Was ist Quantisierungsrauschen?
Johann Pluskal
Hallo.
Wer von euch Profis kann mir mit kurzen,einfachen Worten erklaeren was
das
sogenannte *Quantisierungsrauschen* ist ?
Hab schon in mehreren Fachbuechern nachgeschaut aber leider nichts
genaueres
gefunden.
Danke im voraus.
mfg Pluskal
Peter Troester
Hallo Johann,
> Wer von euch Profis kann mir mit kurzen,einfachen Worten erklaeren was
> das
> sogenannte *Quantisierungsrauschen* ist ?
Vereinfacht kann man es so erklaeren:
Wenn man ein analoges Signal mit einem A/D-Umsetzer in eine
Zahlendarstellung umsetzt, macht man immer einen gewissen Fehler.
(Genauer als die Aufloesung gehts halt nicht).
Diesen Fehler nennt man Quantisierungsfehler.
Zufaellige oder scheinbar zufaellige Stoeranteile in analogen Signalen
nennt man allgemein Rauschen.
Den Rauschanteil der durch die A/D-Umsetzung entsteht, nennt man
Quantisierungsrauschen.
Bis die Tage
Peter
Malte Clasen
Peter Troester wrote:
> Den Rauschanteil der durch die A/D-Umsetzung entsteht, nennt man
> Quantisierungsrauschen.
Das gleiche Problem bekommt man, wenn man Samples z.B. von 16 zu 8Bit
umwandelt.
Ciao,
Malte
--
Malte Clasen (The Update / CoPro) - ICQ 4249975
mailto:Malte....@gmx.de
http://www.koeln.netsurf.de/~Malte.Clasen/
Fight Spam Now ! - Join CAUCE at http://www.cauce.org/
Edgar Fuß
Der Unterschied zwischen dem ursprünglichen Signal und den, das Du erhälst,
wenn Du nur diskrete (quantisierte) Signalpegen zuläßt.
klaus.hitschler
Das ist schnell erklärt.
Das ist das unerwünschte Nebenprodukt beim Analog-Digital Wandeln. So kann
z.B ein 12-bit AD-Wandler nur auf 1/4096 seiner Aussteuerung auflösen.
Diese Ungenauigkeit (oder Stufen) erzeugen verglichen mit dem orginalen
Signal ein "Rauschen". Der Rauschabstand berechnet sich zu q = 20 * log (2
hoch ADbits). Dabei ist ADbits die Auflösung des Wandlers.
Gruß .-)
Thomas Rehm
Edgar schrieb am 22.05.98 zum Thema "Was ist Quantisierungsrauschen?":
> Der Unterschied zwischen dem ursprünglichen Signal und den, das Du
> erhälst, wenn Du nur diskrete (quantisierte) Signalpegen zuläßt.
Vielleicht noch als Ergänzung: Die durch die Quantisierung
entstehende Verzerrung macht sich bei einem konstanten
Sinus-Signal tatsächlich nur als Klirrfaktor bemerkbar. Erst
wenn ein Signal nicht mehr konstant ist, verändern sich die
hörbaren Verzerrungen so, daß sie nicht mehr als Klirren
wahrgenommen werden sondern (je nach Originalsignal) als
zusätzliche Begleitgeräusche, z.B ein Sirren oder Brodeln,
welches bei komplexen Schwingungen (also mehr als nur ein Ton)
nur noch als Rauschen wahrnehmbar ist.
Die Ursache: Der durch die Quantisierung resultierende Fehler
verteilt sich gleichmäßig über den gesamten Eingangsspannungs-
Bereich des Quantisierers ( = Analog-Digital-Wandler). Jeder
abgetastete Signalwert wird also sozusagen "begrenzt" auf den
nächstmöglichen digitalen Wert. Begrenzung = Verzerrung, auch
wenn die Verzerrung nur 1/65535 des Gesamtsignals ausmacht
(bei 16bit).
Das Musiksignal läuft nun nicht vorhersehbar durch diese
"Abtastwertebegrenzer" hindurch, die Fehler durch die Begrenzung
auf den nächsten Abtastwert sind statistisch betrachtet
sehr unregelmäßig. Daher hört man diese ständig auftretenden
Fehler bei der Rückwandlung von Digital nach Analog als Rauschen.
Bei leisen Signalen (oder nur 8 bit Auflösung) hört man aber sehr
deutlich, daß es kein "natürliches" Rauschen ist sondern abhängig
vom Signal - eben das Quantisierungsrauschen.
