Alternative Aktivweiche

[BN]

Original geschrieben von Calvin
Zwar gibt es durch die AD-DA-Wandlungen Verluste/Beeinflussungen, aber in welcher Größenordnung bewegen sich diese? Ich habe bspweise mit dem IIR-Modul von HiFiAkademie sehr positive Erfahrungen gemacht.

Was halt meistens vergessen wird ist die Auswirkung der Lautstärkeregelung. Bei einer analogen Aktivweiche ist der Lautstärkeregler vor der Aktivweiche und gut ist.

Bei einer Digitalweiche gibt es zwei Möglichkeiten:
a) der Lautstärkeregler ist der Einfachheit auch vor der Weiche. Dann ergibt sich folgende Situation: die Boxen sind z.B. auf einen Maximalpegel von 120dB ausgelegt. Ein guter A/D-Wandler hat eine Dynamik von 108dB, das entspricht 18bit (auch wenn der es sich nominell um einen 24Bit-Wandler handelt). Wenn man jetzt mit einer Lautstärke von 90dB Musik hört, dann liefert der Wandler nur noch eine Dynamik von 13Bit. Das ist dann schon im negativen Sinn hörbar.

b) der Lautstärkeregler ist hinter der Weiche. Das ist die technisch bessere Lösung, aber auch die aufwendigere, weil man dann einen Mehrkanallautstärkesteller braucht, also z.B. PGA2310 oder dergleichen mit den bekannten Problemen, so ein Teil zu integrieren.

Solche Dinge muß man halt auch betrachten, wenn man analoge und digitale Weichen miteinander vergleicht.

Ich persönlich bin ja auch ein Fan von Digitalweichen, aber das Pegelproblem habe ich noch nicht 100%ig gelöst. Bei mir regelt der DSP die Lautstärke. Das ist zumindest besser als die Lösung a) von oben aber auch noch nicht optimal.

Grüße
Bernhard

[fabi]

Das ist dann schon im negativen Sinn hörbar.

ach komm. Das ist auch NUR in Internetforen ein Problem. Jede Beschallungsanlage über 1000 Leuten läuft über einen Digitalcontroller und da gibt es Dynamik, von der zu Hause nur geträumt wird. In den leisen Passagen müßt es furchtbar bröseln und kratzen, sowenige bits arbeiten da nur noch.

fabi

[Calvin]

Hi,

schließe mich fabi an, zumindest was die Auswirkungen bei der HA-Elektronik angeht Digitale Lautstärke-Lösungen haben sich zwar immer negativ bemerkbar gemacht, das Auflösungsvermögen war dabei jedoch weder ein Thema noch Grund.
Theoretisch ist das Auflösungsproblem bei verringerter Lautstärke gegeben, ja, praktisch jedoch merke ich davon nichts.
Die meisten dynamischen Lautsprecher verflachen bei niedrigsten Pegeln ohnehin und lösen von sich aus nicht mehr besonders gut auf. Aber selbst mit guten Elektrostaten, die in Punkto Auflösungsvermögen zeigen, wo der Frosch die Locken hat, ist das angesprochene Problem nicht zu erfassen. Vielleicht spricht das im Besonderen für die HA-Elektronik, es zeigt jedoch, daß das Problem nicht prinzipiell ist.

jauu
Calvin

[PeterG]

Hi fabi,

ich würd da noch einen draufsetzen: die Puristen vergessen meist, dass die von ihnen geliebte Musik auf der Bühne/Studio auh schon hunderte von Stufen durchlaufen ist!
Aber vielleicht hab ich ja nur so schlechte Ohren?

Aber auch meine Freundin sagte 2003 einzig zu Calvins Esel+Sub: das klingt ungefähr wie bei uns im Garten!

Wobei das Seepferd ohne Entzerrung einfach Schei.. klingt, aber mit TT-Unterstützung und analoger Weiche und "Verbiegung" machte es kürzlich im Freien ne gute Figur.

MfG
Peter

[hreith]

"..Ein guter A/D-Wandler hat eine Dynamik von 108dB, das entspricht 18bit (auch wenn der es sich nominell um einen 24Bit-Wandler handelt). Wenn man jetzt mit einer Lautstärke von 90dB Musik hört, dann liefert der Wandler nur noch eine Dynamik von 13Bit. Das ist dann schon im negativen Sinn hörbar..."
=>
von 108 auf 90dB sind es 18dB, was etwa 3bit entspricht.

