Digital volumkontroll - trenger hjelp

Per73

Hi-Fi interessert
Ble medlem
28.05.2004
Innlegg
62
Antall liker
1
Torget vurderinger
0
Benytter PC med foobar avspiller som kilde i mitt oppsett. Kjører optisk ut til en eq med DAC (Behringer DEQ2496)

Benytter ASIO drivere for foobar, slik at Windows sin lydmikser unngås. Foobar har egen, digital volumkontroll. Programmet har også mulighet til å gi 16, 24 eller 32 bit output, samt 16-bit 0-paddet til 24 el 32 bit. Ved å benytte foobars volumkontroll forkastes jo noen av bittene.

Er det noen som kan forklare hvor mye jeg kan dempe signalet før jeg i praksis mister oppløsning når kildedata i utgangspunktet er 16 bit/44.1 KHz signal?

Mvh,
Per
 
K

knutinh

Gjest
Mulig at jeg misforstår deg her.

Hvis du har et 16-bit kilde-signal som rendres som 32 bits, kan du i teorien dempe signalet med 16msb (96dB) uten tap av digitaloppløsning.

Hvis signalet skal ut på en real-world D/A konverter så kan man kanskje bruke effective-number-of-bits som en indikator. Hvis du har en sann 18bit D/A (topp kvalitet) så kan du "skifte" dine 16 bits to posisjoner til høyre før du er nede i støy-gulvet. Siden hver bit tilsvarer ca 6dB burde du fint kunne dempe et 16-bits signal 12dB uten tap av oppløsning.

Litt forbehold for dette siste siden digital kvantiserings-støy ikke nødvendigvis er sammenlignbart med analog støy/forvrengning i en D/A konverter.

Dette taler for at gain-matching er viktig i et PC->power-amp oppsett.

Løkken kan sikkert mer om dette.

mvh
Knut
 

Ivar_Loekken

Hi-Fi freak
Ble medlem
03.12.2006
Innlegg
2.486
Antall liker
2
Stemmer i overstående. I prinsippet har det ikke noe å si om oppløsningen reduseres når man demper lyden, siden det er signalnivået som dempes mens støynivået er konstant. Slik er det også i den akustiske virkeligheten når en lyd blir svakere, SNR avtar med signalnivået. Imidlertid er det dumt å dempe nivået nærme kilden og så kompensere med å forsterke det opp igjen kraftig senere. Da forsterker du også opp støyen fra kilden. Derfor, har du flere volumkontrollere i kjeden; skru ned den siste og skru opp resten, da demper du flest støybidrag (alle som er før volumkontrolleren i kjeden). Om selve attenuatoren er analog eller digital har egentlig ikke noe å si. Vil du maksimere SNR, skru ned den siste og skru opp resten.
 
K

knutinh

Gjest
Men ofte er avveiningen:
*demp ned digitalt veldig tidlig, men med fjernkontroll og alle fasiliteter
*demp ned analogt veldig sent, men ved å reise seg og skru på et pot-meter

optimalisering av Signal-til-Støy-til-Ergonomi-funksjonen er ikke-triviell for oss sofagriser :)

Ellers så ser jeg ikke helt hvordan tap av oppløsning kan forsvares med at det er slik verden fungerer ellers? Et 8-bit talesignal blir ikke noe bedre av å kaste 2 bits, selv om man stiller ned volumet.

mvh
Knut
 

Ivar_Loekken

Hi-Fi freak
Ble medlem
03.12.2006
Innlegg
2.486
Antall liker
2
Ellers så ser jeg ikke helt hvordan tap av oppløsning kan forsvares med at det er slik verden fungerer ellers? Et 8-bit talesignal blir ikke noe bedre av å kaste 2 bits, selv om man stiller ned volumet.
Hvis du har en analog lydkilde med nivå 100dB og elektronikken/rommet/etc genererer en nominell bakgrunnsstøy på 20dB, så er SNR 80dB. Hvis du demper lydnivået fra 100dB til 80dB med en analog eller hvilken som helst annen volumkontroll, og støygulvet forblir uendret, så har du redusert SNR med 20dB, du har tapt litt over 3 bit oppløsning. Siden vi har en nominell høreterskel er det uunngåelig at man taper SNR når man reduserer volumet, selv i et helt støyfritt miljø.

Nøyaktig det samme skjer når du demper volumet digitalt, gitt at alt annet er likt, vil SNR avta lineært med lydnivået, man har et konstant støygulv. Hvis støygulvet var under hørbarhetsterskelen før du dempet (si 120dB under fullt signalnivå), vil det også være det etter at du har dempet. Det er uendret.

Dette forutsetter selvsagt at den digitale volumkontrollen har full dithering av kvantiseringsoperasjonen, slik at rekvantiseringen ikke resulterer i forvrenging. Det er ikke tilfellet i en telefon eller talekoder, men det bør være tilfellet i en implementasjon for high-end audio. Hvis noen bare trunkerer i en digital volumkontroll har de rett og slett ikke gjort jobben sin.
 
