Wieso ist analog "warm" und digital "kalt"?

  • Ersteller lenin01
  • Erstellt am
Idealer Rechteck benoetigt man eher in der Hardware der Digitaltechnik. Und dort ist es analog. Man muss sich dies oefters mal vor Augen fuehren. Physikalische Signale sind immer analog !

Ein ideales Rechteck gibt es generell nicht, weil die Anstiegszeit unendlich klein wäre. Je höher die zu erzeugende Frequenz, umso stärker weicht das Signal vom Ideal ab. Beispielsweise ist das Rechtecksignal des Taktgenerators einer alten 40 MHz CPU schon reichlich verschliffen.
 
Ein perfektes Rechteck hoert sich nicht sonderlich gut an.
Das geht klanglich in Richtung Klarinette.

klarinette.jpg
 
@romsom:
der nord ist ja 24/96 nur die soundcard hatte ich auf 16/44.


mein band college studiert informatik und meinte im physikkurs hätte er gelernt
daß ein rechteck digital nur in sehr hoher auflösung mgl sei,da es aus vielen
kleinen dreiecken bestehen würde.


andere frage an die experten:
warum "leiert" der ton wenn die pulsbreite moduliert wird?
die tonhöhe wird doch eigentlich nicht verändert.
und warum driftet/leiert er in den grenzbereichen zu den obertönen immer
im takt der modulation in diese rein?
beim ms 10 ist das so.
 
mein band college studiert informatik und meinte im physikkurs hätte er gelernt daß ein rechteck digital nur in sehr hoher auflösung mgl sei,da es aus vielen kleinen dreiecken bestehen würde.

Rechtecksignale entstehen durch Überlagerung von Sinusschwingungen.
 
Danke böhmorgler, man lernt nie aus!:great:
 
Hi
@tastendiletant
Klar, man kann nur eine annaehernd unendlich steile Flanke realisieren, da jedes physikalische System bandbegrenzt ist. Ich wollte damit auch nur zum Ausdruck bringen, dass dies gar nicht die musikalische Qualitaet eines Rechteck ausmacht. Das zeigt auch boehmorglers Grafik.

> Rechtecksignale entstehen durch Überlagerung von Sinusschwingungen.

Klar was du damit meinst. Eine Foerierreihensynthese.
Aber koente man auch mal ganz genau sein. Wenn ich einen Schalter periodisch oeffne und schliesse (Plaettchen von Klarinette).
Erzeuge ich dann eine Ueberlagerung von Sinusschwingungen ?
Unsere Gehoer fuehrt aber eine Kurzzeitfourieranalyse durch. Mittels Dispersion. Wohl auch nicht so ganz erforscht.
Interessant ist, dass die Sinusschwingung ueberhaupt beim Gehoer als Basis verwendet wird. Warum ist diese Funktion so fundamental ? Und interessanterweise hat sie sich in einem physikalischen System als Basis entwickelt, als auch in einem gesitigen System. Der Mathematik.
Finde ich immer wieder interessant.
Genauso, dass wir zu der Vorstellung dreier raeumlicher Dimensionen gelangt sind und dies auch im Innenohr durch die drei Boegen des Gleichgewichtsorgans bestaetigt wird.
In einem Sample ist so ein Rechteck aber ganz einfach durch eine Zahlenfolge abgelegt:Z.B:

0 0 0 0 0 0 128 128 128 128 128 128 128 128 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Hoerbar benutzt wurde der Rechteck ueber die Teilertechnik bei den alten Analogorgeln. Aber seufz, das ist ja Schnee von gestern.
ciao
 
> Rechtecksignale entstehen durch Überlagerung von Sinusschwingungen.

Klar was du damit meinst. Eine Foerierreihensynthese.
Das stimmt rechnerisch, ist aber in Echtzeit praktisch nicht zu realisieren, da die endlos vielen trignometrischen Funktionen zuviel Rechenzeit benötigen.
In den Anfängen der Digitaltechnik bei Musikinstrumenten hat man eine Art "Abkürzung" benutzt, und zwar als Yamaha Mitte der 70er Jahre die Patente an der FM-Synthese erwarb und begann Anfang der 80er Jahre Instrumente zu bauen, die mit FM-Synthese arbeiteten. Das ist zwar keine Fouriersynthese, führt aber zu ähnlichen Ergebnissen.
 
