FAQ-АЦП, биты, платы и уровень записи

[Dmitry Polyakov]

_____________
Уже все давно аргументировано. Читайте здесь:

______________
Вижу,ссылка не скопировалась. Переношу сюда. Остальное в силе.

Цифровое микширование по существу. Рассмотрим систему с несколькими входными аналоговыми каналами/цифровыми потоками и одним выходным цифровым потоком, подаваемым на DAC (т.е. полное отсутствие аналогового микширования). Главное отличие цифрового микшера от аналогового: в первом случае операции производятся в так называемом поле конечной мощности, во втором - в поле, мощность которого в нашем случае может считаться бесконечной (из-за исчезающе малой величины единичного электрического заряда по отношению к энергетике аналогового звукового микшера). Теперь по-русски.
Для сохранения линейности системы (или хотя бы заданных объективных параметров качества) при увеличении каналов цифровому микшеру жизнено необходимо увеличение операционной разрядной сетки. Само по себе увеличение разрядной сетки не представляет никакой проблемы. Это можно делать как аппаратно, так и программно (скорость процессоров позволяет).
Но как только вы захотите преобразовать цифровой сигнал с увеличенной разрядностью в аналог - сразу возникают трудности. Хороший восьмиканальный цифровой микшер (но все же не обеспечивающий полную линейность) с 16-битными ADC/входными потоками должен обеспечивать не менее 18 реальных бит в DAC. Хороший 32-х канальный микшер - 20 бит.
Последняя цифра уже весьма проблематична для устройств с ценой 2000$-5000$. И уж совсем она призрачна для всяких внутренних звуковых плат (я не касаюсь сейчас вопросов конкретной реализации протоколов обмена, разрядности данных в драйверах и т.д. Все это не представляет большой технической проблемы). Короче говоря, при цифровом микшировани вы неизбежно должны расширять динамический диапазон в цифре при неизменной точности представления, и обеспечить такой же динамический диапазон при цифроаналоговом преобразовании.
Иначе вас ждут нелинейные искажения, причем имеющие "неаналоговый" характер.
Что же лучше всего использовать как прецизионный микшер (ультимативный вариант) ?

А вот что. Цельнофрезерованный корпус, защищенный от внешних ЭМП. Сверхстабильная прецизионная резистивная матрица со сверхнизким уровнем ЭДС шумов. Сверхкачественный диэлектрик. Криосистема для охлаждения. Никаких органов регулировок. В крайнем случае - сильноточный выходной каскад.

Поверьте, многие супероткровения рекламных заявлений давно и хорошо известны в мире профессионалов. Множество физических экспериментов, например, никогда не смогли бы состояться без применения прецизионных операций над одномерными сигналами. Просто производство музыкального оборудования - это та область, где можно вертеть высокими материями и выдавать за новаторство, поскольку музыканты - не инженеры, физики или математики.
Ну а когда мы говорим о работе в PC (тот же цифровой микшер) над полученными извне .wav/др., надо еще помнить, что плавающая точка увеличивает динамический диапазон и уменьшает точность представления при равных разрядных сетках целочисленного и плавающего форматов. Кроме того, перевод в плавающую точку никак не может увеличить первоначальную точность представления данных.

(С) 2005 Дмитрий Поляков

 

[mexap]

Originally posted by Dmitry Polyakov

Уже все давно аргументировано. Читайте здесь:

Полный бред. Между прочим можно сделать миксдаун прямо на СД даже не имея звуковой карты в компьютере. В нюше микшер кстати 80бит в сонаре 64бит... А про динамический диаппазон - так для его уменьшения человек придумал такой занимательный прибор - компрессором он называется.

офф: забавно, что Вы задумали устроить ликбез Алексею Лукину... право, даже смешно...

офф 2: а можно ли услышать примеры Ваших работ? языком знаете ли молоть...