K

knutinh

Gjest
Hvis vi kaller støybidrag for Nd, Ne og Na (digitalt, elektronikk og akustisk*) så kan vi ha et oppsett som er dominert av enten digital støy (kvantiserings-støy), elektronisk støy (termisk støy mellom D/A og høyttaler) eller akustisk støy (bråk i rommet).

Hvis Ne>>(Nd,Na) så har vi et stille lytterom og god digital oppløsning slik at elektronikken dominerer. Hvis vi da har mulighet til å regulere ned att*(Nd+Ne+signal) sent i elektronikk-kjeden vil det ha en gevinst framfor å regulere ned att*(signal) i digital kilde.

Hvis Nd>>(Ne,Na) så har vi et typisk lav-oppløst signal, men hvis vi kan utvide ord-bredden digital og skifte bits nedover kan vi beholde ~konstant SNR uavhengig av om vi regulerer volum digitalt eller analogt.

Hvis Na>>(Ne,Nd) så er vi dominert av akustisk støy og hvordan vi regulerer volum er egentlig irrelevant.


*) Nå jeg skriver at Na er akustisk støy burde det egentlig stå "alle støybidrag etter siste mulige volum-kontroll, inklusive effekt-forsterker"

mvh
Knut
 

Ivar_Loekken

Hi-Fi freak
Ble medlem
03.12.2006
Innlegg
2.486
Antall liker
2
I alle praktiske henseender (les: normale anlegg med 16b+ kildemateriale) vil Na dominere.

Men poenget i forrige innlegg var at hvis du regulerer ned volumet digitalt, så vil S/Nd avta med S, mens Nd forblir konstant. Dermed har du ikke fått mer støy. Hvis lydnivået bare er 50dB, trenger du ikke mer enn 50dB S/N for at støyen skal være under hørbarhetsgrensen.

Imidlertid vil maskering av støy (i øret) også avta med S, derfor vil Nd, gitt at Nd>>(Na+Ne) OG Nd>>TN, der TN er høreterskel for N når S=>0, bli mer hørbar selv om den er konstant. Derfor forbeholdet i forrige innlegg. Kort sagt, som en logisk betingelse:

{Nd>>(Na+Ne)} & {Nd>>TN} = 0 => no problem.
{Nd>>(Na+Ne)} & {Nd>>TN} = 1 => problem

Betingelsen vil neppe kunne bli sann med en 16b+ kilde.

Men: Hvis du reduserer S digitalt og så kompenserer ved å forsterke den opp igjen senere i kjeden, vil du forsterke både S og Nd. Da kan overstående fort bli en realitet. Det var poenget i første innlegg, demp volumet så sent i kjeden som mulig, eller demp det i hvertfall ikke tidlig i kjeden, for så å kompensere ved å skru det opp senere i kjeden.
 

Ivar_Loekken

Hi-Fi freak
Ble medlem
03.12.2006
Innlegg
2.486
Antall liker
2
Ad notum; antar man at Na, Ne og Nd er ukorrelert så skal Na+Nd egentlig være (Na2+Nd2)1/2. Prosedyren er ikke rent ulik det å lage et støybudsjett for feks en DAC.
 
K

knutinh

Gjest
Lenge siden jeg regnet på sånt nå...

Mest for egen del har jeg prøvd å sammenfatte tråden. Med alle mulige forbehold om feil :)

------------------------------------------------------------------
Problemstilling:
Vi har en gitt kjede av hifi-komponenter som brukes til reproduksjon av ferdig innspilt lyd. Flere komponenter introduserer støy, og flere kan brukes til å dempe signalstyrke.

Av praktiske hensyn ønsker vi å lytte på forskjellig lydnivå avhengig av om det er fest på lørdag eller stearinlys-aften med dama. Digital volumkontroll kan ha ergonomiske fordeler kontra analog. Hva skal vi bruke?

Vi antar at sluttresultatet er det vi er opptatt av. Forholdet mellom ønsket signal, S og Total støy, Ntot gir Signal-til-støyforhold, SNR. Som lyttere er vi opptatt av både absolutt støynivå og SNR, siden vi sannsynligvis har en nedre hørbarhets-terskel for støy som kan forskyves hvis et sterkt signal blandes inn (maskering).

Digital volumkontroll forutsettes utført med ideell dithering.

