Clipping / Übersteuerung

Auch 0 dBFS kann übersteuert sein, wenn 0 dBFS an mehr als einer Stelle direkt hintereinander vorliegt (also zwei Stützwerte nebeneinander), dann was passiert dann dazwischen? Ein Rechteck geht nicht (Bandbegrenztheit), ergo liegt das rückgewandelte analoge Signal dazwischen eben höher als 0dBFS
Siehe dazu unter dem Stichwort: Intersample-Over

Gerade mit einem Viertel der Abtastfrequenz kann man maximale Intersample-Overs bis 3 dBFS erzeugen, und manche Wandler oder CDPs reagieren darauf sehr harsch mit hohem Klirr (habe mir eine CD mit so einem Signal mal gebrannt).

Übersteuerung tritt bei Digitalisierung dann auf, wenn du den verfügbaren Wertebereich verlässt. Bei 16 Bit ist das im worst case, wenn der Wert -32769 gebraucht würde, aber eben nur -32768 zur Verfügung steht. Das sind dann nur 0,0003 dB Übersteuerung. Wenn ein Signal bereits digitalisiert vorliegt, wird der Wertebereich ja auf jeden Fall eingehalten. Dann kann man nur über die vorhanden Signalform abschätzen, ob Übersteuerung bereits vorliegt -- z.B. wenn das Signal wie abgeschnitten aussieht. Ich kenne (leider) auch mindestens eine CD, bei der das Signal begrenzt ist, obwohl der Wertebereich nicht ausgeschöpft ist -- übler Masteringfehler.

In der Realität können sogenannte intersample overs auftreten. Diese entstehen durch die bei der DA-Wandlung eingesetzten notwendigen Tiefpassfilter (auch bei digitalen Oversamplingfiltern) Überschwinger, die über die Amplitude des digitalisierten Signals hinausgehen. Einige Wandler kommen damit nicht gut klar und zeigen dann Störgeräusche. Die TruePeak (TP) Auswertung berücksichtigt dieses Phänomen.

Das mit den Inter-Overs ist mir soweit bekannt...

Und dass die vielen modernen "Briketts" aus der Pop/Rock-Schiene nicht (hauptsächlich) "tatsächlich" geclippt sind, sondern Brickwall-gelimitet, ist mir auch klar...

Aber wie ist das denn eigentlich z.B. bei der "Verstärken"-Funktion in Audacity? Die Schlägt ja immer automatisch den maximal möglichen Wert vor...
Wieso schlägt diese Funktion eigentlich bei vielen Aufnahmen teilweise einen MINUS(!)-Wert vor (bis zu ca. 2,5dB schon gesehen!)? Bei typischen "Bricketts" als MP3/AAC vor allem, aber auch in geringem Maß bei unkomprimierten WAV/FLAC-Files...
Wenn man das dann macht (und etwas "runter"-normalisiert), kommen tatsächlich einige Spitzen zum Vorschein, die über den verringerten Wert bis 0dBFS ausschlagen.
Was ist da eigentlich los?

Das macht sonst kein Programm...

Das sieht am Ende dann ziemlich genauso aus, wie wenn man analog abspielen und wieder aufnehmen würde...
(Das "Brikett" bleibt erhalten, mit einzelnen feinen Spitzen, die höher gehen...)

Vielleicht findest du beim Sengpiel was

http://www.sengpielaudio.com/HeadroomUndAussteuerung.htm

Ich hab mir die Wellenform in den Bereichen gar nicht genau angschaut, aber blöd ist das der Declpper vom Audioprogramm da nichts zu declippen findet, obwohl es in der Anaylyse behauptet es könne ein clipping vorleigen...

Man könnte zwar jetzt noch einfach hergehen das Signal auf -0,1 dB (runter) normaliseiren, aber ich denke das bringt nichts.
Vellecht lass ich es einfach so, die Tracks bekommen sowieso hinterher noch ein Replaygain.

Also die erste MD von der ich sprach ist digital vom Sat Tuner aufgenommen worden. (Dig Out/Dig In mit 24bit beim MD und dann auf PC mit 16bit). Wobei man beim MD Deck durchaus den digitalen Aufnahmepegel noch nachstellen konnte. Was ich auch tat, denn das Eingangssignal war nicht maximal ausgepegelt. Zweite MD ist eine Kopie von einem Cassetten Zusammenschnitt (von meheren Cassetten Radiomitschnitten)

PS.:
Nein, dieses Phenomen mit dem "Minus-Normalisieren" tritt NUR auf, wenn man MP3s, AACs usw. als 32-Bit-Float direkt in Audacity lädt! NICHT in anderen Programmen (Nero Wave Editor, Adobe Audition), und NICHT bei PCM/WAV/FLAC! NUR beim direkten Laden der MP3/AAC in Audacity.
Das selbe passiert auch, wenn man die MP3 mit MP3DirectCut _vorher_ verlustfrei um -3dB "leiser" macht - in jedem Programm.

Sobald man entweder auf _nativ_ 16-Bit umstellt, oder die MP3/AACs vorher mit einem "beliebigen" Tool nach WAV convertiert und dann öffnet, wird nichts mehr herunter normalisiert...dann ist alles obendrüber weg-geclippt.

Es scheint also beim Konvertieren in MP3/AAC irgendwie noch etwas "obendrüber" erst zu entstehen, was dann auch irgendwie wiederhergestellt werden kann...

Ich arbeite hier noch, solange noch nicht geschnitten, mit 44.1 khz 16bit Wav und so wird auf dem PC mit Audacity aufgenommen und werden natürlich erst ganz zuletzt encoded.

Ich muß mich auch korregieren, Audition zeigt auch in der Pegelanzeige in meinem ersten Beispiel eine Übersteuerung an.

edit:
Zu später Stunde noch einen Test gemacht, Hab den Track in dem das Clipping vorkommt einzeln nochmal aufgenommen und nun kann Audition es reparieren...

Vielleicht findest du beim Sengpiel was

...die Seite kenne ich ja!

...und JOP! Da steht unter "MP3, SRCs, DSPs, digitale Effektgeräte" in etwa genau das um was es mir ging!