Hi boehmorgler

> da die endlos vielen trignometrischen Funktionen zuviel Rechenzeit benötigen.

Wenn man trickst benoetigen die fast keine Rechenzeit. Man kann diese mittels komplexem Exponentialansatz oder Z-Transformation der Sinusfunktion iterativ erzeugen.
Versuche ersteres mal aus dem Kopf herzuleten. Mehr als Schulmathematik ist das nicht :
1) y(k+1)=b*y(k) soll eine komplexe e-Funktion erzeugen:
2) y(k)=exp(j*a*k)=cos(a*k)+j*sin(a*k), j=wurzel(-1)
b laesst sich durch Einsetzen bestimmen:
y(k+1)=exp(j*a*(k+1))=exp(j*a)*exp(j*a*k)
Na jetzt stehts ja schon da :)
b=exp(j*a)=cos(a)+j*sin(a)
Voila das ist der Trick. a bestimmt die Frequenz und cos(a),sin(a) sind konstant.
Genuesslich zerlegen wir y(k+1) von 1) noch in Real und Imaginaerteil:
re(k+1)+j*im(k+1)=[cos(a)+j*sin(a)]*[re(k)+j*im(k)]
Multiplizieren aus und vergleichen :

re(k+1)=cos(a)*re(k)-sin(a)*im(k)
im(k+1)=sin(a)*re(k)+cos(a)*im(k) ... re(0)=1, im(0)=0
**************************
sin(a),cos(a) sind konstante Werte !
4 Multiplikationen, 2 Additionen, fertig ist der Sinus/Cosinusgenerator :)

Klingt ungaublich. Aber funktioniert tatsaechlich.
Ganz ohne rerchenintensive Potenzreihen !

Mit FM ein Rechteck ? Schwierig !
Ich denke Klarinettensound hat man am DX7 eher linear ohne FM
mittels der Sinusoperatoren erzeugt. Wie an einer Hammond.
Weiss es aber nicht sicher. FM ist nichtlinear. Man kann hier
fast nichts berechnen, vorhersagen. Kann ja mal an meinem DX7 schauen.

Es gab in den 80 er ein Synthesizer von TASCO ? der tatsaechlich intensive additive Fouriersynthese betrieb. War aber ein Flop. He he die kannten diese kleine Rechnung vielleicht net.
Und zuvor gab es ein Wahnsinnsteil mit der selben Technik. Hunderte analoger Sinusgeneratoren. Das Teil wuerde dir sicherlich gefallen.
Ich schau mal ob ich dazu einen Link finde.
Frohes neues Jahr.
 
Was Du da gerechnet hast und als Schulmathematik bezeichnest, habe ich in der Schule nie gelernt :redface:

Ein Rechtecksignal sieht als Fourierreihe so aus:
9e5cc6c78cf6bf4cd407a3339ada15c5.png


Ich dachte, da müßte man kräftig mit Sinusfunktionen rechnen, aber wenn's auch da ohne geht...
 
Das sieht der Mathematiker nicht gern:D

wieso? ab da beginnt das doch erst spaß zu machen...

auch wen richy eher aus der ingenieursecke zu kommen scheint, mathematiker arbeiten eher mit i und nicht mit j...
 
Ich denke mal, dass er das "j" meint.
Für diese komischen Matheheinis ist das ein i:screwy:


Wie schwachsinnig, dann verwechselt man das doch der Stromstärke... um mal bei den Klischees meines Faches zu bleiben.:p


Edit: Ach mist, hab den Post vor mir ganz übersehen...
 
@langfingerli
j=wurzel(-1) ist die imaginaere Einheit

@Boehmorgler
Klar die Rechteckfunktion muesstest du dann immer noch aus Sinusfunktionen, in dem Fall mehreren iterativen Algorithmen, zusammensetzen.
Aber auch hier taeuscht man sich bischen ueber die notwendige Anzahl.
Abgesehen dass beim Rechteck geradzahlige Oberwellen fehlen.
(Ein Vorteil der Analog Orgler beim Filtern)
Wie willst du einen 10 kHz Sinus von einem Rechteck (oder egal was) unterscheiden ? In der CX3 sind aus dem Grund die hohen Frequenzen auch nur noch passiv gefiltert.
Seltsam, dass man Billigkeyboards trotzdem gerade in den oberen Oktaven erkennt. Vielleicht wird da weniger gemultisampelt. Aber die Anschlaggeraeusche sind natuerlich von dem Effekt nicht betroffen. Dass ab 10 kHz der naechste Oberton schon gar nicht mehr hoerbar ist.
Und der zeitliche Verlauf des Spektrums sowie nichtganzzahlige Oberwellen (Rhodes,Klavier) spielen wohl eine viel groessere Rolle als man denkt um ein Instrument zu erkennen.