Signal:
S = X * Ad * Ae

Støy-bidrag:
Nd * Ae
Ne1 * Ae
Ne2
Na

Vi antar ukorrelert støy og dermed effekt-addisjon:
Ntot = {(Nd*Ae)^2 + (Ne1*Ae)^2 + Ne2^2 + Na^2}^(1/2)
={(Nd^2+Ne1^2)*Ae^2 + (Ne2^2 + Na^2)}^(1/2)

rydder opp:
N1^2 = (Nd^2+Ne1^2)
N2^2 = (Ne2^2 + Na^2)

og får:
Ntot = {N1^2*Ae^2 + N2^2}^(1/2)

SNR:
S/Ntot = X*Ad*Ae/{N1^2*Ae^2 + N2^2}^(1/2)

Konklusjon:
Som forventet vil både digital og analog volumkontroll resultere i endret signal-nivå. Bare analog volumkontroll vil påvirke støy-nivå.

Hvis digital støy og analog støy før pot-meter (N1) er signifikant i forhold til støy i effekt-forsterker og akustisk støy(N2), forventer vi at aktiv bruk av analog volum-pot vil gi bedre SNR i rommet. Hvis totalt støybilde domineres av støy etter analog volum-pot, er det likegyldig hvorvidt vi benytter analog eller digital volumregulering.

Hvis vi skal dempe volumet kraftig ned vil dette uansett gå utover SNR siden N2 før eller senere blir dominant (i praksis som regel "før", og ikke "senere"). Dette er ikke noe problem hvis total støy er under nedre hørbare terskel.

Den suverent dårligste taktikken er å dempe kraftig digitalt (Ad) for så å innføre positiv gain for å kompensere (Ae>1). Da vil vi først miste SNR i det digitale domenet, for så å forsterke opp støyen (og signalet) analogt.

mvh
Knut
 
K

knutinh

Gjest
Et interessant spørsmål er hvilken størrelsesorden disse støykomponentene har i typiske real-life situasjoner.

-k
 

Bx

Bransjeaktør
Ble medlem
04.08.2005
Innlegg
9.369
Antall liker
4.829
RT60 er et stikkord her.
 
K

knutinh

Gjest
RT60 er et stikkord her.
Hva har decaytid før rommets impulsrespons når -60dB relativt direkte-lyden for noe å gjøre med signal-støy-forhold?

mvh
Knut
 
R

Ronny_D

Gjest
Hva har decaytid før rommets impulsrespons når -60dB relativt direkte-lyden for noe å gjøre med signal-støy-forhold?

mvh
Knut
Jeg tror det er litt sammenblanding signal støy endres volumavhengig, mens rommets reflekser er proposjonalt med signalnivå.
Hva er vitsen med masser oppløsning på lave volum ? Det drukner i "vår egenstøy" alikevell. Volumkontrollen endres to trinn/ledd før mottaker er kanskje ikke så ille som det kan framstilles når man tar the human faktor med i stykket.

HIghly soFIstikatet reseptor
 
K

knutinh

Gjest
Jeg tror det er litt sammenblanding signal støy endres volumavhengig, mens rommets reflekser er proposjonalt med signalnivå.
Nettopp. Og rommets reflekser er tross alt en lineær tidsinvariant funksjon av inngangssignalet som i større eller mindre grad er ønsket (CD låter forferdelig i "ekkofritt rom"). Til sammenligning er støy tilfeldige amplitudefluktuasjoner som per def er ukorrelert med ønsket signal.

Hva er vitsen med masser oppløsning på lave volum ?
Det kan du gjerne spørre om. Poenget over var vel at vi har en nedre terskel for oppfattelse av støy som tildels er en funksjon av signalet (høyere musikk hever terskelen for å oppfatte støy).

Det gir dog en nerdete tilfredsstillelse å legge optimale betingelser til grunn - på samme måte som 24 bits oppløsning og 192kHz samplingsrate vanskelig kan forsvares fra objektive grunner så er det fint å være begrenset av rommets akustiske støy og menneskelig lytte-presisjon og ikke analog/digital støy fra komponenter som er til å unngå.

mvh
Knut
 

Bx

Bransjeaktør
Ble medlem
04.08.2005
Innlegg
9.369
Antall liker
4.829
Hva har decaytid før rommets impulsrespons når -60dB relativt direkte-lyden for noe å gjøre med signal-støy-forhold?

mvh
Knut
Decaytid har med konservering av lyd å gjøre. Når rommet ikke er i stand til å kvitte seg med lyden like fort som høyttalerne pumper ut mere lyd, så stiger støygulvet i rommet. Dette er selvfølgelig ikke bare avhengig av rommet, men også av hva slags musikk man spiller.
 

Bx

Bransjeaktør
Ble medlem
04.08.2005
Innlegg
9.369
Antall liker
4.829
(CD låter forferdelig i "ekkofritt rom")
Siden det ikke låter forferdelig hverken utendørs eller over hodetelefoner må det du her påstår skyldes andre forhold enn at cd-lyden trenger etterklang for å fungere.
 