Nun, ich will ja immer ALLES *GANZ GENAU* wissen...

Ich nehme mal wieder meinen (neulich wo anders schonmal verwendeten) "Hardcore-Test-Track":
"David Guetta ft. Sia - She Wolf (Falling to Pieces) [Extended Version].mp3"

Der liegt mir hier als *.mp3 mit ~229kBit/s VBR-MP3 vor (ohne zu wissen aus welcher Quelle die Datei jetzt genau stammt^^ )...

Wenn ich diese MP3 nun in einem Wave-Editor lade (EGAL ob "Audacity", "Adobe Audition" oder "Nero Wave Editor"), dann sieht das (in allen Fällen GLEICH!) _erstmal_ so aus:



Geladen in Audacity als 32-Bit-Float, schlägt die "Verstärken"-Funktion folgendes vor:



Übernimmt man das dann, kommt folgendes dabei heraus:



Interessant!

Des weiteren erspare ich mir die Bilder wie es aussieht, wenn ich die MP3 _vorher_ mit einem beliebigen Tool als WAV convertiere (egal ob 1:1 Speichern mit "Nero Wave Editor", oder Konvertieren mit "XMedia Recode" oder "Easy CD-DA Extractor"...
...es sieht dann genauso aus wie das direkte Laden in Audacity _vor_ dem Normalisieren, nur dass dann NICHT mehr "Minus"-normalisiert werden kann (es bleibt bei 0,0dB), und die "Über"-Werte dann verloren sind!

Nur Audacity kriegt das hin, wenn man das Original-MP3-File als 32-Bit-Float lädt! (Wenn man stattdessen auf natives 16-Bit umstellt, ist es auch verloren.)

Genauso sieht es aus, wenn man das MP3 _vorher_ mit "Mp3DirectCut" verlustfrei um -3dB "leiser macht" - dann kommen die "Über-Werte" auch in jedem Programm, hier "Nero Wave Editor":



Das heißt, man muss die "Über-Werte" durch das MP3/AAC-Encoding "VOR" der PCM-Wandlung "retten", indem man es entweder mit "Mp3DirektCut" um -3dB leiser macht, *oder* das File direkt in Audacity als 32-Bit-Float lädt und normalisiert!

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Der nächste Test wäre noch: Das "zu laute" Original-MP3 1x mit dem Laptop (Realtek) und 1x mit einem Android-Handy "wie es ist" abspielen, und per Klinke analog wieder aufnehmen, und sehen was dabei passiert!

...kommt gleich, der Test!

...es dauert etwas länger...

Hier die ""hoch professionelle"" Audio-Werkstatt:

Hallo zusammen,

was ihr da beobachtet, ist ganz normal. mp3, aac & Co zerlegen das Eingangssignal in schmale Frequenzbänder, die dann weiterverarbeitet werden. Durch die Bandbegrenzung kommt es zu Überschwingern des Signals (stark vereinfacht: Gibbs´sches Phänomen). Intern arbeiten mp3, aac & Co mit einer Fließkomma-artigen Darstellung, weshalb diese Überschwinger intern nicht zu Clipping führen. Wenn das Signal jetzt wieder synthetisiert wird, treten die Überschwinger aber am Ausgang auf.

Wenn der Dekoder die Ausgangsdaten als Integer an das Audioprogramm überträgt, kommt es zu Clipping: z.B. ist die Zahl +34.566 zu groß für 16 Bit und wird auf +32.767 begrenzt. Dann sieht das Ergebnis so aus wie in den geposteten Bildern.

Wenn der Dekoder die Ausgangsdaten als Fließkomma an das Audioprogramm überträgt, gibt es kein Clipping, weil die Zahl +34.566,1 immer noch dargestellt werden kann. Das Audioprogramm kann für den gesamten Titel den maximalen Ausschlag der Fließkommawerte ermitteln und damit eine ideal Verstärkung vorschlagen, um Clipping zu vermeiden, wenn auf 16 Bit gewandelt wird. In diesem Beispiel 20*log10(32767/33566,1) = -0,46 dB.

Wenn im Dekoder bereits abgeschwächt wird (entweder durch Bearbeitung des mp3-Titel oder über Parameter beim Dekoderaufruf), kann man Clipping auch bei Integer-Ausgangsdaten vermeiden. Es kommt gar nicht erst zu den übergroßen Amplituden am Ausgang.

Mein Tipp: Die Titel sollten vor der Kodierung nach mp3, aac & Co um 2-3 dB abgesenkt werden. Dann hat man üblicherweise genug headroom, auch bei Wiedergabe über Player ohne Eingriffsmöglichkeiten in den Dekoder.

Grüße,
Andree

Ich weiß zwar nicht wie das mit Audacity und Nero ist, aber von Audition weiß ich das das geladene File zum bearbeiten immer in Wav encoded wird. Auch wenn In Audition noch immer die alte Endung angezeigt wird. Aber anhand der unterschiedlichen Ladezeiten, von einem WAV und Flac Track kann man das schon sehen.

MP3 als Beispiel zu nehmen, auch wenn es gebräuchlisten ist, ist auch IMHO keine gute Idee. Es hat doch da so eine gewisse Eigenschaft die z.B: FLAC, OGG, Atrac (Minidisc) und selbst MP2 nicht haben (und gewiss auch andere Formate). Auch wenn das keine Auswirking hat.
Auch wenn es einige als Platzverschenkung ansehen, aber meine Minidisc landen als FLAC auf'm PC, alles andere wäre auch eine lossy Transcodierung, was nur schlechter werden kann..
Wenn es für den PC Atrac 4.5 gäbe, würde ich es als solches ablegen

BTW
Audition zeigt ja alles mögliche an, so auch die maximalen Messwerte. Für mein erstes Beispiel liegen die bei 32767 (rechts und links). Das andere links bei rechts 32767. Also warum übersteuert?
Jetzt wäre ganz hilfreich zu wissen ob Audition auch höhere Werte anzeigt, oder wegen des Clppings auch nur 32676 als maximalen Wert anzeigt. Werde ich noch testen.

So, ich geh jetzt erst mal in die Sonne...