Schaut man sich die technischen Daten von HiFi-Geräten an, dann haben gute Quellgeräte und Vorverstärker einen Rauschabstand von 100..110dB. Bei Endstufen ist es je nach Bezugspegel oft etwas weniger.
Hat der Wandler 24bit, dann gibt das theoretisch einen Störabstand von 144dB. Wenn bedingt durch die analogen Stufen aber "nur" ca 108dB übrig bleiben, dann sind also immer 6 bit damit beschäftigt, das analoge Rauschen abzubilden.
Vergleicht man analoge mit digitalen Systemen, dann wird manchmal der Anschein erweckt, als ob der Rauschabstand bei analogen Systemen mit kleineren Aussteuerungen nicht geringer werden würde. Dieser Effekt tritt dort aber genauso auf!
Wichtig ist, dass der absolute Rauschpegel unterhalb der Hörschwelle bleibt.

Die oben angesetzten ca 100..110dB ergeben sich schon aus dem Widerstandsrauschen an analogen Stufen wenn die Bauteile in der Größenordnung von 10..100kOhm liegen - und das tuen sie in der Regel.

Bezüglich digitaler Weichen halte ich es für verkürtzt, wenn man den Blick nur auf die Wandler richtet. Sofern diese von Ihrem Aussteuerungsbereich an das Umfeld angepasst sind, machen sie in der Regel einen guten Job, ihr Einfluß ist meist nicht wesentlich schlimmer als der von einem OP.
Probleme treten im Rechenwerk auf und dort vor allem im Bass.
Setzt man den dsp auf eine solche Kurve an:



dann sieht das Ausgangsspektrum bei einem 32bit !! Rechenwerk etwa so aus:



Man sieht, dass eine sehr deutliche Modulation des Rauschens in Abhängigkeit vom Signal und der jeweiligen Filterkurve stattfindet. Angenehme ist das nicht.
Abhilfe schafft nur eine wesentliche Verbreiterung des Rechenwerkes im dsp und eben die geschickte Umsetzung der Rechenregeln. Das jedoch steht so nicht im Prospekt und hat auch nichts mit den Wandlern zu tun.

Als Vergleichsbassis von digitalen Weichen wird alllgemein der DCX2496 genommen. Er ist aber doch schon etwas in die Jahre gekommen und auch nicht an HiFi-Umgebungen angepasst. An den analogen Schnittstellen ist er auf einen in Beschallungsumgebungen üblichen eher hohen Pegel von ca 10Veff ausgelegt. Bei HiFi sind aber nur 1..2Veff üblich. Alleine das kostet den DCX ca. 14..20dB an Rauschabstand und er kann eigentlich gar nichts dafür. Ein weiteres Problem besteht darin, dass er nach Herstellerangaben ein 24bit float Rechenwerk benutzt. Dazu hatte ich weiter oben schon was angemerkt.

So wie es unterschiedliche Ansätze und Problemkreise bei analogen Filtern gibt, gibt es auch welche bei digitalen Weichen - in der Regel sind es aber nicht die Wandler.

[BN]

Original geschrieben von fabi
Jede Beschallungsanlage über 1000 Leuten läuft über einen Digitalcontroller und da gibt es Dynamik, von der zu Hause nur geträumt wird.

Bei einer Beschallungsanlage wird der Pegel in der Regel nicht sehr stark verändert, die wird einmal eingestellt und arbeitet immer bei ähnlichen, d.h. einigermaßen optimalen Pegeln.

Original geschrieben von Calvin
Digitale Lautstärke-Lösungen haben sich zwar immer negativ bemerkbar gemacht, das Auflösungsvermögen war dabei jedoch weder ein Thema noch Grund.

Da habe ich andere Erfahrungen gemacht. Der CD-Standard hat ja nicht umsonst 16Bit Auflösung. Wenn 14Bit reichen würden, dann hätten die Samples auf der CD heute 14Bit. Außerdem ging es ja in der Diskussion darum, ob einige Operationsverstärker mehr im Signalweg schädlich sind --- also Jammern auf allerhöchstem Niveau. Da liegt die Meßlatte schon sehr hoch und dann wiegt es halt umso schwerer, wenn die Alternativlöung in Form einer Digitalweiche das Digitalsignal nicht vollständig reproduzieren kann. Ob das nun der eine klarer heraushört als ein anderer, ist dann eigentlich fast egal.

