8ms Latenz bei analogen Filtern

C

c1151

Guest
Ich habe mir gerade das Musotalk Video zum Thema Studio Monitore angeschaut. Dort wurden den digitalen Filtern in den KS Digital Boxen eine Latenz von ca 3ms je nach Frequenz zugesprochen. Nun wurde aber auch noch erklärt, dass jeder analoge Filter auch eine Latenz verursacht, die sogar bis 8ms betragen kann.

Das wusste ich noch nicht. Ich dachte vorher, dass DSP allein von der Technologie Latenzen verursacht, dass das bei Analog nicht anders ist, ist logisch, aber war mir nie wirklich bewusst.


Ansehen: https://youtu.be/ro_kAPQTXdM?t=2626
 
Je nach Filter hat man eine Phasendrehung, die frequenzabhängig ist. Wenn man ein solches Filter nun digital realisiert, so hat man zusätzlich eine Latenz, die durch die Verarbeitung der nun als Samples vorliegenden Daten entsteht. Das muss ja vom Wandler in den DSP, dort gecruncht und wieder raus. Die Phasendrehung als Latenz zu bezeichnen, ist meiner Meinung nach nicht korrekt.
 
Bevor ihr euch da noch Mathematisch verhäckselt...Nur ein einleuchtendes bsp wenn ich mit einem EG in den Mod Eingang eines Filter gehe und sozusagen das Filter dadurch Moduliere ..erzeugt alleine schon einige Attack und Decay einstelleungen eine Verschiebung die irgendwo nicht ausbleibt...Live muss man damit leben in der Produktion kann man dann die Filter mod schnalzer auf den Rhythmus anpassen..Generell muss alles irgendwo Rhytmisch im nachinein angepasst werden das es Rund klingt..auserdem liegen 8 ms noch im nicht ganz so kritischen Bereich..und wenn dann mal die ganzen Audiospuren gebounct sind, kann man immer noch midi und Audio files zueinander anpassen.
 
Wir liegen da mit der Mathematik (eigentlich Physik, aber ist ja auch egal) schon ganz richtig. Bein Beispiel betrifft eine andere Thematik.
 
DAs ist doch nur die halbe Wahrheit mit dem 8ms, zum einen dreht ein LP/HP die Phase ja nur ober/unterhalb der Grenzfrequenz. Zum Anderen wird die latenz bei hohen Frenquenzen wesentlich kleiner. 8ms bei 20hz bedeuten dann 0,08ms bei 2000hz. Auser dem benutze ich ja analoge Filter auch um den Klang durch Phasenverschiebung zu verändern (warum heisst ein Phaser wohl so ?). Bei DSP's oder Soundkarten hab ich aber eine Latenz die unabhänig über das gesammt Spectrum besteht, also einfach eine verzögerte Wiedergabe.
Zurück zu den Monitorboxen: bei analogen Filtern egal ob passiv oder aktiv ist die Phasendrehung teil der Filterfunktion verursacht also keine "Latenz",
DSP's etc. besitzen aber ein echte Latenz bedingt durch die Wandler
 
Der Herr meinte noch, dass seine DSP Filter phasenkompensiert sind. Das kann man wohl mit analogen Filtern physikalisch bedingt gar nicht realisieren.
 
telefonhoerer schrieb:
Zum Anderen wird die latenz bei hohen Frenquenzen wesentlich kleiner. 8ms bei 20hz bedeuten dann 0,08ms bei 2000hz.
Zum Vergrößern anklicken....
Heißt dass das wir, je nach Frequenz, in verschieden zeitlichen Abständen den Schall/Ton hören, also Latenzen innerhalb der Frequenzlage bestehen?
Gibt es auch positive Latenz?
Dann könnte man ja die Frequenzlagen wieder ausgleichen, ähnlich wie in der DAW der Latenzausgleich.
 
Zuletzt bearbeitet:
So scheint es zu sein wenn nicht phasenkompensiert gefiltert wird. Je tiefer die Frequenz desto länger die Schallwelle und die Latenz bei Phasendrehung. Wird mehrfach ein Filter angewendet addieren sich die Latenzen. Bei analogen EQs muss das ein ziemliches Durcheinander der Laufzeiten ergeben. Alles natürlich im Rahmen von micro bis millisekunden.

In wie weit das nun wieder wirklich störend ist, kann ich nicht beurteilen. Manche hören ja die Flöhe im Kabel husten. Für meine Anwendungsfälle sind sowie sie meisten Sachen und Techniken in der Audiotechnik stark übertrieben. Ich bin aber auch kein Profi oder gar Experte.
 
Der Begriff Latenz bezieht sich auf den zeitlichen Versatz eines Signales in einem System. Die frequenzabhängige Phasenverschiebung wird Phasengang genannt.

Linearphasige Filter sind analog nur schwierig zu realisieren (via Eimerkettenspeicher oder als akustisches-Oberflächenwellen-Filter), jedes FIR Filter (ein klacks in der digialen Welt) ist aber ab Werk linearphasig. Aber man bekommt zusätzlich zur Latenz des AD-DSP-DA Systems noch eine weitere Latenz (hier ist der Begriff nun korrekt, da der Phasengang ja linear ist) hinzu.

Hier eine nett Grafik (aus dem Link von oben geklaut):

Grafik_8_1_16_HQ.png
 
wen interessieren eine läppiche 8ms Latenz? Hauptsache die Monitore funktionieren und sind transparent!
 