офф 3: про криосистему вааще порадовало, может ещё и провода из сверхпроводника забацаем? и вааще в космос улепётаем? только ведь и там атомы какого то водорода летают и ещё какая то хрень... эх вся жизнь попусту... :lol:

офф 4: попахивает капитальным псевдонаучным бредом с кучей умных слов и выражений. на ум приходят статейки из всяких аудиомурзилок...

 

[P00H]

Dmitry Polyakov
это всё конечено познавательно что вы написали, в историческом плане естественно, но относится к эре 286 компов и первых массовых 16 битных конверторов, а вот к современным цифровым реалиям никаким боком не относится.

во первых после попадания сигнала в комп (оставим качество используемых конверторов на совести юзера), ведь поднят вопрос о внутреннем микшировании с использованием процессора - все операции с плавающей точко делает FPU, который имеет в современных процах избыточную битность как раз для отсечения всякого рода накапливающихся ошибок, т.е. 32 битные данные загружаются в 80 битный регистр FPU, и после всех вычеслений накопленные ошибки оказываются далеко за пределами 32 бит.
во вторых в случае sse2 используются вообще 128 битные регистры
и в третьих для особых эстетов - уже многие программы позволяют работать в 64 флоат и ресурсов потребляют максимум на 5% больше чем 32 битные.

з.ы. собственно вопрос: объясните хоть в формулах хоть на реальном аудио примере в каких случаях ошибки накопленные FPU в результате обработок или микширования внутри хоста попадут хотябы в диапазон 32 бит, о слышимом диапазоне я уже вообще молчу, естественно говорим только про цифру.


<div class='quotetop'>QUOTE(\"mexap\")</div>

В нюше микшер кстати 80бит в сонаре 64бит...[/b]

в нюше микшер 32 бит и если у вас есть другая инфа - пожалуйста ссылку на официальный источник.

 

[mexap]

Originally posted by P00H

в нюше микшер 32 бит и если у вас есть другая инфа - пожалуйста ссылку на официальный источник.

На форуме стейнберга где то это промелькивало из уст одного из разработчиков. Нужно искать...

кстати, нашёл обсуждение: http://www.rmmusic.ru/showthread.php?t=14669&page=2
да, конечно это не офф информация...
лично мне - фиолетово. я сонар люблю!

 

[Dmitry Polyakov]

Полный бред. Между прочим можно сделать миксдаун прямо на СД даже не имея звуковой карты в компьютере. В нюше микшер кстати 80бит в сонаре 64бит...

_____________
Дальше не надо. Все ясно. Я уже сказал, читать написанное есть смысл тому, кто уже имеет частицы знаний в этой области. Если у вас миксдаун прочно завязан со звуковой картой, а не с операциями суммирования, выполняющимися, кстати, если это нужно, и в центральном процессоре... часто...очень. Мысль вы не ухватили, но это нормально для большого процента. А судя по слогу, с третьего сообщения, дискутировать тем более не о чем. Да это и не было целью. Уже надискутировался в другом месте, поняв, что бесполезно объяснять тому, кто понять не может или не желает. Я ищу здесь единомышленников, а не стремлюсь в 3 сообщения втиснуть весь институтский курс наук для новичков.

P.S. Работы я не афиширую, внутренний цензор высок, но так будет не вечно. Можете послушать мои демо приборов, хотя к моей музыке они имеют достаточно отдаленное отношение.

http://musphere.narod.ru/demo.html

Дмитрий Поляков.

 

[loDJica]

увы и ах, при всем моем уважении
да ты, брат, теоретик, а мы практики, вот и пофиг нам математика, надо чтоб звучало хорошо и все :smile:

 

[mexap]

Originally posted by Dmitry Polyakov+--><div class='quotetop'>QUOTE(Dmitry Polyakov)</div>

Дальше не надо. Все ясно. Я уже сказал, читать написанное есть смысл тому, кто уже имеет частицы знаний в этой области. Если у вас миксдаун прочно завязан со звуковой картой, а не с операциями суммирования, выполняющимися, кстати, если это нужно, и в центральном процессоре... часто...очень.[/b]

А я Вам о чем пишу?!?! Причём здесь ЦАП?!?! Это Вы написали!!!???