Manchmal fügt man sogar absichtlich ein leichtes Rauschen hinzu
zum Musiksignal, um das unangenehmere Quantisierungsrauschen
zu vermeiden ("Dithering").
Thomas.
Karlheinz Linder
Hallo Thomas,
TR>Manchmal fügt man sogar absichtlich ein leichtes Rauschen hinzu
TR>zum Musiksignal, um das unangenehmere Quantisierungsrauschen
TR>zu vermeiden ("Dithering").
noise shaping ist in dem Fall der richtige Begriff.
bye.....
Carsten Kurz
Karlheinz Linder schrieb am 24.05.98:
KL> TR>zum Musiksignal, um das unangenehmere Quantisierungsrauschen
KL> TR>zu vermeiden ("Dithering").
KL>
KL> noise shaping ist in dem Fall der richtige Begriff.
Nee. NoiseShaping ist ein Filtervorgang für Quantisierungsrauschen.
Noiseshaping macht aber nur Sinn, wenn das Rauschen 'statistisch gemacht'
wird - das macht man eben mit Dithering.
Ungedithertes Quantisierungsrauschen kann man aufgrund seiner speziellen
Eigenschaften nicht einfach so shapen.
mfg - C.K.
Thomas Rehm
Hallo Carsten!
Du schriebst am 26.05.98 zum Thema "Re: Was ist Quantisierungsrauschen?":
> Ungedithertes Quantisierungsrauschen kann man aufgrund seiner
> speziellen Eigenschaften nicht einfach so shapen.
Kein Wunder, das Nutzsignal würde ja dabei entsprechend mitgefiltert. ;-))
Thomas.
Martin Wodrich
Thomas Rehm schrieb am 24.05.98 um 11:13:
>Bei leisen Signalen (oder nur 8 bit Auflösung) hört man aber sehr
>deutlich, daß es kein "natürliches" Rauschen ist sondern abhängig
>vom Signal - eben das Quantisierungsrauschen.
Übrigens gibt es deswegen auch nichtlineare Quantisierungskennlinien.
Kleine Ambituden werden dadurch feiner abgetastet als große Werte.
--
Tschau, Scotty , beam me up.
*MARTIN_W* Homepage : http://home.pages.de/~MARTIN_W/
(Wird ständig überarbeitet).
Karlheinz Linder
Hallo Carsten,
CK>Noiseshaping macht aber nur Sinn, wenn das Rauschen 'statistisch
CK>gemacht' wird - das macht man eben mit Dithering.
was aber nichts daran ändert, daß es dann noise shaping genannt wird.
Das Dithern ist eine Teilmenge des gesamten noise shaping.
bye.....
Carsten Kurz
Karlheinz Linder schrieb am 27.05.98:
KL> was aber nichts daran ändert, daß es dann noise shaping genannt wird.
KL> Das Dithern ist eine Teilmenge des gesamten noise shaping.
Nein. Dithering ist davon unabhängig. Es gibt genügend Standalone A/D
Wandler, die nur dithern und sonst nix. Der Aufwand fürs Dithern ist viel
geringer als fürs Noiseshaping.
Früher gabs ausgesprochen hochwertige Studiowandler, die durch das
zumischen von analog erzeugtem Rauschen in die A/D Eingänge gedithert
haben.
mfg - C.K.
Thomas Rehm
Hallo Martin!
Du schriebst am 26.05.98 zum Thema "Re: Was ist Quantisierungsrauschen?":
>> Bei leisen Signalen (oder nur 8 bit Auflösung) hört man aber sehr
>> deutlich, daß es kein "natürliches" Rauschen ist sondern abhängig
>> vom Signal - eben das Quantisierungsrauschen.
> Übrigens gibt es deswegen auch nichtlineare Quantisierungskennlinien.
> Kleine Ambituden werden dadurch feiner abgetastet als große Werte.
Meinst Du das ISDN-Telefonnetz? Da werden tatsächlich aus zwölf Bit
Abtastbreite 8 Bit "gemacht".
Damit ist der Störabstand dann über einen weiten Dynamikbereich
konstant, aber auch generell geringer als 8 bit linear erlauben
würde. - Aber es geht ja dabei auch nur um Telefonqualität...
Thomas.
