digitale vs. analoge Lautstärkeregelung

[rockyou]

Der nuControl hat ja eine aufwendige digitale Lautstärkeregelung. Ich dachte, das sei eine extrem hochwertige Lösung. Nun habe ich ein Interview mit Lothar Wiemann von T+A auf mactechnews gelesen, in dem er die digitale Lautstärkeregelung ziemlich schlecht beurteilt. Lest selbst:

"Moderator MTW: Auch bei der Ausführung der Lautstärkeregelung gehen die Meinungen der Entwickler auseinander. So behaupten einige, der schlechte Ruf digitaler Regelungen wäre technisch unbegründet (Beispiel RME). Dennoch setzen Sie in Ihren Produkten lieber auf analoge, diskret aufgebaute Widerstandsleitern zur Regelung. Ist das nicht technischer und preislicher Overkill, wenn es digital doch angeblich viel besser geht?

Lothar Wiemann: Es gibt nichts Besseres als analoge Lautstärkesteller mit hochwertigen und präzise geschalteten Widerständen. Nur diese Art der Regelung ermöglicht perfekten Kanalgleichlauf, Verzerrungsfreiheit, unübertroffene Rauschfreiheit und maximale Dynamik. Eine Regelung auf der digitalen Ebene verschlechtert diese Eigenschaften dramatisch. Ein Beispiel: bei Zimmerlautstärke ist der Lautstärkeregler um circa 40dB abgesenkt. Bei digitaler Regelung wird der D/A Wandler dann auch nur noch bis maximal -40dB ausgesteuert. Selbst bei einem hervorragenden D/A Wandler bleiben dann nur noch so um die 75 dB Signaldynamik am Analogausgang übrig. Das entspricht dann der Dynamik eines 12 Bit Wandlers! Im gleichen Maße wie die Dynamik verschlechtern sich zudem auch die Klirr- und Linearitätswerte. Ganz klar also: die „digitale Lautstärkeregelung“ ist einfach nur billig. Sie kommt für uns aus Qualitätsgründen absolut nicht in Frage."

[Fly]

?? Die nuControl hat genau aus diesem Grund eine klassische analoge Regelung, die nur digital kontrolliert wird.
Eine Wortbreitenreduzierende Regelung ist ja nonsens.

Die auf die analogen Haupt- und Subwoofer-Ausgänge synchron wirkende Lautstärke-Einstellung erfolgt analog über ein elektronisches Potenziometer, sodass die digitale Auflösung von 24 Bit auch bei geringen Lautstärken erhalten bleibt. Intern arbeitet die nuControl stets im 192-KilohertzUpsampling-Betrieb.

Quelle: http://www.nubert.de/downloads/test-201 ... eoplay.pdf

[rockyou]

Vielleicht kennt der Herr Wiemann den nuControl ja noch nicht...

[Fly]

Der nuControl hat ja eine aufwendige digitale Lautstärkeregelung. Ich dachte, das sei eine extrem hochwertige Lösung. "

Es ist eine extrem hochwertige Lösung, da es eben KEINE digitale Regelung ist.

[Viktor Novyy]

Der nuControl hat ja eine aufwendige digitale Lautstärkeregelung. Ich dachte, das sei eine extrem hochwertige Lösung. "

Es ist eine extrem hochwertige Lösung, da es eben KEINE digitale Regelung ist.

Es ist eine hochwertige Lösung, auch wenn die Nachteile digitaler Regelungen nicht zum Tragen kommen müssen. Extrem ist immer so... extrem.