<!--QuoteBegin-Dmitry Polyakov
Про цифровое микширование я писал в другом форуме, кратко - если вы используете как сумматор компьютер, выводите конечный результат по ОДНОМУ каналу ЦАП

Микширует хост, вот и всё! И ни каких результатов не выводится по ОДНОМУ каналу ЦАП! Цап используется лишь для контроля.

И вообще, выборочно очень Вы отвечаете на вопросы... Наверное только на удобные...

 

[P00H]

<div class='quotetop'>QUOTE(\"mexap\")</div>

кстати, нашёл обсуждение:[/b]

на форуме фруктов видел большое обсуждение на тему что движок у них 256 битный и дальше что? официальная инфа от стейнберга про нуэндо -

Recording, editing and mixing with up to 192-kHz and 24-bit processing power (pristine 32-bit floating point internal resolution)...
...Awesome-sounding 32-bit Audio Engine...

Dmitry Polyakov
а по моему вопросу ответ?

 

[mexap]

Originally posted by P00H
на форуме фруктов видел большое обсуждение на тему что движок у них 256 битный и дальше что? официальная инфа от стейнберга про нуэндо

Да, ты прав. Это неофициальная инфо. Посыпаю голову пеплом. :beer:

 

[Dmitry Polyakov]

Dmitry Polyakov
это всё конечено познавательно что вы написали, в историческом плане естественно, но относится к эре 286 компов и первых массовых 16 битных конверторов, а вот к современным цифровым реалиям никаким боком не относится.

____________
Почитайте ЕЩЕ раз вот это.

Но как только вы захотите преобразовать цифровой сигнал с увеличенной разрядностью в аналог - сразу возникают трудности. Хороший восьмиканальный цифровой микшер (но все же не обеспечивающий полную линейность) с 16-битными ADC/входными потоками должен обеспечивать не менее 18 реальных бит в DAC. Хороший 32-х канальный микшер - 20 бит.
Последняя цифра уже весьма проблематична для устройств с ценой 2000$-5000$. И уж совсем она призрачна для всяких внутренних звуковых плат...

Для меня так и осталось загадкой, почему ключевая фраза, при понимании которой все становится на свои места, очень часто не воспринимается. Нужели вы думаете, что человек, закончивший специальность "Эвм, комплексы, системы, сети" не знает, что 80 битный формат обеспечивает такую точность, которая позволяет вести Вояджер на расстоянии 10 миллиардов километров ? Дело не в этом. А в том, что вы не можете перенести такую точность из цифры в аналог, и все, что вы насчитали с преогромной точностью, будет смято, обрезано при выходе в аналог с ЦАП, обеспечивающего реальных 15-17 бит, не больше. Именно поэтому у профессиональных устройств есть много ОТДЕЛЬНЫХ аналоговых выходов, и именно поэтому цифровые микшеры, обеспечивающие почти такую же линейность, как аналоговые, с 32-я каналами и более, стоят и будут стоить сотни тысяч/миллионы. Именно поэтому сигнал, замороченный транкейтами для сжатия динамики до 16 бит в аналог, будет мыльным в любой дешевой системе с одним выходом.
А для записи на CD вам также придется все втискивать в 16 бит, хоть и без выхода в аналог. Именно поэтому последнее время я замечаю хорошую тенденцию, когда люди, выросшие на "студии в PC", вдруг понимают, что дело нечисто, даже не взирая на то, как у этих людей искажены представления о принципах работы, битах и т.д. Все-таки уши еще работают и их не обманешь. И переходят на микшеры и приборы с 8-ю выходами... Я не очень склонен вести дальнейшие дискуссии, для меня они смысла не имеют, по той простой причине, что профессионалу не надо доказываать другому профессионалу то, что является фактом. Цель была иная, указанная.

