Kontinuierliche Digitaltechnik

Hallo,

in der Zeitschrift "Elektronik" l=E4uft gerade eine Artikelserie =FCber "Kontinuierliche Digitaltechnik". (1) Ich bin zugegeben nicht der Hellste, aber irgendwie kommen mir manche Schlussfolgerungen des Autors seltsam vor. Beispielsweise, wenn die erkl=E4rterma=DFen audiotaugliche Variante einer Implementation der Kontinuierliche Digitaltechnik mit 9 bit Aufl=F6sung daherkommt. Die Begr=FCndung des Autors: das menschliche Ohr kann nur 5% Pegelunterschiede wahrnehmen, daher kann man die 140 dB Dynamik des menschlichen Ohres in 325 Stufen aufteilen - was 9 bit Aufl=F6sung entspricht. Klingt zun=E4chst plausibel. Aber selbst wenn nun das im Artikel beschriebene zeitvariante Sampling zum Einsatz kommt, so sehe ich nicht, wie es gelingen sollte, einen Ton von z.B. 50 Hz und zugleich einen Ton von 3 kHz mit sagen wir mal

30 dB kleinerem Pegel abzutasten - der 3kHz-Ton w=E4re kleiner als 5% der Amplitude des 50Hz-Pegels und k=F6nnte somit nicht mehr abgetastet werden - sofern ich das Verfahren richtig verstanden habe. Bei so gro=DFem Frequenzabstand w=FCrde aber der Verdeckungseffekt des menschlichen Ohres noch gar nicht zum Tragen kommen. (2) Und ebenfalls unverst=E4ndlich finde ich, dass bei der Kontinuierliche Digitaltechnik kein Quantisierungsrauschen auftreten soll - aber als Mathematik-DAU konnte ich den mathematischen Grundlagen im 1. Teil der Serie nat=FCrlich kaum folgen geschweige diese verstehen. Bevor ich nun mein nachrichtentechnische Grundlagenwissen =FCber Bord schmei=DFe, meine Frage an die Wissenschaftler und Fachleute unter euch: Hat jemand diesen Artikel gelesen und ist in der Lage, diesen fachlich zu kommentieren?

Gr=FC=DFe Thorsten

(1) Online existiert ein Exzerpt des Autors:

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elz/PDF/Werbung.pdf (2)
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Thorsten Wahn
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Müsste man sich mal das Patent zu ansehen und dann in Software simulieren, um zu sehen, ob man einen Unterschied hören kann. So auf den ersten Blick sieht es so aus, als hätte der Auto ADPCM neu "erfunden".

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Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Frank Buss

Zumindest verdammt ähnlich.

Klingt alles etwas wirr. Von einem Prof würde ich eine klarere Darstellung erwarten. Was er vorschlägt ist eine diskonstante Abtastrate. In der Tat ist das eher ungewöhnlich. Ob das was groß bringt wage ich momentan zu bezweifeln; würde ich mir gerne an Samples ansehen/-hören. Bietet er irgendwo fertige Progrämmchen oder so dafür an?

- Henry

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Henry Kiefer

Mehr alte Konferenzberichte lesen dann wird man von der Vorstellung geheilt. Amüsant sinx/x als "Whittacker-Funktion": 4 Treffer bei google auch als "Whittaker-Funktion" nur 75.

MfG JRD

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Rafael Deliano

Rafael Deliano schrieb:

Du kannst ja mal "sinx/x" oder ähnlich in Google geben. Oder man empfiehlt gleich 'alle AppNotes von AD zu lesen' und dann seinen Aufsatz neu zu schreiben.

- Henry

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Henry Kiefer

Henry Kiefer schrieb:

Ohne die Validität des Papers nur im geringsten Beurteilen zu können, musste ich an einen hervorragenden Blogeintrag denken:

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Viele Grüße, Johannes

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Johannes Bauer

Besonders der Schluß gefällt mir :-)

| ... if it passes all ten [tests] that still doesnÿt mean itÿs right. At | some point, there might be nothing left to do except to roll up your | sleeves, brew some coffee, and tell your graduate student to read the paper | and report back to you.

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Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Frank Buss

Ganz ehrlich: Klingt irgendwie nach sauerstoffarmen Kupfer und hartvergoldeten Steckdosenleisten ;-)

Man kann diskontinuierlich abtasten, das macht man meist, wenn die Abtastrate der Wandler nicht ausreicht, viele Leser hier dürften das schon mal gemacht haben, ohne darüber nachzudenken, das nennt sich Random Interleaved Sampling beim Oszilloskop ;-) Geht auch mit DSP, wenn der Wandler günstig sein soll, es gibt da ein paar kleine Signalverarbeitungs- Tricks.