K

knutinh

Gjest
Siden det ikke låter forferdelig hverken utendørs eller over hodetelefoner må det du her påstår skyldes andre forhold enn at cd-lyden trenger etterklang for å fungere.
Jeg mener at bass-innholdet i typisk CD er anpasset et bakvegg eller hjørne-plassering. Når høyttaleren plasseres i ideelt fritt rom blir det for tynt hvis man ikke kompenserer.

Jeg synes ærlig talt at hodetelefoner blir for "tørt" sammenlignet med et godt rom.

mvh
Knut
 
K

knutinh

Gjest
Når rommet ikke er i stand til å kvitte seg med lyden like fort som høyttalerne pumper ut mere lyd, så stiger støygulvet i rommet. Dette er selvfølgelig ikke bare avhengig av rommet, men også av hva slags musikk man spiller.
Men kan "halen" av etterklang sammenlignes med støy?? I en steinkirke kan decaytiden (rt60) være 10 sekunder. Jeg vil påstå at en kirke kan være helt støyfri likevel. Lang etterklang påvirker først og fremst de temporære egenskapene til musikken. Dvs energien spres ut i tid.

.k
 

Bx

Bransjeaktør
Ble medlem
04.08.2005
Innlegg
9.369
Antall liker
4.829
Men kan "halen" av etterklang sammenlignes med støy?? I en steinkirke kan decaytiden (rt60) være 10 sekunder. Jeg vil påstå at en kirke kan være helt støyfri likevel. Lang etterklang påvirker først og fremst de temporære egenskapene til musikken. Dvs energien spres ut i tid.

.k
Ulik musikk krever ofte ulik akustikk.

Jeg hørte og så Beethowens 9. i Lade kirke for mange år siden. Det var umulig å oppfatte sangteksten i 4. satsen. Detaljene druknet i for mye romklang. For eksempel.

Plasserer du et rockeband inn i en slik kirke blir det nok også mye grøt.

Men med rett besetning og riktig musikk er det lite som slår en kirkekonsert. På gode opptak vil denne akustikken være fanget opp. På Cowboy Junkies' Trinity Session for eksempel.

Romklang i eget lytterom er heller ikke bare er et onde. Instrumentene får ekstra hjelp til å klinge skikkelig ut. Tørre opptak får litt mere liv. Og anlegget får en mye lettere jobb.

Men flytter man anlegget inn i et rom med kort etterklangstid så vil man høre detaljer man ikke har hørt før.
 
K

knutinh

Gjest
Ulik musikk krever ofte ulik akustikk.

Jeg hørte og så Beethowens 9. i Lade kirke for mange år siden. Det var umulig å oppfatte sangteksten i 4. satsen. Detaljene druknet i for mye romklang. For eksempel.

Plasserer du et rockeband inn i en slik kirke blir det nok også mye grøt.

Men med rett besetning og riktig musikk er det lite som slår en kirkekonsert. På gode opptak vil denne akustikken være fanget opp. På Cowboy Junkies' Trinity Session for eksempel.

Romklang i eget lytterom er heller ikke bare er et onde. Instrumentene får ekstra hjelp til å klinge skikkelig ut.  Tørre opptak får litt mere liv. Og anlegget får en mye lettere jobb.

Men flytter man anlegget inn i et rom med kort etterklangstid så vil man høre detaljer man ikke har hørt før.
Ingen tvil om at akustikk er et eget kapittel som trenger omtanke. Jeg ser dog ikke relevansen for en ren SNR-problemstilling. Det finnes "indexer" som prøver å definere f.eks taletydelighet (RASTI) som sammenfatter frekvensavhengig rt60 med støy slik at man får en prediksjon på graden av taletydelighet. Et rom hvor en stor prosentandel av en tilfeldig talers ord blir oppfattet, vil sannsynligvis også oppfattes som avslørende mhp musikk, men ikke nødvendigvis vellydende.

mvh
Knut
 

Bx

Bransjeaktør
Ble medlem
04.08.2005
Innlegg
9.369
Antall liker
4.829
Jeg synes relevansen kommer klart fram i den modellen du stte opp tidligere i tråden i komponenten "NA"

En frekvenslineær etterklang er viktig for at musikken skal fungere i et rom. Og viktigere enn etterklangstiden. Videre, så vil et rom med en viss etterklang gi fyldigere lyd enn et godt dempet rom. Og mange foretrekker fyldig lyd.

Men for å vende tilbake til tema, RT60 vil ha stor betydning for hvilken sgnal/støyforhold du har glede av ut av volumkontrollen. Med mye romklang blir det mindre å hente/tape på høy/lav S/N-ratio i elektronikken. Det var egentlig derfor jeg brakte dette på bane.
 
K

knutinh

Gjest
Henter fram en gammel men relevant tråd...

Digital volumkontroll i Sonys TA-E9000ES:

Block chart representing Sony's digital volume control system.


-k
 
Topp Bunn