8ms sind in etwa auch die Latenz die Du hast wenn Du 3 Meter von Deinem Amp weg stehst... ;-)

Aber interessant zu hören wo und wie sich das alles auswirkt... eigentlich muss das ja so ein unglaublicher Clusterfuck sein mit den ganzen Latenzen wenn man mal alles zusammen nimmt was so im Studioequipment und in der DAW und vorher beim Aufnehmen schon alles abging...
 
khz schrieb:
Heißt dass das wir, je nach Frequenz, in verschieden zeitlichen Abständen den Schall/Ton hören, also Latenzen innerhalb der Frequenzlage bestehen?
Zum Vergrößern anklicken....
Nein, Phasenverschub ist einfach keine Verzögerung, sprich: keine Latenz. Das Signal kommt zum absolut gleichen Zeitpunkt, nur kommt es halt anders gedreht. Dieses "anders" kannst Du am Signal selbst nicht hören. Du würdest es nur hören, wenn Du das gedrehte Signal und das originale Signal gleichzeitig hören könntest.

Am einfachsten ist es zu verstehen, wenn man eine Phasendrehung von 180 Grad annimmt. Wenn wir als Original eine Sinusschwingung annehmen, die zuerst nach oben geht, dann ist das gedrehte Signal eine Sinus-Schwingung, die nach unten geht. Wenn wir das über eine Lautsprechermembran auf das Trommelfell unseres Ohres geben, dann wird das Trommelfell nach innen reingedrück oder vom Unterdruck nach aussen rausgezogen. Das Trommelfell kann aber zwischen reindrücken und rausziehen nicht unterscheiden. Das Gehör misst nämlich nicht die absolute Position, sondern vorzeichenfrei den relativen Unterschied zwischen der aktuellen Position und der Position vorher (HNOler und auf Gehörphysiologie spezialisierte Pathologen mögen mir diese verkürzte Darstellung verzeihen). Sprich: dem Ohr ist es wurst, ob das Trommelfell 2 Nanometer raus gegangen ist oder 2 Nanometer rein. Das Ohr interessiert sich nur für "2 Nanometer", und für den relativen Wert davor und den relativen Wert danach.

In diesem Zusammenhang sehr interessant ist immer wieder die Tatsache, dass das Gehör ohne Vergleich den Unterschied zwischen einem Rechteck und einem Rechteeck mit verschobenen Obertönen nicht erkennt. Abbildung aus meinem Buch (seite 60):
filter_phasenlage.png
 
Bei so einem analogen Filter, wie einem RC-Filter, kommt es doch zu einer Frequenzabhängigen Latenz, da das Signal verzögert ausgegeben wird( C wird über R aufgeladen, das dauert ) Oder habe ich damals in meiner E-Lehre doch zu viel gepennt:denk: Ich bin da leider kein Experte drin, freue mich aber gern über Erleuchtung:kiffa:
 
nochmal: siehe dazu Gruppenlaufzeit
z.B. https://de.wikipedia.org/wiki/Gruppenlaufzeit und dort das Tiefpass Beispiel.
Es gibt eine frequenzabhängige zeitliche Verzögerung.
Mit Allpass Filtern kann man versuchen die Verzögerung für alle Frequenzen anzugleichen (also typischerweise die hohen Frequenzen auch verzögern).
Das ist z.B. beim Auslegen von Lautsprechern relevant, vor allem wenn es mehrere Membrane gibt, die selbst auch als komplexe Filter verstanden werden können (allerdings nicht LTI - linear time invariant sondern nonlinear time variant, das wird dann meist ignoriert...).
Daher ist es auch sinnvoll Lautsprecher mit aktiver und an die Lautsprecher angepasste Frequenzweiche zu bauen - um mit ensprechenden Tricks die Übertragungscharakteristik der Lautsprecher zu linearisieren. Die richtige Kompensation ist allerdings eine Kunst für sich, das ist eher eine Besonderheit weniger High-End Produkte.

Konstante Gruppenlaufzeit für alle Frequenzen erhält man nur bei einem linearen Phasengang. Daher will man gerne linearphasige Filter bzw. EQ verwenden, wenn es um eine neutrale Wiedergabe mit wenig Veränderungen geht ("chirurgisches Arbeiten")
Siehe z.B.
https://www.eit.hs-karlsruhe.de/mes...ern-mit-linearer-und-nichtlinearer-phase.html
Hier sieht man schön wie Impulse bei nicht linearem Phasengang (IIR) verschmieren gegenüber linearem Phasengang (FIR sind linearphasig) durch die Frequenzabhängige Verzögerung (bzw. Geschwindigkeit durch das Filter je nach Betrachtung).
 
Zuletzt bearbeitet:
Bei so einem analogen Filter, wie einem RC-Filter, kommt es doch zu einer Frequenzabhängigen Latenz, da das Signal verzögert ausgegeben wird( C wird über R aufgeladen, das dauert )
Zum Vergrößern anklicken....

Genauso hab ich es auch gelernt.

Die Sache wird klarer, wenn man nicht von einem Dauerton ausgeht, sondern von einem plötzlich einsetzenden Impuls, wie Du es auch beschreibst. Auch die träge Membran eines Tieftöners kann als Verzögerungsleitung betrachtet werden, und dieser Effekt wird durch die Verzögerung des (analogen) Tiefpasses noch verstärkt.

Deshalb reagiert in einem (analogen) Mehrweglautsprecher der Basszweig immer langsamer als der Hochtonzweig. Und wenn das Ganze gut abgestimmt ist, kompensiert die schnellere Sprungantwort des Hochtöners die langsame Antwort des Tieftöners, weil beide Signale sich ja für den Hörer addieren.

@ Fanwandler

Es stimmt natürlich, dass hier AUCH eine Phasendrehung vorliegt, diese Drehung wird aber in diesem Beispiel durch die Zeitverzögerung erst verursacht. Dein Beispiel mit den beiden Sinustönen ist also einerseits richtig, trifft aber auch nur auf Dauertöne zu. Dann stimmt es auch, dass man keinen Unterschied bei Phasenverschiebung hört.
 
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