Aber: Was das im Audio-Bereich soll, weiss der komische Vogel mit dem Kragen (in der Version als P.-G. immer über derlei Projekt kreisend ;-)

Entweder, es geht um Datenreduktion, dann sage ich: MP3 ist erfunden und ADPCM auch.

Oder, es geht um nette Audio-Wandler. Nun, die gibt es als Sigmal-Delta, konventionell, pipelined und sonstwie wirklich in allen Varianten in bester Qualität.

Ganz ehrlich: Wenn man für die Super-Dupe-HighEnd- Goldkehlchen-Goldkabelchen-Stereoanlage einen Wandler braucht, dann kann man als Overkill einen >100 MSPS Wandler mit 16 Bit hernehmen und den um ca. den Faktor

1000 für 96kHz Abtastrate (yes, the High End) überabtasten lassen und kommt auf irgendeine ichwillsgarnichtwissen Dynamik jenseits der physikalischen Grenze.

( Hat jemand das schon gebaut, falls nicht, wir liefern, mit polierter Echtmetallfrontplatte (tm) und Röhrensimulator mit per Fernbedienung einstellbaren Glimmfaktor (Taste: "romantisch" ;-) zum günstigen Sonderpreis eines neuen Mittelklassewagens ;-)

Oder man macht es schnöde, billig und auch sehr gut ;-) mit einem der Üblichen Verdächtigen Sigma Delta Audio Wandler.

Was keine gute Idee ist: Das Audio mit einem variablen Takt abzutasten, der echt variabel zum Wandler geht. Weil: Der hat schnell einen Jitter drauf, und da zählen Nano- und Picosekunden bei der hohen Auflösung.

Denn, Merkspruch: Der richtige Samplewert, zum falschen Zeitpunkt abgetastet, ist der falsche Samplewert ...

Gruß Oliver

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Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
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Oliver Bartels

Das klingt interessant. Gibt ja z.B. mit dem LTC2207 schon relativ preiswerte 16 Bit Wandler für 105 MSPS (83 Euro bei Digikey). Könnte man damit tatsächlich durch überabtasten eine viel höhere Auflösung hinbekommen? Wie funktioniert das im Detail? Wenn der Eingangswert z.B. zwischen 123,1 und 123,9 bewegt, kann man dann doch so schnell wie man will abtasten, der Wandler würde immer nur 123 liefern, oder? (unter der Annahme, der 16 Bit Bereich ist hier der ganzzahlige Bereich)

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Frank Buss, fb@frank-buss.de
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Frank Buss

Oliver Bartels schrieb: [..]

Nachdem MaWin schon vom 4. Reich trällert und nun ein echter Schlüsselreiz "phys. Grenzen" auf mich einwirkte. *huch* Kann man den nicht den Prof und Oliver in eine Arena sperren? Da wäre der Freitag abend gerettet. Ist auch viel interessanter als schnöde Polit-Dikussionspodien.

Ich bin gespannt. Würde auch Eintritt zahlen!

- Henry

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Henry Kiefer

Henry Kiefer schrieb:

=20

Au ja!

d.s.e. Celebrity Deathmatch Womit gehen die aufeinander los? Handies?=20 L=F6tkolben? Hochspannung?

Guido

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Guido Grohmann

Hallo Frank,

Frank Buss schrieb:

genau das ist der Punkt, warum ich bei Überabtastung Zweifel habe. Das Quantisierungsrauschen ist auch keineswegs zufällig, sondern hängt in schwer beschreibbarer Weise vom Signal ab. Wenn also hier die Quantisierungsstufe 1 ist, müßte man mit einem quasi Zufallssignal dithern, wobei die Amplitude dann größer 1 sein muß. Mit anschließender Tiefpaßfilterung kann man die Auflösung des Wandlers dann beliebig hoch treiben, in Sigma-Delta-Wandlern (Noise-Shaping) geht das so ähnlich.

Bei obigem Beispiel müßte das eigentlich gehen, Du addierst hochfrequentes Rauschen _analog_ auf den Wandlereingang bei 105 MSMPS, filterst es digital auf Audiobandbreite raus und kannst danach die Abtastrate runtersetzen. Wie man den Gewinn in Bit berechnet, ich glaube

1/2 * log2(Ü). Durch reine Überabtastung braucht man schon sehr hohe Abtastraten, Noise-Shaping in Sigma-Delta Wandlern ist da IMHO wesentlich effektiver.

mfg. Winfried

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Winfried Salomon

Natürlich geht das ...

Kommt überschlagsmäßig hin.

Man soll danach bittschön ordentlich filtern, dann geht das Richtung Sigma-Delta. Nix Mittelwert ...