Edit: Nun das komplette Zitat von Lake People:


"Die grundsätzlichen Vorteile der Lautstärkeregelung in der digitalen Ebene liegen auf der Hand:
Kein Kratzen, keine Kanalungleichheiten, kein Übersprechen.
Die digitale Lautstärkeregelung kann per Up-Down Tastern erledigt werden, mit Drehgebern (Incrementals) oder mit einem richtigen Standard-Poti. Das bracht nicht einmal teuer zu sein.
In diesem Fall benutzt man ein Poti mit linearer Widerstandskurve, weil die Regelung im Wandler dB-linear erfolgt.
Da dies das Drehgefühl - wie man es vom Analogen gewohnt ist - noch nicht richtig wiedergibt, kann die Kurve des Potis mit ein paar zusätzlichen Widerständen noch ein wenig "gebogen" werden um zum perfekten Drehgefühl zu kommen.
Durch das Poti wird eine simple Gleichspannung geregelt, die lediglich gut stabilisiert sein muss.
Der erzeugte Stellwert wird durch einen A/D Wandler ins digitale übersetzt und auf den D/A Wandler geführt. Hier wird das digitale Signal VOR der Wandlung beeinflusst.

Wer jetzt der Meinung ist, das hier Bits abgeschnitten werden und damit die Präzision der Wandlung beeinträchtigt wird, liegt richtig!
Jedoch:
ein 24 Bit Signal repräsentiert einen Dynamikumfang von 144 dB, ein 32 Bit Signal sogar eine Dynamikumfang von 192 dB. Beides ist deutlich mehr als die analoge Welt um uns herum bieten kann.
Eine Schallplatte ist spätestens bei 60 dB am Ende, ein Tonbandgerät ohne Rauschunterdrückung schafft auch nicht mehr. Menschen, die professionelle Tonaufnahmen machen wissen, das mehr als 60 dB Dynamik mit einem Mikrofon unter Realbedingungen nicht möglich sind - obwohl die Mikrofonhersteller 130 dB Dynamik und mehr für sich reklamieren. Stimmt, aber wer nimmt schon eine Grille neben einem startenden Jet auf ...
Auch bei der Wiedergabe im heimischen Wohnzimmer dürften sich bei Dynamiksprüngen von 20-30 dB die Nachbarn unfreundlich zu Wort melden. Die leisen Signale hingegen verlieren sich gern in Geräuschen im und ums Haus.
Heutige Popmusik ist maximal Laut abgemischt, eine Dynamik über 3 dB wird schon als Wettbewerbseinschränkung empfunden.
Es sollte auch beachtet werden, das die Verzerrungen + Rauschen (THD+N) im Signal nicht kleiner sein können als die Dynamik.
Es ist nicht möglich, einen THD+N von -100 dB zu haben (0,001%) bei einer Dynamik von 90 dB.
Es ist aber möglich, einen THD+N von -110 dB zu haben (0,0003%) bei einer Dynamik von 120 dB.

Die neue Wandlergeneration von Violectric verfügt über 32 Bit Technik. Spätestens jetzt muss niemand mehr befürchten, das selbst bei geringsten Lautstärken etwas vom Ausgangssignal verloren geht.

