Bei der Abtastung von optischen Datenträgern ist das jedoch wichtig und ohne Fehlerkorrektur ginge gar nichts. Diese Schattenseiten sind jedoch technisch gut beherrschbar, hauptsächlich deshalb, weil das Ohr für die entstehenden Probleme noch viel zu ungenau ist. Da es in der Binärmathematik keine Kommazahlen gibt, muß man entweder aufrunden oder abrunden, und hat somit eine kleine Abweichung vom analogen Wert. Abgerundet ergibt sich 16383.
dieser Wert könnte ohne zu runden übertragen werden. Vereinfacht gesagt, gibt es für jeden Zahlenwert einen Bereich von Spannungen. Wenn sich die Spannung innerhalb von so einem Spannungsbereich ändert, wird immer die gleiche Zahl übertragen. beim Messen der analogen Spannungen entstehen.
Bei einem Spannungsbereich von 2 Volt und 65536 Zahlenwerten entspricht jeder Zahlenwert einem Spannungsbereich von ca. eine Spannung ändert sich nur minimal an der Grenze zwischen 2 Zahlenwerten, und deswegen werden abwechselnd zwei aufeinander folgende Zahlenwerte erzeugt, obwohl sich die Spannung um weniger als 31 Mikrovolt geändert hat. Der Empfänger erzeugt dann eine größere Wechselspannung als wie es vorher analog eine gegeben hat. Dadurch kann man nur Frequenzen bis zu einer bestimmten Frequenz digitalisieren, bei der CD ist die höchste Frequenz 22050 Hz. Für das normale Hören ist das völlig ausreichend. Höhere Frequenzen können mit dieser Abtastrate nicht mehr erfasst werden. technisch ist es jetzt leicht möglich, viel höhere Abtastraten zu realisieren als zur Anfangszeit der CD. Auch wenn das menschliche Gehör einerseits und die Musikinstrumente andrerseits in den letzten 20 Jahren keine nennenswerte Entwicklung durchgemacht haben, so ist es doch ein geniales Marketing, wenn man Frequenzen bis 100 kHz übertragen kann und dieses auch noch verkaufen kann.
Wandlern, weil die Filterkomponenten so besser und einfacher gebaut werden können. Es ist ein Fortschritt, und ohne Fortschritt geht die Industrie irgendwann Pleite, so wie bei den mechanischen Schreibmaschinen. Die Hersteller von mech.
Schreibmaschinen sind praktisch ausgestorben. Wandler soll aus lauter aufeinander folgenden Zahlenwerten wieder ein analoges Signal gemacht werden. Aus den einzelnen Zahlenwerten wird aber im Prinzip eine Art treppenförmiges Signal erzeugt.
Immer ein 44100stel einer Sekunde gibt es einen bestimmten Zahlenwert bzw. eine entsprechende Spannung, und die nächste 44100stel Sekunde lang gibt es dann den nächsten Zahlenwert bzw. die entsprechende Spannung usw. Ein Ausgangsfilter macht dann aus dieser Treppe ein kontinuierliches Signal. diese winzig kleinen Treppensprünge werden von der Elektronik als sehr hochfrequentes Signal interpretiert. Man kann es zwar nicht mehr hören, aber die Hochtöner eines Lautsprechers könnte man damit leicht überlasten.
Auch ein Verstärker würde dieses Signal erst mal verstärken, und das kostet Leistung. Es ist technisch gesehen einfach unsauber. Durch ein Filter lassen sich diese Frequenzen unterdrücken. So hat man das Oversampling erfunden. fach Oversampling werden aus einer Treppenstufe dann 8 kleinere Treppenstufen.
Es wird jede Zahl mit 8 multipliziert und von einer ursprünglichen Zahl zu nächsten hat man dann einen Abstand von 8, Aus 100 und 101 wird dann 800 und 808 usw. Dann wird statt nach jeder 44100stel Sekunde in jeder 352800stel Sekunde eine kleine Treppenstufe von 800 bis 808 usw. man hat für den Filter einen viel größeren Spielraum. Vom digitalen Signal bis zur Umwandlung zurück in ein analoges Signal ist evtl.
Auf der CD ist das digitale Signal als eine Folge von Vertiefungen vorhanden. transportiert über ein optisches Kabel zu einem Verstärker mit opt. Wandler in das analoge Signal umgewandelt.
kann die CD verschmutzt sein, und kann nicht gelesen werden. Auch anderen Stellen können Übertragungsfehler auftreten. Dort, wo es zu den schlimmsten Fehlern führen kann, bei der Abtastung der CD, gibt es eine Fehlerkorrektur, mit der bestimmte Fehler so korrigiert werden können, als wären sie nie aufgetreten. Interpolation: eine Zahl oder eine Folge von Zahlen kann nicht gelesen werden, dann wird von der letzten Zahl, die noch korrekt gelesen werden konnte bis zur nächsten Zahl, die wieder korrekt gelesen wurde, interpoliert. wenn die Zahl 10000 gelesen wurde, dann kommt eine Lücke von 4 unleserlichen Zahlen, und dann kommt die Zahl 10300, dann würde man für die 4 unleserlichen Zahlen die Zahlen 10060, 10120, 10180, 10240 einsetzen. Bei den meisten kurzen Lücken wird das gar nicht auffallen.