Дмитрий Поляков.

 

[chell]

Кто-нибудь может подвести итог вообще о том как жить дальше, а то складывается мнение что жизнь - гавно и за комп садиться чтобы что-либо написать нет смысла - все равно фигня выйдет. Это я говорю с точки зрения новичка (кстати для которых и была написана эта статья). Запутали окончательно...
П.С. Сорри за офф...

 

[Dmitry Polyakov]

Originally posted by loDJica
увы и ах, при всем моем уважении
да ты, брат, теоретик, а мы практики, вот и пофиг нам математика, надо чтоб звучало хорошо и все :smile:

_____________
Молодцы. Как я уже тоже заметил из форумов, понять, что можно быть и теоретиком, и практиком, сложно. Но в данном случае, представьте, это так, потому что есть и творчество, и приборы, и микшеры, и секвенсеры. Но без студий в PC... расстался с этим мифом 10 лет назад. Благодаря полученным знаниям и практике. Как говорил в другом месте - микшируйте и конфигурируйте студию как хотите. Если для кого-то информация оказалась полезной (более ранние примеры такого влияния есть) - уже хорошо.

Дмитрий Поляков.

http://musphere.narod.ru

 

[dugdum®]

<div class='quotetop'>QUOTE(\"Dmitry Polyakov\")</div>

это так, потому что есть и творчество, и приборы, и микшеры, и секвенсеры. Но без студий в PC... расстался с этим мифом 10 лет назад.[/b]

А помоему все немного по другому. Есть снобское псевдонаучное теоретизирование в форумах, спекуляция муз. оборудованием по откровенно наглым ценам и какое-то мистическое творчество в ящике стола, которое никому не показать. А если и показать, то король наверняка голым окажется. Вот и всё...

я уверен творчество там такого же класса как дизайн сайта в подписи =)))

 

[buncker]

2 Дмитрий Поляков.
тогда вопрос
сжато если - информация была воспринята мною так -

есть 64 канала в хосте
64 дорожки оцифрованы
обработаны
после этого суммируем
получаем сигнал большой разрядности.

проблема на которую указывает автор - вся информация которая заложена в этом сигнале большой разрядности - ен може тбыть воспроизведена цапом ограниченной разрадности (20 бит, остальное, как известно - шум)
т.е допусти мы получили сигнал в котором 32 разряда задейстовано
получается что при выводе через ЦАП мы теряем 32 минус 20 младших разрядов.
С этим обычно борятся дитером.

Я правильно изложил информацию?
Если да - то будьте добры, таким же сухим образом излагайте свои мысли.
Если нет - так же сухо последовательно и логично поправьте.

Вопрос - каким образом мы выиграем если выведем все 64 канала в аналог. Мы же по идее потеряем те же детали в шумах (сильно более больших). Более того, путь будет "абсолютно нешумящщий сумматор" - но после него стоит АЦП с ограниченной разрядностью - путь 16 честных бит. Что будет с этитми деталями? Так же уйдёт в тепловой шум?

Убедительная простба - излагать короткими, сухими, доступными и логичными фразами, иначе это трёп.

 

[Dmitry Polyakov]

Originally posted by mexap
А я Вам о чем пишу?!?! Причём здесь ЦАП?!?! Это Вы написали!!!???



Микширует хост, вот и всё! И ни каких результатов не выводится по ОДНОМУ каналу ЦАП! Цап используется лишь для контроля.

И вообще, выборочно очень Вы отвечаете на вопросы... Наверное только на удобные...

____________
Напишите все вопросы по порядку. Будет время (а его не так много) - отвечу. Но только на адекватные вопросы, а не возникшие в результате ложных представлений, тогда нужно с фундамента начинать. Но повторюсь, цель не в этом. Давно есть идея разработать прибор синтеза с определенной архитектурой, нужны головы, а не холостые дискуссии там, где специалистам и так все ясно.

