefan S. schrieb:> Hier liegt ja schon das Problem in der ersten Annahme, dass Analog> grundsätzlich schlechter als Digital sei.> Verallgemeinerungen sind im Allgemeinen sehr gefährlich ;)
Naja, wenn man es erst mal geschafft hat, aus dem guten analogen Signal
ein gutes digitales Signal zu machen, dann ist es für den weiteren Weg
(Bearbeitung, Übertragung, Kopie, und was sonst noch) wesentlich
einfacher, die Qualität auch beizubehalten.
Am Ende der Kette braucht man dann nochmals eine gewisse Anstrengung.
> Mein Ziel: Begründen, warum viele Produzenten in der Musik Branche> glauben,dass analoge Musik besser klingt.
Ratio es noch nie geschafft, jemanden von seinem "Glauben" abzubringen
...
asdfasd schrieb:>> Mein Ziel: Begründen, warum viele Produzenten in der>> Musik Branche glauben,dass analoge Musik besser klingt.>> Ratio es noch nie geschafft, jemanden von seinem "Glauben"> abzubringen...
Ist auch ganz gut so.
Es mag Dich überraschen -- aber der Verstand hat keineswegs
immer recht, und der Glaube keineswegs immer unrecht.
Possetitjel schrieb:> Vom Platz-, Geld- und Bauteilaufwand her sind die beiden> Lösungen sicherlich vergleichbar.
Ich bin sogar der Meinung, dass ein Rechteckgenerator mit 8
nachgeschalteten OPV's (2 x LM324), ein Filter mit 25 facher Ordnung
aufgebaut werden kann. Je einen Tiefpass zwischen den OPV's plus noch
einen am Anfang und am Ende, und je einen Hochpass in der Gegenkopplung
(zählt doppelt).
Zusätzliches Rauschen wird durch die hohe Anzahl (9) der
Integrierglieder und durch die Anzahl (8x2) der doppelt wirkenden
Differenzierglieder sowieso eliminiert.
Das darf ruhig ein bisschen aufwändiger sein und auch mehr kosten. Es
handelt sich hierbei schließlich um ein Einzelstück und um
Erkenntnisgewinn.
Ach Du grüne Neune schrieb:> Possetitjel schrieb:>> Vom Platz-, Geld- und Bauteilaufwand her sind die beiden>> Lösungen sicherlich vergleichbar.>> Ich bin sogar der Meinung, dass ein Rechteckgenerator mit 8> nachgeschalteten OPV's (2 x LM324), ein Filter mit 25 facher> Ordnung aufgebaut werden kann.
Ja... das wundert mich nicht wirklich, dass Du dieser Meinung
bist. Liegt im Rahmen des Erwarteten.
@Ach Du Gruene Neune
Schon mal drauf gekommen, dass sich mit einem Microcontroller und einem
R2R-Netzwerk (auch ohne 1% Widerstaende) ein prima Oszillator mit
verschiedenen Kurvenformen von Sinus ueber Dreieck zum Rechteck
programmieren/aufbauen laesst?
Schau mal hier in meinem Beirag von 2013 "DAC-R2R-Netzwerk mit
PIC16F84": Beitrag "DAC-R2R-Netzwerk mit PIC16F84"
natuerlich darf es auch ein anderer Prozessor sein - siehe dortigen
Text.
mfG
Ottmar
Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:>> Mein Ziel: Begründen, warum viele Produzenten in der Musik Branche> glauben,dass analoge Musik besser klingt.>
Hier ist mir einiges unklar. Seit wann ist Musik eine reine Sinuswelle?
Die Klangfarbe der Instrumente sind m. E. die Oberwellen u.a.!
AD-Wandler arbeiten mit einer Abtastung, indem sie Hüllkurven-Punkte
einer Schwingung digitalisieren und binär ausgeben oder übertragen. Die
Zwischenwerten müssen bei der DA-Zurückwandlung intergriert weren und
können somit erheblich von der ursprünglichen Kurvenform (Klangfarbe,
Oberwellen) abweichen. Insofern gibt es keine Zweifel daran, dass
analoge Musik orginaler (besser) klingt.