Karlheinz Linder
Hallo Carsten,
Dithering wird zum Downsampling benötigt, um die Quantisierungsverluste zu
verringern.
Die eigentliche Rauschreduzierung findet aber erst statt, nachdem das mit dem
dithern absichtlich erzeugte Rauschen per noise shaping in den Bereich oberhalb
22kHz verschoben wurde.
bye.....
Martin Wodrich
Th....@t-online.de meinte am 30.05.98 zum Thema "Re: Was ist Quantisierungsrauschen?"
im Brett /MAUS/ELEKTRONIK:
>Meinst Du das ISDN-Telefonnetz? Da werden tatsächlich aus zwölf Bit
>Abtastbreite 8 Bit "gemacht".
Beim Telefonnetz weiß ich es das es so ist. bin doch
Kommunikationselektroniker-fachrichtung Telekomunikationstechnik.
Und eben jetzt auch Student der E-Technik.
>Damit ist der Störabstand dann über einen weiten Dynamikbereich
>konstant, aber auch generell geringer als 8 bit linear erlauben
>würde. - Aber es geht ja dabei auch nur um Telefonqualität...
Wie ist jetzt eingentlich die Abtastung zur CD-Produktion?
(16Bit linear oder nichtlinear).
Carsten Kurz
Karlheinz Linder schrieb am 30.05.98:
KL> Dithering wird zum Downsampling benötigt, um die Quantisierungsverluste zu
KL> verringern.
KL> Die eigentliche Rauschreduzierung findet aber erst statt, nachdem das mit
dem
KL> dithern absichtlich erzeugte Rauschen per noise shaping in den Bereich
oberhalb
KL> 22kHz verschoben wurde.
Sehe ich anders. Dithern wird eingesetzt, um das wandlerspezifische LSB
Geklapper statistisch zu machen. Was verstehst Du unter Downsampling?
Wortbreitenreduzierung, z.B. von 20 auf 16 Bit?
Ich verstehe darunter Abtastratenreduzierung - das hat ja nun nix mit
Dithering zu tun.
Daß Dithering eine Rauschreduzierung ist, habe ich ja nie behauptet - eher
ist das Gegenteil der Fall, es wird Rauschen absichtlich hinzugefügt, um
das signalkorrelierte und damit spezifisch wahrnehmbare
Quantisierungsrauschen zu überdecken. Rauschreduzierung findet in der Tat
dann erst beim Noiseshaping statt. Dafür muß das Rauschen garnicht wie bei
Oversampling Konzepten in den Bereich jenseits 22KHz verbracht werden - es
reicht schon, wenn man es aus dem Bereich 3-4 KHz in höhere Regionen
verschiebt, wo es weniger gut wahrgenommen werden kann.
Bei Oversamplingkonzepten muß gar kein Dithering benutzt werden - es
bringt schon einiges, wenn man den vollständigen Frequenzbereich oberhalb
von 20KHz filtert und danach 'downsampled'. Der Energieanteil des
Quantisierungsrauschens oberhalb von 20KHz ist dann schonmal weg.
mfg - C.K.
Michael Schwingen
Thomas Rehm schrieb:
TR>Meinst Du das ISDN-Telefonnetz? Da werden tatsächlich aus zwölf Bit
TR>Abtastbreite 8 Bit "gemacht".
Moment (EDN 'rauskram):
in Europa wird A-Law kodiert, 12->8Bit.
In USA wird u-Law kodiert, 13->8 Bit.
TR>würde. - Aber es geht ja dabei auch nur um Telefonqualität...
DAT macht IIRC bei Longplay das Gleiche (16-> 12 Bit). Das dürfte deutlich
besser klingen als 12 Bit linear, da eben das Quantinierungsrauschen an den
leisen Stellen auch schwächer ist.
cu
Michael
Karlheinz Linder
Hallo Carsten,
CK>Ich verstehe darunter Abtastratenreduzierung - das hat ja nun nix mit
CK>Dithering zu tun.
ja klar, das war natürlich Blödsinn, ich meinte selbstvertändlich
Abtastratenreduzierung.
bye.....
Carsten Kurz
MARTIN_W schrieb am 30.05.98:
MW> Wie ist jetzt eingentlich die Abtastung zur CD-Produktion?
MW> (16Bit linear oder nichtlinear).
Auf der CD sind die Daten in 16 Bit linear. Davor/Dahinter kann es aber
auch anders sein.
mfg - C.K.