Das CD Format bietet 16 Bit was eine Dynamik von 96 dB repärentiert, der Klirr kann dabei nicht kleiner sein als 0,0016 %. Ein 24 Bit Signal bietet eine Dynamik von 144 dB mit einem theoretischen minimalen Klirr von 0,00001 % - nicht möglich im richtigen Leben ! Für ein 32 Bit Signal berechnet sich die theoretische maximale Dynymik sogar auf 192 dB.
Die besten heute verfügbaren A/D Wandler bieten eine Dynamik von 120 dB mit einem minimalen THD von -110 dB. Die Grenze des physikalisch Machbaren ist hier nicht mehr weit. Es gibt es haufenweise Verluste während Aufnahme, Abmischen, Editieren ... sodas eine CD mit 16 Bit als Wiedergabemedium vollkommen ausreichend ist.
Viel mehr ist sinnvoll nicht darstellbar.
Die digitale Lautstärkereduzierung wird vereinfacht dadurch erzielt, das oben Nullen eingefügt werden und das restliche Datenwort nach unten verschoben wird. Eine Lautstärkereduzierung um 6 dB ist eine komplette Null im obersten Bit.
Ein CD Signal mit 16 Bit wird nicht nur in Violectric- oder Lake People Wandlern auf 24 Bit oder 32 Bit ergänzt. Damit stehen 8 Bit x 6 dB = 48 dB respektive 16 x 6 dB = 96 dB Lautstärkereduzierung zur Verfügung, ohne das das Originalsignal überhaupt angetastet wird.
Dies ist ein Faktor 1:200 (1:65.000) - was hört man wohl, wenn man die Lautstärke im Wohnzimmer auf 5 Promille reduziert?
Vom den oben beschriebenen praktischen Einschränkungen bei der Aufnahme lernen wir, das maximal 20 "sinnvolle" Bits vorhanden sind, der Rest ist im Wahrsten Sinne Rauschen ! Selbst bei einem solchen Signal kann die Lautstärke bei einem 24 Bit Wandler noch um 4 Bit x 6 dB = 24 dB = Faktor 1:35 reduziert werden, bei einem 32 Bit Wandler um 12 Bit x 6 dB = 72 dB = Faktor 1:4.000 - ohne das irgendetwas Relevantes in den tatsächlich aktiven Bits berührt wird.

Damit ist die digitale Lautstärkeregelung das Beste, was einem Signal zustossen kann - ausser, nicht geregelt zu werden.

Natürlich sollten immer Vorkehrungen getroffen werden, das Signal in den analogen Ausgangstufen des Wandlers optimal an das nachfolgende Equipment anzupassen.
Es macht einfach keine Sinn, im D/A Wandler analoge Pegel zu erzeugen die viel zu hoch für die folgenden Stufen sind - weil nur so die tollen technischen Daten erzielt werden können.
Auch hier hilft Nachdenken deutlich weiter. Durch geeignete Schaltungstechnik sind in den Violectric Wandlern die Pegel optimal und vor allen Dingen immer niederohmig an das folgende Equipment anpassbar."

[rockyou]

Der nuControl hat ja eine aufwendige digitale Lautstärkeregelung. Ich dachte, das sei eine extrem hochwertige Lösung. "

Es ist eine extrem hochwertige Lösung, da es eben KEINE digitale Regelung ist.

Dann habe ich das im Interview über den nuControl (http://www.nubert-forum.de/nuforum/view ... +Interview) mit Herrn Pedalwohl wohl falsch verstanden:
"Erwähnenswert ist auf jeden Fall auch das digitale Lautstärkepotentiometer, das hinter der DSP-Sektion eingesetzt wird. Dadurch wird der „Digitale Headroom“ auch bei kleineren Lautstärken nicht eingegrenzt und man erhält auch dann den maximalen Rauschspannungs-Abstand. Wir verwenden dafür den Cirrus Logic CS3318. Die Abtastung erfolgt über einen Optokoppler mit extrem sauberer Impulserkennung. Das ist eine Lösung, die sehr resistent gegen Verschmutzung ist."

[Zweck0r]

https://www.cirrus.com/products/cs3308-18/

digitally controlled analog volume control IC

[horch!]

Lothar Wiemann: Es gibt nichts Besseres als analoge Lautstärkesteller mit hochwertigen und präzise geschalteten Widerständen. Nur diese Art der Regelung ermöglicht perfekten Kanalgleichlauf, Verzerrungsfreiheit, unübertroffene Rauschfreiheit und maximale Dynamik. Eine Regelung auf der digitalen Ebene verschlechtert diese Eigenschaften dramatisch. Ein Beispiel: bei Zimmerlautstärke ist der Lautstärkeregler um circa 40dB abgesenkt. Bei digitaler Regelung wird der D/A Wandler dann auch nur noch bis maximal -40dB ausgesteuert. Selbst bei einem hervorragenden D/A Wandler bleiben dann nur noch so um die 75 dB Signaldynamik am Analogausgang übrig.