Es wird die Zahl 0 verwendet. Dadurch hat man einen Sprung in der Ausgangsspannung, dieses Verfahren ist nicht so gut wie das vorherige. Es wird der Signalverlauf vor der unleserlichen Stelle und danach untersucht und die interpolierten Werte werden nicht linear ermittelt, sondern mit quadratischer oder kubischer Interpolation, je nachdem, ob die Interpolation mit Kurven zweiten oder dritten Grades erfolgt. Software verwendet, um hochfrequente Störkomponenten aus Signalen zu entfernen, wie sie bei fehlerhaften Datenströmen vorkommen. Volt, dann ist übersteuert.
Größer als der größte oder kleiner als der kleinste Zahlenwert kann die Zahl nicht werden. Selbst kleinste Übersteuerungen sind oft deutlich hörbar. In der analogen Signalverarbeitung hat man meistens viel mehr Reserve, und die Verzerrungen steigen nicht schlagartig an wie in der Digitaltechnik, sondern nur langsam.
Die Übersteuerungsreserve wird auch Headroom genannt. Wandler in eine analoge Spannung umgewandelt. Bei der CD kommen alle 44100stel Sekunde zwei Zahlen für die 2 Kanäle. Wenn dieses Zeitraster von 44100stel Sekunden nicht exakt eingehalten wird, dann kommt es zum zeitlichen Versatz, genannt Jitter. Dieser Jitter ist oft messbar, ob er hörtechnisch eine Rolle spielt, wage ich zu bezweifeln. Kurz ausgeholt die Theorie der Abtastung eines Analogsignals basiert darauf, daß man nicht das gesamte Signal übertragen muß, sondern es ausreicht, zu definierten Zeitpunkten Proben des Signals zu entnehmen.
Es reicht, diese entnommenen Proben zu übertragen, und der Empfänger kann aus diesen Proben das Originalsignal wieder exakt rekonstruieren. den gleichen Zeitpunkten wieder zusammengefügt werden, zu denen sie entnommen wurden. Jitter bedeutet nun, daß die Proben mal zu früh und mal zu spät wieder hintereinandergesetzt werden. Die Auswirkungen können verschieden sein. zufällig, wird die Auswirkung ein erhöhtes Rauschen sein. Folgt es einer, wie auch immer gearteten, Zeitfunktion wird die Auswirkung eine Modulation des Originalsignals sein.
sondern auch bei rein digitalen Systemen. bis zu diesem Wert darf bei der Übertragung kein Datenfehler auftreten. Wandler hat, dann ist das Ausgangsignal meistens gegenüber dem Eingangssignal zeitlich versetzt, weil in den Geräten oft die Zahlen als Folge von einzelnen Bits übertragen werden.
Auch bei einem opt. Kabel zur Verbindung zweier Geräte werden die Zahlen bitweise seriell übertragen. Dann kann der Empfänger erst, wenn er alle 16 Bits bekommen hat, die analoge Spannung festlegen. Es gibt also einen kleinen zeitlichen Versatz.
Je nachdem wie aufwendig der digitale Teil eines Geräts ist und welche Aufgabe er zu erfüllen hat, kann dieser zeitliche Versatz nur ein Sekundenbruchteil sein oder im Sekundenbereich liegen. Weiteres zum zeitlichen Versatz siehe unter Was ist Lippensynchronisation? Kanal, also auf dem, was auf der CD drauf ist. Das Problem dabei ist die anfallende Datenmenge.
CD: 74 Minuten brauchen ca. GB, das geht gerade noch auf eine DVD, aber mehr als 2 Kanäle wären dann nicht mehr möglich. wird mit sehr hohen Abtastfrequenzen aufgezeichnet, aber je gemessenem Wert wird nur gespeichert, ob der Wert sich um ein Bit vergrößert oder verkleinert hat. Zahlen gespeichert, und ab da dann wieder nur die Veränderungen. Wandlern gearbeitet, so wie oben beschrieben. Audio flexibler ist, weil es da auch niedrigere Bitraten und Bitanzahlen gibt.
Es kann da auf jedem Datenträger mehrere Verfahren geben, man kann sogar mitten im Titel auf ein anderes Verfahren umschalten, sofern es gerade verfügbar ist. Wichtig ist es immer festzustellen, ob die Daten verlustlos komprimiert werden oder verlustbehaftet. wieder exakt das ursprüngliche Signal herstellen. Bei verlustbehafteter Komprimierung geht das nicht. Ein Kompromiss ist die verlustbehaftete Komprimierung mit MP3, dort wird aber nur das weggemacht, was man nicht hören kann, und je nach Komprimierungsgrad ist zu einer unkomprimierten Wiedergabe kaum ein Unterschied zu hören. Interessant wäre es, wenn die Industrie eine verlustlose Komprimierung verwenden würde, was kein Problem wäre.
nur eingeschränkt auf 20 Hz bis 20 kHz und 20 Bit wären realistischer und platzsparender. kopierbare Formate zu erfinden. Wieviel db ist ein Bit? Welche Bitanzahl ist überhaupt noch sinnvoll?
Bei 120 dB Nutzsignal ist das Rauschen dann genau 0 dB laut. Wie viele Bits bräuchte man, damit das Quantisierungsrauschen noch darunter liegt? dB entsprechen einem Spannungsverhältnis von 1 zu einer Million.