Original geschrieben von hreith
"..Ein guter A/D-Wandler hat eine Dynamik von 108dB, das entspricht 18bit (auch wenn der es sich nominell um einen 24Bit-Wandler handelt). Wenn man jetzt mit einer Lautstärke von 90dB Musik hört, dann liefert der Wandler nur noch eine Dynamik von 13Bit. Das ist dann schon im negativen Sinn hörbar..."
=>
von 108 auf 90dB sind es 18dB, was etwa 3bit entspricht.

Ich bin aber davon ausgegangen, daß die Anlage 120dB Maximalschaldruck liefern soll. Von 108dB auf 120db fehlen also noch 12dB, das sind dann nochmal 2Bit, also fehlen insgesamt 5Bit von 18 wenn man mit 90dB Schalldruck hört. Das ist zugegeben Erbsenzählerei, macht in der Praxis auch nicht sooo viel aus, ist aber auch nicht wegzudiskutieren.

Original geschrieben von hreith
Die oben angesetzten ca 100..110dB ergeben sich schon aus dem Widerstandsrauschen an analogen Stufen wenn die Bauteile in der Größenordnung von 10..100kOhm liegen - und das tuen sie in der Regel.

Mag sein, aber bei einer gut ausgelegten Aktivweiche sind die Verhältnisse schon günstiger. Es rauscht ja eigentlich dort nur aus dem Hochtonkanal wegen dessen großen Bandbreite. Dort sind aber die "Widerstände" im Signalweg alles Kondensatoren, die ihren Widerstand mit zunehmender Frequenz verringern. D.h. die effektiven Widerstände sind im Endeffekt klein. Dann kommt der größere Signalhub einer Aktivweiche gegenüber üblichen D/A-Wandler hinzu, was den Rauschabstand weiter vergrößert.

Damit wir uns recht verstehen, ich will hier Digitalweichen in keiner Weise madig machen. Ganz im Gegenteil. Mit den vielen und sehr exakten Einstellmöglichkeiten hat man sehr sehr viel mehr Möglichkeiten, um zu einer optimalen Gesamtlösung zu kommen als mit mehr oder weniger festverdrahteten Aktivweichen. Mich hat nur (die nicht von Dir stammende) These überrascht, eine Digitalweiche wäre sozusagen der bessere Operationsverstärker.

Daß Digitalweichen gewissermaßen "analoge" Eigenschaften zeigen, wie begrenzte Rauschabstände, möglichweise auch Klirr, ist mir nicht neu. Nicht erwartet hätte ich allerdings, daß sich diese diese Effekte doch relativ deutlich zeigen. Ich habe bei meiner Digitalweiche (mit FIR-Filterung und und Floating-Point-DSP) ähnliche Messungen gemacht und mir sind solche Effekt nicht aufgefallen. Allerdings wurde hauptsächlich bei mittleren Frequenzen gefiltert und weniger bei den Bässen. Das werde ich nochmal austesten müssen.

Grüße
Bernhard

[fabi]

Bei einer Beschallungsanlage wird der Pegel in der Regel nicht sehr stark verändert, die wird einmal eingestellt und arbeitet immer bei ähnlichen, d.h. einigermaßen optimalen Pegeln.

bn, ich sprach nicht vom absoluten Durchschnittspegel, sondern von der Dynamik. Ein gleichmäßiges Solo ist schnell 30dB leiser als die Spitzenpegel der ganze Band.

egal, für High-End-Fans ist das vielleicht ein Problem. Dann diskutierts mal schön weiter.

fabi

[hreith]

Hi BN,

eine HiFi-Anlage die 120dB am Hörplatz abliefert ... das kommt wohl in den wenigsten Hütten vor !
Selbst wenn die Boxen 90dB/W hätten, dann wären 1000W notwendig um 120dB in 1m zu erzeugen.
Selbst ein 25cm-Treiber müsste bei 100Hz 8mm Hub machen um auf 120dB zu kommen.
Außerdem ist es im Hörraum nie optimal ruhig.
Mehr als 96dB sind gar nicht auf der CD und es gibt selten Klagen über den mangelnden Rauschabstand von CD. Das belegt, dass in den mit Abstand meisten Fällen die effektive Dynamik beim Endkunden deutlich unter 96dB liegt, in der Regel wohl eher bei 60..70dB.
....