Prinzipiell könnte FLAC schon on the Fly berbeitet werden, indem immer nur die Umgebung des gerade bearbeiteten Teils auf PCM-WAV gebracht wird.
Ob oder welche Software so vorgeht, keine Ahnung. Letztlich wird das nicht viel bringen, außer ev. Probleme.

Hätte ich gar nicht testen brauchen, natürlich zeigt Audition immer den max Meßwert von 32767 an, egal wie wie hoch darüber die Übesteuerung beim Aufnehmen war. Schleßlich kann das File (oder was auch immer) ja gar nicht mehr.

Man könnte jetzt zwar hergehen den Digital IN etwas runter regeln, aber ich denke die Aufnahme ist bereits auf der Minidisc minimal übersteuert. Oder teilweise davor sogar schon die Cassettenaufnahme.
Wie gesagt eine Verzerrung oder eine abgeschnittene Welle konnte ich nicht entdecken. Naja, war aber zu faul alle Stellen unter die Lupe zu nehmen. Dann ist das eben so und bleibt so

Ich hab auch mal einige Bildchen hochgeladen das könnt ihr euch das Dilemma mit dem angeblchen Clipping mal anschauen

Audacity voll reingezoomt

Andere Stelle, ebenfalls voll reingezoomt

Audition voll reingezoomt, linker Kanal, Clippling etwa bei 30,05, 25300

Audition etwas rausgezoomt

Selbst wenn man Vollgröße wähl, ist es schlecht zu erkennen und entspricht eigentlich nicht der Größe die ich hochgeladen habe.;(
Urls von Imgur werden hier wohl nicht akzeptiert,

So sieht es eigentlich bei allen Clppings aus, die ich mir näher angeschaut habe.

Warum ein Programm eine potentielle Übersteuerung anzeigt, lässt sich "von außen" schwer beurteilen, ohne die Algorithmen zur Bewertung von Clipping zu kennen. Aber schau dir doch einfach mal dein drittes Bild an. Dort clippt die Interpolationskurve, d.h. es käme bei der D/A-Wandlung wohl zu intersample overs. Basiert die Anzeige von "potentiellem Clipping" evtl. einfach nur auf einer Abschätzung, ob es zu intersample overs kommen könnte?

Da fragst Du mich was. Weiß ich wirklich nicht. Wie bereits geschrieben diese Amplitudenstatistik in Audition, deren Werte links im Bild zu sehen sind, sagt grundsätzlich "Möglcherweise geclippte Samples". Die drei Voreinstellungen für den Declipper findet auf Anhieb nichts. Erst wenn man ein paar Werte verändert.
Auch Audacity entdeckt einige Clippings. Die Bilder sind vom gleichem Track

Manchmal findet die Amplitudenstatistik ein mögliches Clipping auf dem rechten Kanal, der Declipper jedoch dann links. Schau ich mir die Stelle im Zoom an seh ich im rechten was abgeschnittnes, bzw das die Wellenform ein Stück gerade verläuft.
Das ist jetzt bei einem anderem Track der Fall, von dem nicht die Fotos sind.

Jo, und Audacity findet zwei Clippings einen rechts und links im Kanal. im unteren Bereich der Welle und an ganz anderer Stelle im gleichen Track. Ist doch albern. Scheint noch nicht wirklich ausgereift zu sein, die Programmerkennung der Clppings. So zumindest, kommt es mir langsam so vor.

Egal wird jetzt so bleiben auf dem PC.

So, jetzt wo alles geklärt ist melde ich mich nochmal dazu :

Intern arbeiten mp3, aac & Co mit einer Fließkomma-artigen Darstellung

Wenn der Dekoder die Ausgangsdaten als Integer an das Audioprogramm überträgt, kommt es zu Clipping: z.B. ist die Zahl +34.566 zu groß für 16 Bit und wird auf +32.767 begrenzt. Dann sieht das Ergebnis so aus wie in den geposteten Bildern.

Wenn der Dekoder die Ausgangsdaten als Fließkomma an das Audioprogramm überträgt, gibt es kein Clipping, weil die Zahl +34.566,1 immer noch dargestellt werden kann.

Das war der Schlüssel zum Verständnis!
Ja, dann entstehen diese Überschwinger (bis max. ca. +3dB) im Lossy-Codec, und Audacity ist scheinbar das einzige Bearbeitungsprogramm, was im "32-Float-Modus" auch Float-PCM vom Decoder übernimmt. "Runter normalisiert" wird dadurch zwar (korrekterweise!) NICHT direkt, aber es ist dann eben *möglich*, dank Float-Import.
Alle anderen Tools (Nero, Audition, ...) improtieren dann wohl Integer, wodurch die "Über-Werte" dann unwiederbringlich clippen.
Auch wenn ich Audacity in den Einstellungen nativ auf 16- oder 24-Bit (beides fixed-Integer) einstelle, sind die "Über-Werte" dann weg - nur bei "Float" eben nicht...

Auch bei diversen Convertierungs-Tools (XMedia Recode, Easy CD-DA-Extractor, ...) erfolgt bei der Konvertierung von MP3/AAC nach 16-Bit-WAV dann Clipping.
Also von wegen einfache MP3->PCM-Konvertierung ist "verlustfrei" - ansich ja schon, bis auf die "Über-Werte"...
Das heißt, auch wenn man früher MP3s auf Audio-CDs gebrannt hat (mit Nero, Windows Media Player, CDBurnerXP, ...*wasweißich*) hat man dabei Clipping produziert! (Weil die Programme dabei eine einfache MP3->WAV-Konvertierung ohne Float-Normalisierung machen)

Wenn im Dekoder bereits abgeschwächt wird (entweder durch Bearbeitung des mp3-Titel oder über Parameter beim Dekoderaufruf), kann man Clipping auch bei Integer-Ausgangsdaten vermeiden. Es kommt gar nicht erst zu den übergroßen Amplituden am Ausgang. Mein Tipp: Die Titel sollten vor der Kodierung nach mp3, aac & Co um 2-3 dB abgesenkt werden.