Die Sinusschwingung braucht man nur in der Phase zu synchronisieren für
eine Gleichklang.
Hurvinek schrieb:> AD-Wandler arbeiten mit einer Abtastung, indem sie> Hüllkurven-Punkte einer Schwingung digitalisieren> und binär ausgeben oder übertragen.
Richtig.
> Die Zwischenwerten müssen bei der DA-Zurückwandlung> intergriert weren
Hmm.. ja.
> und können somit erheblich von der ursprünglichen> Kurvenform (Klangfarbe, Oberwellen) abweichen.
Nein, das können sie eben nicht. -- Macht aber nichts;
Du bist nicht der einzige, der das nicht verstanden hat.
> Insofern gibt es keine Zweifel daran, dass analoge> Musik orginaler (besser) klingt.
Aus Falschem folgt Beliebiges.
Diese ewig wiederkehrenden Debatten um analog vs digital sind bezüglich
des tatsächlichen Klangerlebenisses imho zum einen absolute
Nebenschauplätze - und werden getragen von Mythenbildung.
Es gibt da nichts nachzumessen, sowohl analog als auch digital lassen
sich Sinusschwingungen in einer Reinheit synthetisieren weit außerhalb
der begrenzten Wahrnehmungsfähigkeit unseres Gehörs.
Selbsternannte Goldohren mögen solche einfachen Wahrheiten naturgemäß
nicht so gerne hören.
Und selbst wenn es da etwas zu messen gäbe, würde es keinen einzigen
Vertreter dieser Glaubensgemeinschaften interessieren, solange es nicht
in ihr Weltbild passt.
Mark S. schrieb:> Es gibt da nichts nachzumessen, sowohl analog als auch digital lassen> sich Sinusschwingungen in einer Reinheit synthetisieren weit außerhalb> der begrenzten Wahrnehmungsfähigkeit unseres Gehörs.
Hab ich doch geschrieben :-(((
Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:
>Mein Ziel: Begründen, warum viele Produzenten in der Musik Branche>glauben,dass analoge Musik besser klingt.
Was stellst du dich unter analog und digital vor?
Meinst du damit Musik, die mit natürlichen Instrumenten
oder synthetisch mit Computer erzeugt wird?
Musik ist am Ende immer analog, sonst könntest du sie
ja nicht hören. Und was ist wenn du natürliche
Musikinstrumente auf Computer aufzeichnest, dann ist
die Musik auch digital. Und wenn du sie dich wieder anhörst
ist sie wieder analog, weil eine digital-analogwandlung
erfolgt ist. Wenn du mit einen elektronischen Sinusoszillator
einen Ton erzeugst ist die Erzeugung analog und hört kalt an.
der gleiche Ton mit einem natürlichen Instrument erzeugt, hört
sich besser an, weil da viele Oberwellen enthalten sind.
Hurvinek schrieb:> Form einer Kurve und seine Fehlerquote schrieb:>>>> Mein Ziel: Begründen, warum viele Produzenten in der Musik Branche>> glauben,dass analoge Musik besser klingt.>> Hier ist mir einiges unklar. Seit wann ist Musik eine reine Sinuswelle?
Also bitte. Der TE ist ganz offensichtlich vollkommen von der Rolle und
versucht irgendwelche Hifi-Voodoo Argumente zu begründen (oder zu
widerlegen, im Detail egal - er besitzt für keines von beidem die
notwendigen Kenntnisse).
> Die Klangfarbe der Instrumente sind m. E. die Oberwellen u.a.!
Ja. Allerdings ist die Phasenlage der Oberwellen für den Klang
vollkommen irrelevant. Das Ohr kann das schlicht nicht auflösen. Für die
Wellenform auf dem Oszi ist sie aber nicht irrelevant. Schlußfolgerung:
es gibt Signale, die exakt gleich klingen, auf dem Oszi aber verschieden
aussehen. Für Naiv-Technikgläubige wie den TE muß das ein Alptraum sein.
Alle anderen zucken die Schultern und sagen "Ja und? Ist halt so. Eins
plus Eins ergibt ja auch Zwei. Was ist daran neu?"