Auch im Hochpass hat man RC-Glieder und das R rauscht nunmal selbst wenn es das C nicht tuen würde.

Letztlich kann es einem Anweder egal sein, ober der Wandler oder der Widerstand rauscht. Gut ist es dann, wenn man es nicht hört.

FIR-Weichen haben weniger Probleme mit der begrenzten Rechengenauigkeit, dass Problem tritt vor allem bei IIR auf - und zwar bei einem EQ mit negativem Pegel im Bass, alle anderen Filter sind unkritisch.

Eine digitale Weiche hat nur 2 analoge Stufen, egal wie komplex die Übertragungsfunktion ist.
Eine übliche analoge Weiche hat auch eine Ein- und eine Ausgangsstufe - und damit noch keine einzige Filterfunktion.
In der Praxis gibts dann Probleme mit der Leitungsführung, Einstreuungen, .....
Je nach Ausführung kann eine digitale Weiche schon günstiger sein - auch bezüglich Rauschen.
Auf der anderen Seite gibt es - sofern man es kann - keinen zwingenden Grund, auch einfache Filteraufgaben unbedingt digital lösen zu müssen. Wer mit einem einfach 12dB-Filter auskommt, der soll es eben analog machen.
Mit meinem Beitrag wollte ich auch nur den Blick für das Wesentliche schärfen und der liegt bei guter Auslegung nicht im Rauschen der Wandler.

[Calvin]

Hi,

Der CD-Standard hat ja nicht umsonst 16Bit Auflösung. Wenn 14Bit reichen würden, dann hätten die Samples auf der CD heute 14Bit.

Ich bin sogar davon überzeugt, daß diese 14Bit bei kaum einer Aufnahme erreicht werden!
Liest man sich einmal die Datenblätter und Application-Notes der AD/DA-Converter durch, dann stellt man fest, daß das Problem weniger auf der digitale Seite liegt, sondern auf der analogen. Eingangspuffer und Ausgangsstufen mit den bekannten OP-Verdächtigen (NE5534, etc) sind üblicherweise gerade mal 12Bit linear. Hochwertige OPs und ausgebuffte Schaltung und man erreicht auch mal 16Bit. Das Rausch- und Verzerrungsniveau muss dafür schon extrem niedrig sein.
Durch die hohen Impedanzwerte der Cs sind analoge Filterschaltungen immer rauschgefährdet. Stark unterschiedliche Eingangsimpedanzen an den OP-Eingängen wirken sich ebenfalls ungünstig aus. Artefakte aus der Stromversorgung oder dem Layout nicht einmal eingerechnet.
Wieviel ´Auflösungsvermögen´ erreicht also eine analoge Stufe überhaupt? Und je mehr Filterblöcke im Signalweg liegen umso geringer wird die ´Auflösung´. Wie Hubert ja anmerkte zeigen sich die Vorteile der digitalen Systeme umso mehr, je komplexer die Filterung ausfällt, sprich je mehr Filterblöcke verwendet werden müssen. Während bei Passivweichen ein Equing (z.B. der Schallwandeffekte) üblicherweise Bestandteil des Filters ist sind bei Aktivweichen typischerweise Weichen- und EQ-Funktionen als eigene Filterblöcke ausgeführt. Aber auch bei Aktivweichen können oft Filterung und Equing und damit mehrere Filterblöcke zusammengefasst werden und die Anzahl der im Signalweg liegenden Stufen reduziert werden. Sieht man leider nur zu selten

jauu
Calvin

[kboe]

irgendwie haben uns zu zeiten von LP und UKW-radio wohl auch 60 dB rauschabstand dicke gereicht

gruß
kboe

[hreith]

Hi kboe,

nur weil die CD weniger rauscht als eine LP sind die Wände in den Häusern ja nicht dicker geworden.
Aus diesem und anderen Gründen wird in der Regel auch nicht wesentlich lauter gehört als vor 20 Jahren.

[kboe]

hallo hreith!
DAS versteh ich jetzt nicht unbedingt ( ist aber auch nicht sooo ernst gemeint )
rauschabstand sollte sich doch eher bei LEISER wiedergabe bemerkbar machen????

gruß
kboe

edith: hast natürlich recht. bei leisen stellen und laut aufgedrehter anlage