Дмитрий Поляков.

http://musphere.narod.ru

 

[P00H]

Dmitry Polyakov
я конечно извиняюся, но если у ваc стоит в качестве DA - sb16, то глупо винить в хреновом звуке хост. :gigi:

 

[buncker]

Странно, на свой прямой и четкий вопрос ответа я не услышал... гм. Таки значит трёп?

 

[Phone Cuts]

buncker
какой ответ?? это новый гуру звукорежиссуры. :lol:

(Лукин попросил аргументированый ответ на свой вопрос. товарищь Поляков дал аргументированый ответ - своё же рассуждение на тему :gigi: )

 

[tarzan]

А мне вот это понравилось:

человек, закончивший специальность \"Эвм, комплексы, системы, сети\"

Круто!
А здесь-то всё больше кухаркины дети с тремя классами церковно-приходской...

 

[loDJica]

а может в бан?

 

[buncker]

да ладно вам глумиться, может вернётся и ответит как инженер а не как публицист.

 

[Phone Cuts]

а может в бан?

подождите)) может самое интересное ещё впереди

 

[P00H]

молайн чтоли опять висит? :gigi:

 

[loDJica]

оффтоп

не хотелось бы видеть многих с молайна здесь, к Полякову не относится сие как и к Иванову и тому же Литвинову, но если тут начнется такая же бодяга как там-вечный бан гарантировать постараюсь

 

[pavliga]

Originally posted by P00H
молайн чтоли опять висит? :gigi:

:thumbsup:
Да видимо так и есть :lol:

 

[P00H]

pavliga
чёт у тебя с фоткой то? запил чтоли? :lol:

 

[pavliga]

Originally posted by P00H
pavliga
чёт у тебя с фоткой то? запил чтоли? :lol:

Да блин - неандертализировался вот :lol:
скоро превращусь в Шарика :lol:

 

[daicehawk]

сорри за оффтоп
pavliga я у тя аватару для 1 месного форума возьму?

 

[Dmitry Polyakov]

2 Дмитрий Поляков.
тогда вопрос
сжато если - информация была воспринята мною так -

есть 64 канала в хосте
64 дорожки оцифрованы
обработаны
после этого суммируем
получаем сигнал большой разрядности.

проблема на которую указывает автор - вся информация которая заложена в этом сигнале большой разрядности - ен може тбыть воспроизведена цапом ограниченной разрадности (20 бит, остальное, как известно - шум)
т.е допусти мы получили сигнал в котором 32 разряда задейстовано
получается что при выводе через ЦАП мы теряем 32 минус 20 младших разрядов.
С этим обычно борятся дитером.

Я правильно изложил информацию?
Если да - то будьте добры, таким же сухим образом излагайте свои мысли.
Если нет - так же сухо последовательно и логично поправьте.

Вопрос - каким образом мы выиграем если выведем все 64 канала в аналог. Мы же по идее потеряем те же детали в шумах (сильно более больших). Более того, путь будет "абсолютно нешумящщий сумматор" - но после него стоит АЦП с ограниченной разрядностью - путь 16 честных бит. Что будет с этитми деталями? Так же уйдёт в тепловой шум?

____________
Вот это уже радостнее слышать, изложено правильно. Сначала отступление, доступность - это в некотором роде искусство, возможно я не всегда его подключаю,стремясь изложить как можно более строго. Но строгое изложение не является трепом. И не все можно изложить просто и доступно. Наример, я так и не понял некоторых основополагающих!моментов в общей теории относительности, думаю, потому, что изучать ее надо серьезно и на глубоком уровне.

