Hz-Bereich umrechnen in kbit/s Audio?
Gibt es eine Möglichkeit die ungefähre audioqualität in kbit/s zu berechnen indem man hz umrechnet? Z.b. das Signal unterstützt einen hz-Bereich von 0-15000, wie viel kbit/s sind das umgerechnet als mp3?
Mit Hz-Bereich meine ich den hörbaren Bereich
4 Antworten
Habe grade selbst nochmal recherchiert.
https://praxistipps.chip.de/cd-qualitaet-was-genau-bedeutet-das_48028
Wie hier woanders schon geschrieben: Idealerweise tastest du 2 mal pro Periode ab. Bei 15kHz also am besten 30 mal. Das wären so schon mal 30kBit pro Sekunde. Dann kommt ja noch die Lautstärke hinzu. Die wird bei CD z.B mit 16 Bit abgetastet. Das kannst du einfach multiplizieren, da bei jeder Abtastung nunmal 16Bit Daten rein kommen. Oder raus, jenachdem.
16Bit * 15Khz * 2 = 480kbit pro Sekunde. Naja... das wäre wohl Mono. Stereo nochmal mal 2 = 960kBit pro Sekunde.
Bei Mp3 kommt es dann auf die Stärke der Komprimierung an. Beim Umwandeln in Mp3 kann man ja üblicherwiese die Abtastrate wählen, sowie die kbitps. Hier bin ich allerdings überfragt ob die kbit pro Sekunde stur eingehalten werden, unabhängig von der Abtastrate, oder ob sich da was tut.
Hö? Also werden aufnamhen mit 440kHz abgetastet und dann erst auf CD mäßige 44 gedrückt?
Wieso hat High-Res Audio 96kBits, wenn die da mit Studio Qualität werben?
Ja natürlich.
Das liegt daran, dass man vor dem ADC Analog Tiefpassfiltern muss um Aliasing zu vermeiden.
Das geht parktischerweise nur eine Dekade über der Signalfrequnz was auf 400kHz führt. Danach wird Digital Runtergerechnet.
Mit Studioqualität ist die Bittiefe gemeint und nicht die Abtastfrequenz, auch bei einer Studioqualität verwendet man idR keine höheren Frequenzen als 20kHz womit das Sampling mit 44kHz ja ausreichend ist.
Der Unterschied ist jetzt, dass aber CD Qualität 16Bit pro Sample ist und Studioqualität 32Bit pro Sample und damit die doppelte Bittiefe vorhanden ist. 96kBit/s muss zudem komprimiert sein ansonsten wäre die Bittiefe viel niedriger als bei einer CD.
Klingt für mich eigentlich auch eher so, als wäre das maximal für Klassische Musik interissant. Dem Loudnesswar sei dank, ist ja heute eh alles gleichmäßig laut.
Die 96kHz sind also bloß Marketing, ja?
Momentmal redest du von 96kBit/s pro Channel oder 96kHz Samplerate das ist was anderes.
Jetzt komme ich selber durcheinander. Sony schreibt auf einer Seite das 24bit bei 96kHz üblich seien. Oder eben mit 24bit bei 192kHz.
Und wenn ich dich jetzt richtig verstanden habe, dann ist das mehr an bit sinnvoll, das mehr an kHz wohl nicht.
Es ist an sich beides Sinnvoll im Bereich des HiFi. Gibt genug Leute die behaupten es zu hören wenn in einem Musikstück höhere Frequenzen drinnen sind als 20kHz nur trifft das hald nicht auf den Normalverbraucher zu. Einen Unterschied zwischen 16 und zB 24Bit hört man aber auch so finde ich sofern das Stück eine gewisse Dynamik hat.
24bit bei 96kHz wären dann 2304kBit/s und 24Bit bei 192kHz wären dann 4608kBit/s ums mal auf die Bitrate Rückzurechnen.
Also diese Bitraten kannst du so nicht mehr wirklich Streamen da musst du fürs Streaming eine Komprimierung rein machen und danach ists hald fraglich ob du die höheren Frequenzen noch mitbekommen kannst.
da musst du fürs Streaming eine Komprimierung rein machen
Es gibt ja HD Streaming dineste. Kp ob ich das hören würde. Habe auch garnicht die Ausrüstung um es überhaupt wiedergeben zu können. Jedenfalls nicht in vollem Umfang.
Ja schon aber 4608kbit/s sind 4.6Mbit/s gibt Personen die vielleicht nur einen 8Mbit Internetanschluss haben und die würden den alleine durch dieses Audio bereits halb auslasten, was hald fürs Standard Streaming eine sehr hohe Datenrate wäre, aber kann mir auch vorstellen dass es das gibt.
Es gilt hier das sogenannte Nyquist Kriterium, sprich du musst mindestens doppelt so schnell Abtasten wie die höchste Frequenz im Signal.
Für 15kHz Maximalfrequenz musst du also mit mindestens 30kHz Abtasten. Für CDs ergibt sich zB daraus eine Sampling Rate von 44.1kHz da die aber für 20kHz Maximalsignalfrequenz ausgelegt ist kannst du bei 15kHz auch eine Samplingrate von etwa 40kHz annehmen.
Auf die Bitrate kommt man nun über die sogenannte Samplingtiefe. Also wie viele Bit pro Abtastung der ADC hat üblich sind hier 16Bit was dann eben für die CD mit 2 Kanälen auf 44.1kHz*16Bit * 2 = 1411 kbit/s führt.
Je nach Kompression nimmt dann die Bitrate natürlich für den Komprimierten Audiostream ab.