@degger
Man kann i oder j schreiben. Hatte zuvor auch i geschrieben.Aber j gefiel mir dann rein optisch besser. :)
 
Wenn ich zuvor meine Symbole definiere, kann ich auch hurzelburzel als imaginaere Einheit bezeichen.
hurzelburzel=wurzel(-1)
Nur vor Sachen wie Yps zorro sau solte man Abstand nehmen.
Hab ich mal bei einer Pruefung verwendet. Mit dem Resultat eines dicken roten Striches durch die komplette Loesung. Die ansonsten richtig war.

@Matthias
j ware die Stromdichte, da wuerde ich dann auch eher i benutzen.
Obwohl ueber j dann meist ein Vektorpfeil steht.
Am besten man schreibt immer zu Anfang an wie man die imaginaere Einheit kennzeichent.
 
Wie willst du einen 10 kHz Sinus von einem Rechteck (oder egal was) unterscheiden ?
Der Tongenerator einer "richtigen Orgel" :rolleyes: hört eh' bei rund 8 kHz auf. ;)

...sowie nichtganzzahlige Oberwellen (Rhodes,Klavier) spielen wohl eine viel groessere Rolle als man denkt um ein Instrument zu erkennen.
Daher hatten die alten Orgel von "Godfather of the Sawtooth" auch Generatoren, die keine Rechteckschwingungen, sondern Sägezahnschwingungen erzeugten.

Braucht man eine Rechteckschwingung läßt die sich ja (analog) recht einfach erzeugen, indem man zu einer Sägezahnschwingung eine invertierte mit doppelter Frequenz und halber Amplitude addiert.

addition1.jpg
 
Naja, ich studiere ja Mathe im 4. Semester:rolleyes: Der Ausdruck Wurzel(-1) ist nicht definiert!
Die imaginäre Einheit ist so definiert, daß i²=-1 ist. Nennt es Haarspalterei, aber es ist ein formaler Unterschied:D(Rechenregeln bei Wurzel mit negativem Radikand, Eindeutigkeit etc...-->mit Wurzel(-1) rechnet man nicht:rolleyes:)
Achja, j wird das Ding ja bei den Elektrotechnikern genannt:D
 
Hi
> Der Ausdruck Wurzel(-1) ist nicht definiert!

In der komplexen Zahlenebene ist er sehr wohl definiert.
Wenn du einem e-Techniker sagst x^2=-1 hat keine Loesungen, wird er dich mit grossen Augen anschauen. Gerade in der Schreibweise existieren sogar 2 Loesungen im Komplexen. Dagegen ist Wurzel(-1) genau eine Loesung dieser
Gleichung. Genauso ist auch ln(-1) definiert. Nur ln(0) existiert nicht.

> Die imaginäre Einheit ist so definiert, daß i²=-1 ist.
Ich weiss , dass das so gerne geschrieben wird, aber gerade so ist es mehrdeutig.Wie der Fundamentalsatz der Algebra es auch schoen ausdrueckt.

> mit Wurzel(-1) rechnet man nicht
*fg
Man kriegt das in der Schule eingepaukt.Weils im Reellen ja sinnvoll ist.
Du solltest dich von dieser Vorstellung loesen. Ansonsten wirst du Probleme in deinem Studium bekommen.
 
Du solltest dich von dieser Vorstellung loesen. Ansonsten wirst du Probleme in deinem Studium bekommen.
:D

In der komplexen Zahlenebene ist er sehr wohl definiert.
:rolleyes:

Naja, die Diskussion bringt ja auch nichts. Einem Mathematiker reicht, daß die komplexen Zahlen einen Körper bilden. Was sollen wir mit i rechnen? Was ist überhaupt rechnen?
Kennst du den Klassiker?
1=sqrt(1)=sqrt((-1)*(-1))=sqrt(-1)*sqrt(-1)=i²=-1:rolleyes:
Und mit E-Technikern rede ich doch garnicht;)
 

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