Поедем. Первое, допустим, что у нас есть ЦАП, обеспечивающий реальных 16 бит и монотонность 16 бит. На практике может быть меньше(чаще), чуть больше, не столь важно, возьмем эту цифру.
1. Если мы выводим дорожки в аналог, через отдельный ЦАП, то сохраняем динамический диапазон 16 бит для КАЖДОЙ дорожки, суммирования в цифре не происходит, нет нужды применять транкейт после цифрового сумматора, т.к. нет расширения динамического диапазона в цифре в результате суммирования.
2. Суммирование в аналоге коренным образом отличается от цифрового, см. статью. Суммировать и в аналоге нужно на хорошем микшере, а не на дешевом, с хорошими входными каскадами, иначе все потонет в шумах. Но в аналоге нет специфических искажений цифры, где малый сигнал будет представляться малым количеством ступенек. Суммирование в аналоге - с идеальным для психоакустики (про уши здесь нельзя забывать!) шумом, наименее раздражающем, а в цифре-нет. Суммирование в аналоге не рождает нелинейных искажений, вызванных отбрасываением разрядов и потерей значимости при складывании/вычитании сильно различающихся/близких по уровню сигналов. В аналоге при вычитании 0.0001-0.000099 (цифры условные!) вы получите полезный сигнал, полностью коррелированный с идеальным значением, но будут лезть шумы, мягкие для уха. В цифре при таком вычитании, при денормализации, нормализации, с малым количеством действующих разрядов, вы получите страшный сигнал на выходе, весьма гадкий шум, и дитер только несколько замажет ОБЩУЮ картину искажений. Подумайте, что будет, если к суммированию в цифре добавить малый по уровню сигнал, и как он будет выглядеть, если его извлечь оттуда снова. Даже float 32-bit может не спасти, он расширяет динамический диапазон, а точность представления - мантисса 24 бит.
Float 64-bit спасет точно, но финальное обрезание перед выводом в DAC останется. Вспомните, вы слушаете старую аудиокассету, шумов - море, но ухо адаптируется к этим шумам, и в итоге слушать запись с соотношением сигнал/шум 55 dB - вполне! А теперь представьте, что с таким уровнем идет шум, возникший от нелинейных операций с дискретными данными...
3. Детали уйдут не в тепловой шум, тепловой шум не корррелирован ни с какими деталями и сигналами, на то он и тепловой. Детали будут маскироваться нелинейными искажениями транкейта либо возросшим уровнем шума из-за дитера.
4. Речь, глобально, идет ведь даже не только и не столько о суммировании в компьютере. Речь о том, что даже дернув слайдер уровня в программе на некое значение, не кратное двум, вы уже добавляете ошибки. Да, если вы считаете во float, эти ошибки весьма невелики, но ведь и обработок много, и в каждой обработке тысячи и миллионы операций. А много потому, что сейчас привыкли на PC на каждый канал по эффекту, куча компресоров, еще чего ни попадя... И ошибки накапливаются и накапливаются.

Конкрентный пример. Ядро DSP, с моей программой, выполнявшей сжатие MP2, работало с представлением 32-bit float. Практически такое же представление, как в PС, чуть отличалось в тонкостях по формату, это не существенно. При прямом переносе модели с PC (матфункции в "C" считаются в double) на DSP ошибки, вызванные погрешностями счета в DSP, давали до 10 dB дополнительного шума. Нужна была реорганизация вычислений. А здесь - куча плагинов с не очень понятной родословной.

Вообще, проблемы погрешностей при цифровых расчетах - очень непросты, они серьезно исследованы задолго до появления "студий в PC". Просто мир музыки не очень восприимчив к математике, что позволяет производителям пудрить мозги по полной с 64-128 битами.

А затевать здесь перепалки - меньшее, что хотелось бы. Хватает вполне дел и без этого. Кстати, судя по каким-то дугдумам, по "дружелюбности" форум оказался примерно молайновским. Но время моего нахождения здесь будет на порядки меньше, чем там.

Дмитрий Поляков.

http://musphere.narod.ru

 

[pavliga]

Самое блин идеальное микширование - это через воздух. :beer: Симфонический оркестр.