Das hatte ich auch irgendwann mal gelesen. Dann ist klar, dass nichts clippt (aber auch irgendwie doof so).
Aber es ist ja dann scheinbar so, dass die Werte nicht verloren gehen, wenn man es nicht macht! Nur, dass man sie dann eben erst via Float einlesen und wieder normalisieren müsste...
Das entspricht ja dann dem verlustfreien "leiser machen" mit mp3DirectCut - dann kommen die Werte natürlich auch wieder rein, wenn man dann in Integer decodiert, klar...


Ich habe (vor der Analog-Geschichte!) jetzt nochmal ein paar Tests gemacht:

Wie es scheint, ist das, was beim MP3/AAC-Encoding passiert, auch "nur" ein Intersample-Phenomen! Vergleichbar mit Abtastraten-Umwandlungen.

Wenn ich nun das schon geclippte File (MP3 als Integer einlesen, oder vorher 1:1 nach WAV konvertiert) nehme, und eine Abtastraten-Wandlung z.B. von 44.1kHz auf 48kHz mache (Audacity hat sehr hochwertige Sampling-Konverter), dann kommt etwas "sehr ähnliches" dabei heraus, wie wenn ich das MP3 als Float normalisiere:



Oben: Ge-clipptes Integer-PCM + Sampling-Conversion 44.1 -> 48 kHz
Unten: Float-Normalisiertes Original-MP3

...das sieht sich doch sehr ähnlich! Obwohl das Ergebnis des Resamplings von dem schon geclippten PCM gemacht wurde. "Viel verloren" geht durch dieses Intersample-Clipping als wohl tatsächlich nicht...

Bei der Sampling-Konvertierung würde man von den neuen Über-Werten auch nichts sehen, wenn man es in Integer macht. Also auch hier entweder vorher um -3dB "leiser" rechnen, oder in Float arbeiten und hinterher runter-normalisieren - egal.

Die Inter-/Über-Werte, die beim Resampling des geclippten Files neu entstehen, sind lediglich etwas schwächer (hier +1,8dB) als beim Float-normalisieren Original (+2,6dB).

Was ich auch beobachtet habe:
Wenn man eine Sampling-Konvertierung bei NICHT "hart-gelimiteten Brickett-Songs" macht, dann erhöht sich der Pegel dabei NICHT nennenswert ! ! !

Siehe hier..."Dire Straits - Brothers in Arms":



Oben: Original
Unten: 44.1kHz -> 48kHz

Die Unterschiede sind *MINIMAL* - unter 0.01dB !!
(Selbiges dürfte auf Lossy-Encoding zutreffen!)

Ebenso trifft dies zu, wenn ich eine Samping-Konvertierung vom obigen Beispiel (David Guetta/Sia - She Wolf) mache, NACHDEM ich es Float-Normalisiert habe (oder eben beides in Float und hinterher normalisieren.
Hier ist der Pegel-Unterschied (vor/nach Sampling-Konvertierung) auch "nur" schwache 0,4dB im Spitzen-Pegel.

Das heißt, die Probleme mit "Überschwingern" von bis zu 3dB treten "praktisch" NUR bei "Hart-gelimiteten Brickets" auf!!
Interessant...


Man sieht das Clipping auch im Spektrogramm, am deutlichsten in Nero Wave Editor.

Hier die nicht-normalisierte Version:



...die "Spikes" über dem 19kHz-Tiefpass sind "reines Clipping".

Und hier nochmal das Spektrogramm, NACH dem Float-"herunter-Normalisieren" und neu-speicher mit Audacity, und wieder in Nero geladen:



...und schon sind die "Spikes" über dem Teifpass weg...


Als nächstes habe ich folgendes Experiment gemacht:

Und zwar mit einem "virtuellen Sound-Treiber", der in Windows ein "Wiedergabegerät" und ein "Aufnahmegerät" installiert (also PCM 1:1 durchreicht...natürlich 16-Bit-Integer).

Ich habe SOWOHL das Original-MP3-File (samt Überschwingern), ALS AUCH das geclippt 1:1 nach PCM konvertierte WAV-File, dann mal mit verschiedenen Programmen abgespielt (Windows Media Player, VLC, Nero Wave Editor, Audition, mp3DirectCut), und das digitale Loopback mit Audacity wieder aufgezeichnet.

Zunächst einmal ist mir aufgefallen, dass es VÖLLIG EGAL ist, ob man nun das originale, NICHT normalisierte MP3-File ODER das MIT Clipping (!) nach 16-Bit-PCM konvertierte WAV-File abspielt. Egal mit welchem Hardware-/Software-Player.
Spielt man das MP3-File, wird "ohne weiteres" erstmal nur "Live" 1:1 nach Integer-PCM gewandelt, genauso wie wenn man es ohne Normalisierung 1:1 nach WAV konvertiert. Ist leider so...

Das heißt, es wird immer das geclippte 1:1 ausgespielt.
(Abgesehen von minimalen Unterschieden der MP3-Decoder ist das wohl bei allen Programmen gleich)

Auch die programminternen Lautstärke-Slider (die normalerweise ja Schwachsinn sind und immer auf 100% stehen sollten) bewirken nichts - es wird nur das bereits geclippt vom Decoder gezogene PCM runtergerechnet.
Ausnahme!: VLC-Player! Der scheint Inter-Overs zu "generieren", wenn man den Software-Slider in VLC auf unter 100% stellt. Aber auch hier gleich, egal ob Orig.-MP3 oder geclipptes WAV - kann also nur vom schon geclippten kommen.

