Es geht um die Abschätzung, wie man die Qualität von PCM und PDM bei
Audio einstufen kann. Aus den nachfolgend gelinkten Beiträgen entnehme
ich, dass auf Audio-CDs z.B. ein 2MHz PCM-Datenstrom gespeichert wird.
Dieser entspricht angeblich einem 16 Bit Audio mit 44,1kHz.
Wie kann man die Werte ineinander überführen?
Klar ist mir, dass man sicher keine 65536 Bits als digital aufsummieren
muss, um 16 Bit zu erreichen. Das wäre auch nur für Frequenzen von
2MHz/65k = 45 Hz erfüllt. Darf man da irgendwo einen Logarithmus
annehmen?
Beitrag "1Bit Audio als Alternative zu PWM"Beitrag "Dithering bei Audio DA"
Hier ist noch ein Thema dazu:
Beitrag "PDM einfach demodulieren"
Demodulation = Decimation bringt bei 3MHz Digitalmirkofonen eine
Qualität von 10-12 Bit.
In den Grundlagenbüchern der Signalverarbeitung sind auch Herleitungen
dafür zu finden. Die Technik war glaube ich die, das das Spektrum der
Wandlung, also die "Treppen" mit dem Eingangssignal gefaltet wurde und
dann die Oberwellen, die vom Ideal als Störung abweichen, aufintegriert
wurden. Ist eigentlich die klassische THD-Betrachtung.
Das Rauschmass, das sich ergibt, ist damit immer auf das Eingangsignal
bezogen und bei einem idealen niederfrequenten Sinus am Höchsten.
Robi schrieb:> Ist eigentlich die klassische THD-Betrachtung.
Nicht ganz, weil PDM aus einer anlogen Einheit ein nicht zeitdiskretes
Spektrum hat und zudem auf noch der Jitter hinzukommt. Da kommt real
mehr raus, als die reine Theorie sagt.
> Das Rauschmass ... ist bei einem ... niederfrequenten Sinus am Höchsten.
Eigentlich ist es bei dem höchst darstellbaren Sinus am größten, weil
das Signal dann fast rechteckig wird. Allerdings sind nicht alle
Spektralanteile messtechnisch interessant und fallen dann oben aus dem
Raster. Bei Audio z.B. sind zwar bei Bässen die meisten Oberwellen
enthalten, aber interessant sind ja nur die, die auch nach der Filterung
noch hörbar sind. Daher liegen die Problemfrequenzen eher im mittleren
Bereich.
Hier wurde sowas mal erörtert:
Beitrag "MEMS Ultraschallmikro mit PDM"
Thomas W. schrieb:> Demodulation = Decimation bringt bei 3MHz Digitalmirkofonen eine> Qualität von 10-12 Bit.
Nach Durchsicht der links (danke an Weka und Jürgen) sehe ich klarer:
Die CD speichert ja die Daten wirklich binär mit 16 Bits ab. Der
Datenstrom sind dann netto 1,4MBit. 3MHz als PCM ist rechnerisch mehr,
aber nicht unbedingt genauer. Interessanterweise ergibt sich aber für
ddie 3MHz-Frequenz-Mikrofone gerade für den unteren Bereich des
Audiobands eine höhere Auflösungen, als 16 Bit.
Thomas W. schrieb:> 3MHz als PCM ist rechnerisch mehr, (als CD)> ...> für die 3MHz-Frequenz-Mikrofone gerade für den unteren Bereich des> Audiobands eine höhere Auflösungen, als 16 Bit.
Langsam, so einfach ist der Vergleich nicht:
Das durch ein PCM-Signal gleicher / bzw equivalenter Auflösung
übertragbare Band ist erheblich größer und es hängt vom Spektralverlauf
ab, was da besser ist.
Die Auflösung nimmt nach oben ab, richtig, das bedeutet aber nicht, das
sie nach unten beliebig wächst. Eine tiefe Frequenz im Bassbereich ist
bei PCM nur dann deutlich genauer, wenn die Grenzfrequenz des Filters
entsprechend niedrig ist. Das kann man aber in der Regel ja nicht
machen.
Thomas W. schrieb:> Die CD speichert ja die Daten wirklich binär mit 16 Bits ab. Der> Datenstrom sind dann netto 1,4MBit. 3MHz als PCM ist rechnerisch mehr,> aber nicht unbedingt genauer.
Die CD speichert 16 Bit mit 44,1kHz als PCM. 3MHz als PCM wäre erheblich
genauer. Faktor 70! Aber wer macht sowas?
Audiomann schrieb:> Die CD speichert 16 Bit mit 44,1kHz als PCM. 3MHz als PCM wäre erheblich> genauer. Faktor 70! Aber wer macht sowas?
"PCM" heißt nicht, dass es immer 16 Bit sind. Die 3 MHz, von denen hier
die Rede ist, sind ja nur 1 Bit! Das hat also Rauschen, das teilweise
auch nach "unten" geklappt wird und zwar je nach Güte des Filters und
der darin enthaltenen niederfrequenten Spektralanteile durch Jitter und
digitale Quantisierungsfehler.
Übrigens wäre es besser, wenn man bei einem 1-Bit-Datenstrom von DSD
sprechen würde. Das bezeichnet eigentlich genau das, was der
Delta-Sigma-Modulator abgibt. Hier wäre es wohl DSD64, also
48kHz-basiert. Die Dadurch entstehende Datenmenge entspricht nebenbei
genau der von S/PDIF - die Qualtiät der Daten ist aber nicht
vergleichbar, sondern von der Energieverteilung abhängig.