Laut Wikipedia entspricht "Zimmerlautstärke" 60 dB Schalldruckpegel in einem Meter Abstand. Ist damit eine Dynamik von 75 dB nicht mehr als ausreichend? Oder ist das ein Denkfehler?

PS: Oder anders gefragt: je leise ich höre, desto weniger Dynamik kann realisiert werden - also sollte doch dieser Dynamikverlust am Signalausgang keine Rolle spielen?

[Zweck0r]

Richtig. Wenn's nicht rauscht, ist alles gut. Bei den nuPro-Boxen hat sich auch noch niemand über die (zwangsläufig) digitale Lautstärkeeinstellung beschwert.

[Querstand]

Dazu noch ein paar Worte aus kundigem Munde von Thomas Funk (Funk Tonstudiotechnik), dessen Geräte für extreme Neutralität und Signalreinheit bekannt sind:

Signalqualität bei digitalen Pegelstellern

Rein digitale Pegelsteller sind bei hohen Anforderungen an die Signalqualität nur sehr eingeschränkt zu
empfehlen, besonders bei gering eingestellten Abhörlautstärken und üblichen 16-Bit-Formaten. Bei einer
Verstärkungseinstellung von ca. -20 dB eines digitalen Abschwächers wird der Pegelmittelwert je nach
Programm-Material bei ca. -30..-40 dB gegenüber der Vollaussteuerung liegen. Der Grundrauschpegel bleibt aber
etwa gleich, unabhängig von der eingestellten Verstärkung. Daraus folgt, dass die Dynamik etwa proportional zur
eingestellten Pegelabsenkung abnimmt. Bei heute üblichen Quellen mit hauptsächlich 16 Bit Quantisierung
reduziert sich die Dynamik im angenommenen Beispiel von bestenfalls 98 dB auf ca. 58..68 dB.
Das eigentliche Problem besteht aber in den nichtlinearen Verzerrungen (THD), die aufgrund der Auflösung bei
einer digitalen Pegelabsenkung stark ansteigen. Im angenommenen Fall steigen die Verzerrungen typisch um den
Faktor 10 an. Zum Beispiel bei leiseren Stellen einer CD von ca. -20 dB kommt noch einmal eine Erhöhung der
Verzerrungen um den Faktor 10 dazu. Ein DA-Wandler welcher bei Vollaussteuerung mit nichtlinearen
Verzerrungen von ca. 0,005% angegeben ist, erreicht dann üblicherweise nur einen THD-Wert von etwa 0,2..0,5
%. Diese Verzerrungen sind auch bei höheren THD-Komponenten (Oberwellen k3..k9) noch sehr ausgeprägt und
störend. Damit ist hochwertige Musikübertragung ausgeschlossen! Bei höherer Auflösung der Digitalaufnahme;
wie z.B. 24 Bit oder Anwendung der „Dithering-Technik“ reduziert sich diese Problematik drastisch.
Analoge elektronische Pegelsteller werden meistens mit VCAs (Voltage-Controled-Amplifier) aufgebaut. Ihr
Hauptnachteil sind oft eine Einschränkung der Dynamik und im Verhältnis zu hochwertiger Audioelektronik relativ
hohe Verzerrungen. Diese treten vor allem bei großen Pegeldifferenzen zwischen Ein- und Ausgang des
Pegelstellers und mit überwiegenden Anteilen der 2. und 3. Oberwelle auf, je nach angewandter Schaltungstechnik.

Separate Pegelsteller mit elektronisch angesteuerten integrierten Schaltkreisen, die nicht in einem D/A-Wandler
realisiert werden, haben in der Regel keine Probleme mit dem Gleichlauf. Bei einfachen Schaltkreisen entstehen
hier aber vor allem bei hohen Eingangsspannungen oft Verzerrungen mit Obertonanteilen der 2. Oberwelle. Auch
die mögliche Dynamik und Pegelstellerauflösung wird oft zu stark eingeschränkt.


Gruß!
Querstand