Dann hab ich mal für Spaß noch Spotify (Desktop-Anwendung) getestet:
Die streamen ja mit OGG-Vorbis. Den gleichen Song auf Spotify abgespielt und wieder über den virtuellen Sound-Treiber aufgenommen.
Egal ob der interne Sinnlos-Laustärkeregler auf 100% oder darunter steht - es clippt.
Schaltet man aber die "Automatische Lautstärke-Anpassung" (dabei werden sehr laut-komprimierte "Brikett"-Songs auf bis zu -7dB runter-normalisiert) AN (standardmäßig ist sie an), DANN kommen die "Überschwinger" mit rein...!
Scheinbar sind die komprimierten Files der Streaming-Anbieter (bei Spotify OGG-Vorbis) 1:1 vom CD-(PCM-)Original encodiert (wird denen wohl von der Musikindustrie 1:1 per FLAC zu gestellt, ähnlich wie beim Radio), genauso wie wenn man selbst eine Original-CD unverändert 1:1 als MP3/AAC/OGG encodiert. (Nur, dass man bei z.B. bei Spotify nicht mehr an die "Roh"-OGG-Daten herankommt)

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Nun zu den angepriesenen "Analog-Tests":

Ich habe als D/A-Wandler "nur noch" meinen Laptop (2-Kanal Realtek ALC233), 2 Handys (Samsung A3-2016 + Samsung S1 i9000), und einen LCD-Fernseher (einfacher "OK."/Vestel) per Klinke-Ausgang.
Auf die Handys kann ich natürlich einfach sowohl MP3/AAC und auch WAV "draufziehen", und über den TV per USB-Stick abspielen.
Einen CD-Player oder anderes HiFi-Gerät mit DAC habe ich gar nicht mehr...

Als analoges Aufnahmegerät dient eine "Terratec Aureon Xfire 8.0 HD" USB-Soundkarte mit Stereo-Line-In.

Die Soundkarte samplet bei 1,5V(eff) RMS-Sinus, hier eingestellt auf 44.1kHz/24-Bit.
(Die unterschiedlichen Ausgangspegel der Handys und des TVs habe ich hinterher alle auf 0dBFS-Spitze normalisiert).

Nun habe ich 1x die (nicht normalisierte) Original-MP3, und 1x die (MIT Integer-Clipping!) nach PCM konvertierte 16-Bit-WAV mit den jeweiligen Geräten abgespielt und über die Soundkarte analog wieder aufgenommen.
Dabei zeigte sich WIEDER, dass es *egal* ist, ob man die unbehandelte Original-MP3, oder die geclippt-konvertierte PCM-WAV abspielt. Letzteres passiert sowieso beim "Live"-abspielen der MP3.
Die folgenden Phenomene beim Analog-abspielen stammen also allesamt daher, wie die verschiedenen D/A-Wandler mit Clipping und dadurch wieder neu entstehenden Intersample-Overs "umgehen" - und das ist sichtbar unterschiedlich!

Zwischen dem Original-MP3 und dem konvertierten Clipping-WAV (die beide das gleiche Ergebnis liefern), habe ich noch einen 0dBFS-Sinuston mit eingebaut! Man sieht deutlich, dass die verschiedenen D/A-Wandler tatsächlich Spannungen produzieren (mal mehr mal weniger), die über dem eigentlich maximalen 0dBFS-Sinus-Pegel liegen!

Hier die Ergebnisse:

1. Smart-TV (OK./Vestel) Klinken-Ausgang:



...vorne die Original-MP3, in der Mitte der 0dBFS-Sinus, und hinten die geclippt-konvertierte 16-Bit-WAV.
Man sieht erstmal, dass es keine Unterschiede zwischen dem MP3-Playback und dem geclippten WAV-File gibt. Das war bei ALLEN Geräten so.

Daher ab jetzt nur noch der vordere Ausschnitt (1. abspielen + 0dBFS-Sinus).

C'est la:



Da scheint also einiges an Intersampling-Werten analog erzeugt zu werden (Vergleich mit dem 0dBFS-Sinuston)! Die Abweichung der höchsten Spitze zum 0dBFS-Ton liegt bei immerhin +2,3dB!
Und das passiert, obwohl der hier regelbare (!) Ausgang 100% am Limit läuft (maximal ausgepegelt mit 0dBFS-Ton)! 1 "Knacks" mehr, und der Sinus-Ton clippt. Trotzdem kommen Spannungen von bis zu +2,3dB mehr heraus!

2. Samsung Galaxy A3 2016:



Das Gerät mit den schwächsten Intersample-Overs. Da ist *fast* alles "eine Linie".
Differenz zwischen höchstem Peak und 0dBFS-Sinus "nur" 1dB.

(Der Ausgang (Amp-Wert + System-Lautstärke) stand auf 100%. Die System-Lautstärke ändert daran gar nichts. Wenn ich den Amp-Wert etwas verringere, gibt es *minimal* mehr Peaks - dann ist der Unterschied 1,5dB statt 1dB wie oben.)

3. Samsung Galaxy S1 i9000:



Hier ist es etwas deutlicher als beim Galaxy A3, aber schwächer als bei dem OK-TV.
Differenz Peak/0dBFS: 1,2dB.

Nimmt man den Ausgangs-Amp etwas zurück, kommt noch mehr:



Differenz Peak/0dBFS: wieder satte 2,3dB

4. Realtek OnBoard ALC233:



Da sind die Inter-Samples auch wieder gut sichtbar, wenn auch nicht so stark wie beim S1 und dem TV.
Die System-Lautstärke zu verringern (also unter 100% zu gehen) macht gar nichts aus.
So sieht es aus, egal mit welchem Player ist wiedergebe. Außer(!):

Was ganz komisches passiert, wenn ich mit dem VLC-Player (bei 100%-Einstellung) abspiele:



...der "bügelt" fast alle Inter-Overs weg. Wie das sein kann, keine Ahnung! Denn die Over-Spannungen entstehen doch im D/A-Wandler!?!

5. Terratec Aureon XFire USB-Karte:

Line-Out:



Sieht ähnlich aus wie beim einfachen Laptop-Onboard-Realtek - etwas stärker. Nicht ganz so stark wie beim TV.
Ausgangspegel (100%) ist egal - es bleibt diesmal EXAKT gleich.

Kopfhörer-Out:



...da ists ganz komisch! Am Kopfhörer-Ausgang wird bei 100% Pegel die obere Halbwelle auf "0dBFS-Niveau" beschnitten (die 0dBFS selbst clippen NICHT!), die untere Halbwelle geht aber weiterhin mit Inter-Samples darüber hinaus. (Wenn man den Pegel etwas verringert, kommt die obere Welle aber auch "wieder rein").

Dieses Phenomen tritt am Line-Out NICHT auf - auch nicht bei 100% Pegel. Wird wohl am KH-Amp der Karte liegen...

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Ich nehme jetzt einfach mal an, dass ein HiFi-CD-Player und andere solche Geräte ähnliches liefern werden...