Ist eine 40kHz Abtastung bei 15kHz Signal ein Pi mal Daumen Wert? Weil ja 30kHz ausreichen würde. Wenn die CD genau 20kHz liefert, wieso dann 44.1kHz? Statt 40.
Naja unter die Nyquistfrequenz darf man nie kommen.
In der Aufnahem selbst Tastet man üblicherweise mit etwa 400kHz ab und macht dann das Downsampling auf die Endfrequenz. Fürs Downsampling muss man das Signal jetzt erstmal Digital Tiefpassfiltern.
Da ein Tiefpassfilter aber keine unendliche Flankensteilheit hat würd ein Tiefpassfilter mit einer Cutofffrequenz von 30kHz auch je nach Ordnung höhere Frequenzen durchlassen und diese würden durch das Resampling dann ein Aliasing ergeben, daher muss man mit einer Frequenz arbeiten bei der Filter eine Dämpfung haben die die maximale Signalamplitude auf unter 1Bit Auflösung verkleinert hat. Sprich man kann nicht direkt die 30kHz wählen sondern muss einen größeren Wert nehmen.
Je nach Filterordnung würden zB auch schon 32kHz reichen nur wird hald die Rechenkomplexität der Filter immer größer je größer die Flankensteilheit ist solange man keine Verzerrungen haben möchte.
Die 40kHz bei 15kHz Signal sind so Pi mal Daumen wo man auch noch mit Standard Filtern das Auslangen findet. Die 44.1kHz bei CDs ist einem anderem historischen Umstand geschuldet und hat irgendwas mit Videospuren zu tun.
In der Audiotechnik ist aber auch viel Standartisiert womit man eine Standardabtastfrequenz von > 30kHz wählen sollte.
Woa.. du gehst mir eindeutig zu tief rein, als das ich das auf Anhieb vertünde :D.
Wenn ein Signal nur bei einer Flanke abgetastet wird (z.B. jede steigende Flanke), dann entspricht die Datenrate der Frequenz des Taktsignals. Sprich, hast du eine Taktrate von 15.000 Hz, dann kannst du 15 kBit pro Sekunde übertragen.
Würde dein Taktsignal bei steigender und fallender Flanke abtasten, dann entsprechend doppelt so viel.
Meine Frage ist wie viel kbit/s z.b. 15000 hz im hörbereich sind
Für eine allgemeine Rechnung:
Anzahl der Kanäle (üblicherweise 2) x Auflösung (üblicherweise 16 oder 24) x Samplerate (44,1 kHz bei CD Qualität, allerdings mindestens die doppelte Input-Frequenz).
Evtl. hilft dir das, sonst weiß ich nicht, was du genau bezwecken willst mit der Frage.
MP3 Dateien funktionieren ja so das je nachdem wie stark oder weniger stark komprimiert wird die hörbaren Töne mehr oder weniger gefiltert werden. Darum habe ich überlegt ob man den hörbereich in die Stärke der Komprimierung umrechnen kann
Nehmen wir ein serielles Interface wie beispielsweise I2C. Dort hast du eine Taktleitung und eine Datenleitung. Die Datenleitung wird immer bei einer steigenden (oder fallenden, je nach Konfiguration) Flanke des Taktsignals abgetastet. Ist die Datenleitung High = 1, Low = 0. Das heißt, bei einer Taktfrequenz von 100 kHz kannst du 100 kBit pro Sekunde von der Datenleitung abtasten und somit übertragen.
Ich hab allerdings die Frage vom FS falsch interpretiert.
Ja. Das stimmt natürlich. Wollte nur drauf hinaus, das man bei Tonsignalen ja auch noch die Lautstärke mit drin hat. Bei der CD sind es 16bit. Mit jeder Abtastung kommen also 16bit Daten rein.
Ich hab allerdings die Frage vom FS falsch interpretiert.
Dann hat sich das ja eh erledigt.
In
https://www.mikrocontroller.net/articles/Abtasttheorem
steht (besser kann ich's auch nicht beschreiben):
<< Das sogenannte 'Abtasttheorem' von Nyquist und Shannon beschreibt die Tatsache, dass sich ein beliebig geformtes kontinuierliches Signal immer dann durch ein diskretes Signal darstellen und auch exakt wiederherstellen lässt, wenn die Abtastfrequenz beim Digitalisieren - und damit die Dichte der Stützpunkte - mehr als doppelt so hoch ist, wie die höchste im kontinuierlichen Signal enthaltene Frequenz. >>
Also muss man bei 15kHz Analogsignal mit mind. 30kHz abtasten.
Jedoch bei Umwandlung/Komprimierung per mp3 geht die Rechnung so nicht auf, weil die Komprimierungstechnik variabel und von der Qualität abhängig ist.
Vielleicht hilft das hier zu dem Thema:
<< ... Dazu im Vergleich genügt bei MP3 eine Datenrate von 192 kBit/s für Musik mit annähernder CD-Qualität. ... >>
Die Nyquistgrenze kann man nicht voll ausreizen sprich bei 20kHz Maximalfrequenz muss man etwas über 40kHz Samplerate gehen daher kommen dann auch die 44.1kHz bei einer CD. Das es genau .1 sind kommt aber von einem anderen historischen Umstand aus der Videoübertragung, wichtig ist nur dass man etwa 5-10% über der Nyquistfrequenz sein sollte um keine Verzerrungen zu bekommen und damit die Downsamplingfilter noch einigermaßen rechenbar sind.
Die Analogabtastung also Bitrate beim Aufnehmen ist dann in etwa noch um eine Dekade höher als die Nyquistfrequenz.