Siehe:

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1024fach überabgetastet sind rund 30dB Verbesserung, reicht ;-) Nicht dass das SNR jetzt absolute Spitze wäre, es ist nur Spitze, aber dafür hat der Wandler dann eine hervorragende Linearität.

( Btw.: Das Noise Shaping bringt auch keine Wunder, there is no free lunch. )

_Hören_ kannst Du das alles eh' nicht mehr, schon mit 14 Bit DACs hat die CD einen guten Klang, aber man braucht bei HighEnd ja schon ein paar Verkaufsargumente ;-)

Verschärfung: Audio zur FM-Modulation eines Röhren-Oszillators nutzen, dann den digitalisieren und digital FM-demodulieren.

Für die FM Modulation der Röhre muss ein Schwingkreis entweder mit Kondensator-Mikro oder mit elektromagnetisch verstimmbarer Spule herhalten, bei den Schweizer Uhrmachern läßt sich sowas sicher fertigen, die Verstellung wird selbstredend diamantgelagert ;-)

So ein Röhren ADC muss einfach sein, man gönnt sich ja sonst nix ;-)

Ciao Oliver

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Oliver Bartels + Erding, Germany + obartels@bartels.de
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Oliver Bartels

Ich kann mich täuschen, aber ist das nicht genau dasselbe Prinzip, das auch beim 1-Bit-Wandler (war das jetzt n Sigma-Delta oder was anderes?) angewandt wird?

War wohl damals, als CD-Player noch was total neues waren, irgendwie der letzte Schrei, 1-Bit-Wandler und 256-fach Oversampling, oder sowas in der Art. Und wenn man jetzt statt bis auf 1 bit Auflösung runterzugehen nur auf

16 Bit runtergeht, dann müsste man wohl mit der Abtastrate nicht soweit hochgehen, bzw. bekommt noch mehr theoretische Auflösung raus. Ich glaub ich such' morgen mal nach dem Skript für elektronische Messtechnik, da stand sowas IIRC drin...

Gruß, Florian

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Florian E. Teply

Bei den CD-Playern ist der Grund sehr einfach: Durchs Oversampling kann man die analogen teuren Filter durch billigere digitale Schaltelemente ersetzen. Wird dem Kunden natürlich schmackhaft ausgemalt. Ändert aber nix am Prinzip.

Ein Radiom mit Scan- und Reset-Knopf wird heutzutage auch mit "Digital" beworben...

- Henry

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Henry Kiefer

Stümmt, auf der DA-Wandler-Seite wär das ja sonst auch reichlich sinnfrei. da hab ich grad nicht dran gedacht, ist aber auch schon spät ;-)

Gruß & gute Nacht, Florian

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Florian E. Teply

Rafael Deliano schrieb:

Hab's auf deutsch auch noch nie gehört, aber: "Whittaker function" => 7980 Treffer ;-).

Grüße, Benjamin

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Benjamin Spitschan

(=DCberabtastung ohne Dithering)

Bei der Theorie der "Kontinuierlichen Digitaltechnik" erw=E4hnt der Autor nichts von Dithering (oder etwas, das ich als solches interpretieren k=F6nnte). Er schreibt jedoch, es tr=E4te "kein st=F6rendes Quantisierungs-Rauschen" auf, allerdings fehlt eine Angabe, was unter "st=F6rendem Quantisierungsrauschen" zu verstehen sei.

Je l=E4nger ich =FCber die Theorie der "Kontinuierlichen Digitaltechnik" sinniere, um so mehr komme ich zur =DCberzeugung, dass im Aufsatz entweder wichtige Details fehlen (evt. absichtlich, um z.B. eine unauthorisierte Verwertung zu verhindern) oder grundlegende Annahmen darin falsch sind. Ich vermute mal ersteres. Denn die ELEKTRONIK - wohl die letzte gro=DFe Zeitschrift in Deutschland, die sich redaktionell unabh=E4ngig mit industrieller Elektronik befasst - k=F6nnte sich letzteres sicher nicht erlauben.

Gru=DF Thorsten

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Thorsten Wahn

Thorsten Wahn schrieb:

Bei früheren Patentanmeldungen mußte man ein funktionierendes Gerät vorzeigen. Das sollte auch wieder so sein!!!

- Henry

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Henry Kiefer

Das war sie mal in den 80ern. Inzwischen nähert sie sich von Vertriebsstruktur und Inhalt Kennzifferzeitschrift an. Hat nur noch selten Inschinöre als Autoren aber gerne mal Professoren. Mit Beiträgen die die in ihren peer reviewed Publikationen unmöglich unterbringen hätten können die aber von der Redaktion akzeptiert werden.

MfG JRD

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Rafael Deliano

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