Jetzt bleibt die Frage, wo die D/A-Wandler die Spannung hernehmen, um Inter-Overs (mehr oder weniger) zu reproduzieren?
Aber da man die aufnehmen ("samplen") kann, und die bei unterschiedlichen D/A-Wandlern ja auch unterschiedlich sind, scheinen sie ja vorhanden zu sein!
Aber wo kommt die Spannung her, wenn der Wandler bei 0dBFS-Spitze eigentlich gar nicht mehr "mehr" ausgeben kann? Ist da irgendwas "Ladungpumpen"-ähnliches im Spiel? Durch die Ausgangs-Glättung per Kondensator hinter dem DAC kann es ja wohl kaum zu einer Erhöhung der Maximal-Spannung kommen?


Aber Fazit:
Die "Biketts" der Hart-gelimitteten "Loudness-War"-Songs *GIBT* es so *eigentlich* gar nicht! Sie existieren NUR in der originalen PCM-Version!
Sobald man entweder eine D/A-Wandlung, ODER eine Lossy-Komprimierung, ODER eine Sampling-Konvertierung macht, "lösen sie sich praktisch auf" zu einer "Hecke"...

Dagegen gibt es "praktisch" KEINE Veränderungen durch Lossy-Komrimierung, Sampling-Wandlung oder D/A-A/D-Wandlung bei _nicht_ Hart-gelimitetem Material! Da bleibt alles "nahezu" 1:1...
Genauso wie bei "Brikett"-Songs, NACHDEM die 1x "aufgelöst" wurden, durch eines der 3 Verfahren - die beleiben DANACH dann auch "wie sie sind", egal wie oft man die dann nochmal D/A-Sampling-Lossy-*sonstwas* Umwandelt...
Solches Material wird maximal 1x um ~3dB "leiser" - danach nicht mehr!


Auch ist die Frage, wie "schlimm" es eingentlich wirklich ist, wenn man die "Über-Werte", die durch D/A-A/D, Samling oder Lossy-Kompression entstehen, einfach clippen lässt ?!?
Wie viel geht dabei *WIRKLICH* verloren? Es entstehen ja auch immer wieder "neue" Inter-Overs, wenn man irgendwas wandelt...

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Also die erste MD von der ich sprach ist digital vom Sat Tuner aufgenommen worden. (Dig Out/Dig In mit 24bit beim MD und dann auf PC mit 16bit). Wobei man beim MD Deck durchaus den digitalen Aufnahmepegel noch nachstellen konnte. Was ich auch tat, denn das Eingangssignal war nicht maximal ausgepegelt.

Der ATRAC-Codec soll ja angeblich ohne konkrete Bit-Tiefe arbeiten. Deswegen kann der (evtl.?) per SPDIF In und Out 24-Bit entgegennehmen, okay.
Vom Sat-Receiver kam aber per SPDIF sowieso nur (von MP2 decodiertes) 16-Bit-PCM an - also Wurst.
Dass man an dem MD-Deck den Pegel auch bei SPDIF-Input verändern kann, macht zwar _de facto_ keinen wirklichen Sinn, aber es war in dem Fall halt sinnvoll, damit die Aufnahme nicht zu leise wird, weil die Radiosender digital meist nur bis ca. -9dBFS aussteuern, ja. Du wirst ja wohl kaum übersteuert haben...
Den SPDIF-Pegel im Deck bei der MD-Aufnahme anzuheben ist nix anderes als das digitale Normalisieren in einem Wave-Editor.

An die Original-ATRAC-Daten kommt man ja leider absolut nicht heran. Falls der ATRAC-Codec (der ja auch ähnlich arbeitet wie MP3/AAC) auch solche "Überschwinger" produzieren, clippen die spätestens bei der PCM-Wandlung. Das schon gewandelte ist ja das einzige, was man abgreifen kann (via SPDIF).
Und analog aufnehmen bringt wohl auch nix, weil dann (siehe oben) der D/A-Wandler auch nur das schon geclippte PCM "geliefert bekommt". Der erzeugt vielleicht noch ein Inter-Overs, aber die entstammen dann auch nur dem bereits geclippten PCM.

Genauso wenig macht es Sinn, den SPDIF-Aufnahmepegel der Soundkarte (im Windows-Audio-Control) beim Aufnehmen der MD zu verringern. Das wäre Unsinn (den immer auf 100%, das ist Bit-Identisch).
Denn das ATRAC wird ja eh schon im MD-Deck auf PCM umgewandelt - egal was da clippt oder nicht clippt. Das kann man nur noch 1:1 auf den PC ziehen...
Genauso wie beim analogen (!) Aufnehmen per Soundkarte (Realtek, Aureon, ...sonstwas): Da auch einfach mit Norm-Pegel-Einstellung in 24-Bit digitalisieren und anschließend normalisieren. Habe da auch erst rausgefunden, das man im Windows-Audio-Control (Vista/7/8/8.1/10) bei "Pegel" per Rechtsklick die Zahlen-Werte auch auf "Dezibel" umstellen kann - dann ist "+-0dB" genau dieser Norm-Wert - dann kommt Bit-Identisch das rein, was der Wandler liefert. Bei SPDIF-Aufnahme muss man meist 100% einstellen. Alles andere wird nur digital verstärkt (oder völlig sinnlos unter Clipping-Level gezogen).
Man kann ja (bekanntlich) mit Audacity unter Windows nicht in 24-Bit aufnehmen, aber nur solange man MME oder DirectSound eingestellt hat - per WASAPI gehts! (Nero Wave Editor z.B. kann's auch per MME/DirectSound).
Falls man analog nur in 16-Bit aufnimmt, kann es tatsächlich sinnvoll sein, den Pegel-Regler (bei niedrigerem Eingangspegel) höher als +-0dB einzustellen - dann wird vor dem 16-Bit-CutOff im 24-Bit-Raum digital verstärkt.

Zweite MD ist eine Kopie von einem Cassetten Zusammenschnitt (von meheren Cassetten Radiomitschnitten)

Da würde ich aber dann nochmal das WinAmp-Plugin "Tape Restore Live!" (nur die dynamische Phasen/Azimuth-Korrektur, den Rest abschalten) drüberlaufen lassen. So ganz stimmt das ja bei Kassetten nie, wenn man nicht direkt beim Digitalisieren den Azimuth korrekt justiert.
Digitalisiert ist es ja eh schon, auf die originale Kassettenwiedergabe hast du ja keinen Einfluss mehr. Mit dem PlugIn kannst du (feine! - keine groben) Azimuth-Fehler der Tape-Aufnahme im Nachhinein noch ausmerzen...

Auch wenn es einige als Platzverschenkung ansehen, aber meine Minidisc landen als FLAC auf'm PC, alles andere wäre auch eine lossy Transcodierung, was nur schlechter werden kann..

Naja...klar "kann's nur schlechter werden" wenn du es erneut Lossy-codierst. In wiefern das ne Rolle spielt? Eher keine...
Ich kann's ja noch verstehen, dass man Original-CDs oder gute Vinyl-LPs in FLAC abspeichert. Ich hab das nur bei 2-3 meiner wirklichen "Lieblings-CDs" gemacht, bevor ich mich von alle dem getrennt habe...
Was schonmal "lossy" war, das wird bei mir (auch wenn es dadurch *theoretisch* nochmal schlechter wird), auch wieder "lossy" gespeichert.
Bei SP-MD-Aufnahmen (292kBit/s-ATRAC) würde ich es als MP3 256~320kBit/s (oder AAC 192~256) neu encodieren - das ist ohnehin schon kaum vom Original zu unterscheiden...und "wirklich lossless" wird's wegen ATRAC ja sowieso nicht mehr...(ne MD-auf-MD-Kopie war auch nicht besser...ATRAC-PCM-ATRAC)
Zumal bei Radio-Aufnahmen...ähm...naja... ("Lossy" hat finde ich "in gewisser Weise" irgendwie auch was "analoges" - wenn auch völlig anders...)


Gruß Alex!

...und jetzt reicht's auch echt mal wieder...bevor ich mir hier mit der ganzen Testerei in allen Bereichen tatsächlich noch den Audio-Doktortitel hole^^
Jetzt tauch' ich hier im Forum mal so langsam wieder unter...genug "durch gekaut" die letzte Zeit...der Sommer kommt! Natürlich mit viel Musik!

Ich hab jetzt nicht den ganzen Beitrag durchgelesen, aber ich weiß echt nicht was ihr mit MP3 habt. Davon war hier anfangs nicht die Rede
Zudem, wie ich schon sagte, ist für mich MP3 eine Pest, die so gut es geht nicht auf meinen Rechner kommt. Der bescheidene Codec addiert einfach Stille an ein File, falls dies nicht korrekt mit einem vollem Frame endet.
Ich weiß die meisten Player können inzwschen trotzdem gapless spielen.

Also ich hab jetzt mehrere MDs wiederholt mit Audition und teilweise nochmal mit Audacity überspielt. Das Ergebnis war das manchmal anzahlmäßig unterschiedliche Clippings vorhanden waren, selbst beim gleichem File/MD und gleichem Programm und selten sogar an unterschiedlichen Stellen.

Z.B.
Aufnahme1: Clipping, rechter Kanal bei ~13:38 min./Audition
Aufnahme2, gleiche MD: Clipping, rechter Kanal bei ~5:22 min. /Audition

Und das ist auch eine Sache die ich nicht verstehe. Meist sind es ja nur kleinste Clippings oder Überhänger, aber wenn, dann sollten sie doch auch reproduzierbar immer an der gleichen Stelle und in gleicher Menge auftreten, oder nicht?

Deswegen dachte ich schon das es eventuell irgendwelche Stromspitzen, Interfrenzen oder was auch immer sind, die da irgendwie möglciherweise mit im Spiel sind.

@AlecD1990

Ach übrigens danke für den Tip mit dem Tape Live Restore. Aber das ist ein DSP Plugin und wenn das bei WInamp so arbeitet wie die DSP Plugins bei Foobar, arbeitet es nur beim abspielen. Mit einmal drüberlaufen lassen ist da nichts.

Noch 'ne Frage, macht es irgenwie einen Unterschied wenn man am MD Deck 16bit oder 24bit am Digi Ausgang einstellt, aber mit Audition mit 16bit aufnimmt? Wahscheinlich nicht, oder?
Die Digi MD Aufnahmen sind mit 24bit aufgenommen..

für mich MP3 eine Pest

Grundsätzlich aber ja auch nicht viel anders als AAC/Vorbis/WMA/Opus/...
Und ATRAC ist ja auch so ein Format...

Ich finde halt MP3 immernoch am kompatibelsten, und das "Stille anhängen" stört mich als "Einzeltitel-Hörer" auch weniger. Das stört aller höchstens bei kopletten Alben, die _wirklich_ "Gapless" sind, also einige Live-Alben usw...

Für mich ist ein gutes Lame-MP3 mit VBR2 (~192-256kBit/s) eigentlich transparent. Kann ich sehr gut mit leben...

Und das ist auch eine Sache die ich nicht verstehe. Meist sind es ja nur kleinste Clippings oder Überhänger, aber wenn, dann sollten sie doch auch reproduzierbar immer an der gleichen Stelle und in gleicher Menge auftreten, oder nicht?

Eigentlich schon...hmm

Ach übrigens danke für den Tip mit dem Tape Live Restore. Aber das ist ein DSP Plugin und wenn das bei WInamp so arbeitet wie die DSP Plugins bei Foobar, arbeitet es nur beim abspielen. Mit einmal drüberlaufen lassen ist da nichts.

Doch das geht! Musste am Anfang aber auch erstmal googlen...

Habe WinAmp gerade nicht installiert, aber wenn du in den Einstellungen auf "Ausgabe" gehst, dann ist da standardmäßig erstmal die normale Windows-Ausgabe (fürs normale Abspielen) eingestellt. Aber es gibt da einen "Nullsoft Datei-Schreiber" oder so ähnlich .
Dabei wird dann jede "abgespielte" File direkt in eine neue WAV-Datei geschrieben! Und das geht dann auch nicht in Echtzeit, sondern der "fliegt" mit mehrfacher Echtzeit dann mit voller Auslastung durch die File, so schnell wie die CPU halt ist...
Ist standardmäßig glaub ich so eingestellt, dass er die neue WAV-Datei dann im selben Ordner mit dem selben Quell-Namen (+ Index) ablegt...
Ist also egal ob du das noch mit der zusammenhängenden Aufnahme machst, oder am Ende wenn du die schon in 20 Einzel-Titel geschitten hast...



Würde bei dem "Tape Restore Live" auch NUR oben links die Azimuth-Korrektur verwenden. Den Rest ausschalten...

Wenn du das (warscheinlich) damals an der Stereoanlage mit dem Tapedeck überspielt hast, womit du auch aufgenommen hattest, werden das sowieso nur "Feinkorrekturen" sein.
Der zeigt dir ja Live in dem Graphen die Korrektur-Kurve in "µm" an. Die normalen dynamischen Schwankungen sind meist so ~10µm. Bis 20µm Abweichung bei der Wiedergabe gibt es meiner Erfahrung nach noch keinen hörbaren Höhen-Abfall, erst wenn es mehr wird.
Aber auch darunter sollte man die Korrektur machen, denn der Phasenfehler ist besonders bei Mono-Wiedergabe schon viel früher hörbar.
Wenn du da ne ganze Kassette durchlaufen lässt siehst du meistens so bei den ersten und letzten 2 Minuten jeder Seite, dass es da etwas stärker schwankt (Zick-zack), und in der Mitte ziemlich ruhig wird - die liegt einfach an der unruhigeren Bandführung, wenn die eine oder andere Spule noch recht leer ist...
Die Korrektur-Geschwindigkeit/-Trägheit (der Regler mit den "µm/s") steht standardmäßig auf 1µm/s. Würde ich eher so auf 0.2-0.5 einstellen. Das reicht. Wenn das zu hoch steht, greift es irgendwann gewollte Phasen-Effekte in der Musik an...
Nur bei Mono(!)-Aufnahmen die in Stereo digitalisiert sind würde ich es _ganz_ nach Oben stellen (da gibt es ja im Material keine echten Phasenverschiebungen, und hinterher dann die beiden Kanäle zu Mono zusammenmmischen. Joa...

Ich hatte 2013 einige alte Tapes digitalisiert (gemischt von ner einfachen alten 80er-Technics-Anlage, und ner Aiwa-Kompaktanlage). Hatte mich nach einigem Rumprobieren für ein einfaches aber gutes, neuwertiges 90er-Kenwood-Deck entschieden. Dann hatte ich vorne am Headphone-Out noch eine kleine Mono(!)-Box (L+R) angeschlossen und bei jeder Kassette erstmal den Azimuth am Deck fein einjustiert.
Danach dann digitalisiert, und dann das Tape-Plugin für die Feinkorrektur nochmal mit 0.2-0.5 drüberlaufen lassen...

Noch 'ne Frage, macht es irgenwie einen Unterschied wenn man am MD Deck 16bit oder 24bit am Digi Ausgang einstellt, aber mit Audition mit 16bit aufnimmt? Wahscheinlich nicht, oder? Die Digi MD Aufnahmen sind mit 24bit aufgenommen..

Also zumindest bei meiner Terratec Aureon funktioniert es, sowohl ein 16-Bit-Signal mit 24-Bit-Einstellung (Windows->Aufnahmegeräte->Standardformat) aufzunehmen, als auch umgekehrt.
Wenn es (egal bei welcher Einstellung) korrekt bei der Soundkarte und in Windows ankommt, dann werden bei 16-Bit-Abgriff *vermutlich* einfach die letzten 8 Stellen abgehackt. Umgekehrt werden warscheinlich einfach 8 Nullen drangehängt...

Jo, vielen für Deine Erklärungen! Hab's mal geladen.

Und beim Clipping wäre halt nur schon gewesen wenn wirklich was wäre, das der Declipper von Audition das richtig erkannt hätte. Denn mit dem soll man die Wellenform restaurieren können.

edit:
Auddition hat da auch sowas, was sich automatische Phasenkorrektur schimpft.

Auddition hat da auch sowas, was sich automatische Phasenkorrektur schimpft.

Du meinst wahrscheinlich das "Graphikbalance"-Plugin hier:



Das macht "sowas ähnliches", wenn man es bei "Phase" komplett auf dynamischer Automatik lässt (weiß allerdings nicht wo es bei Phasen-Fehlern durch den Azimuth(!) eine Frequenzabhängigkeit geben soll??). Daher habe ich für die Azimuth-Feinkorrektur eher diesem WinAmp-Plugin vertraut. Das kann nämlich bei kurzen höheren Schwankungen auch dynamisch (einstellbar) die Höhen leicht anheben.

Von dieser "Graphikbalance"-Funktion in Audition habe ich nur bei 2, 3 Tapes die Balance-Kurve verwendet, wo durch einen Aufnahmefehler (auf mehreren Decks reproduzierbar) die Kanäle nicht ganz gleich waren, und sich nicht nur im Pegel (Gesamt-Balance), sondern auch im Frequenzgang (EQing) leicht unterschieden haben...(vor allem auf Kopfhörer hörbar)
Da habe ich dann einen Song ausgewählt der relativ gleich ist (ohne viel Stereo-Effekt) und da die Automatik für ca. 30 Sekunden eine gemittelte EQ-Ausgleichskurve berechnen lassen, die ich dann auf die gesamte Aufnahme angewendet hatte...
(Sowas kann umgekehrt ja dieses Winamp-Plugin auch wieder, allerdings da nur manuell oder komplett dynamisch, was nicht so dolle wäre)

Gruß!

Nein ich meinte kein Plugin. Unter Effekte / Rauschminderung/Wiederherstellung gibt es die Automatische Phasenkorrektur. Damit soll es möglich sein.

Konnte alle MDs bei denen bis jetzt ein mögliches Clipping angezeigt wurde, alle ohne Clippings nochmal aufnehmen. Bis aud eine MD, Auf der ist ein Track der soll ~30 Clippings haben. Auch nach wiederholtem aufnehmen. Mal schauen ob da der Declipper von Audition.diese restaurieren kann...