Dynamische Reihe, abgekürzter DR oder DNR, ist das Verhältnis zwischen den größten und kleinstmöglichen Werten einer veränderlichen Menge, solcher als in Signalen wie Ton und Licht. Es wird als ein Verhältnis, oder als eine Basis 10 (Dezibel) oder Basis 2 (doublings, Bit oder Halt) logarithmischer Wert gemessen.

Dynamische Reihe und menschliche Wahrnehmung

Das menschliche Sehvermögen und Hören haben eine sehr hohe dynamische Reihe. Ein Mensch ist dazu fähig, zu hören (und nützlich wahrzunehmen), irgendetwas von einem ruhigen Murmeln in einem soundproofed Zimmer zum Ton des lautesten schweren Metallkonzerts. Solch ein Unterschied kann um 100 DB zu weit gehen, der einen Faktor 100,000 im Umfang und einem Faktor 10,000,000,000 in der Macht vertritt. Ein Mensch kann Gegenstände im Sternenlicht sehen (obwohl Farbenunterscheidung an niedrigen leichten Niveaus reduziert wird), oder im hellen Sonnenlicht, wenn auch in einer moonless Nacht Gegenstände 1/1,000,000,000 der Beleuchtung erhalten, würden sie an einem hellen Sonnentag: Das ist eine dynamische Reihe von 90 DB. Ein Mensch kann diese Leistungen der Wahrnehmung an beiden Extremen der Skala zur gleichen Zeit nicht durchführen. Die Augen nehmen Zeit in Anspruch, um sich an verschiedene leichte Niveaus anzupassen, und die dynamische Reihe des menschlichen Auges in einer gegebenen Szene wird wirklich wegen des optischen grellen Scheins ganz beschränkt. Die sofortige dynamische Reihe der menschlichen Audiowahrnehmung ist der Maskierung ähnlich unterworfen, so dass, zum Beispiel, ein Flüstern in lauten Umgebungen nicht gehört werden kann. Dennoch sollte ein Qualitätsaudiofortpflanzungssystem im Stande sein, genau sowohl die ruhigen Töne als auch das laute wieder hervorzubringen; ähnlich sollte ein Qualitätskamerasystem im Stande sein, sowohl Schattendetails in Nachtszenen als auch helle Gebiete von Sonnenszenen zu gewinnen.

In der Praxis ist es schwierig, die volle dynamische Reihe zu erreichen, die von Menschen erfahren ist, die elektronische Ausrüstung verwenden. Elektronisch wieder hervorgebrachtes Audio und Video-verwendet häufig eine List, um ursprüngliches Material mit einer breiten dynamischen Reihe in eine schmalere registrierte dynamische Reihe auszurüsten, die leichter versorgt und wieder hervorgebracht werden kann: Diese Techniken werden dynamische Reihe-Kompression genannt. Zum Beispiel hat eine gute Qualitäts-FLÜSSIGKRISTALLANZEIGE-Anzeige eine dynamische Reihe ungefähr 1000:1 (gewerblich die dynamische Reihe wird häufig das "Kontrastverhältnis" Bedeutung des full-on/full-off Klarheitsverhältnisses genannt), und einige der letzten CMOS Bildsensoren haben jetzt gemessen dynamische Reihen ungefähr 11,000:1 (hat als 13.5 Halt oder doublings berichtet, der zu binären Bit gleichwertig ist). Papier reflectance kann eine dynamische Reihe ungefähr 100:1 erreichen. ENG Berufskameras wie Sony Digitaler Betacam erreichen zurzeit dynamische Reihen von größeren als 90 DB in der Audioaufnahme.

Wenn

sie einen Film oder ein Spiel zeigt, ist eine Anzeige im Stande, sowohl schattige Nachtszenen als auch helle sonnenbeschienene Außenszenen zu zeigen, aber tatsächlich ist das Niveau des Lichtes, das aus der Anzeige kommt, für beide Typen der Szene (vielleicht verschieden durch einen Faktor 10) ziemlich gleich. Wissend, dass die Anzeige keine riesige dynamische Reihe hat, versuchen die Programm-Schöpfer nicht, die Nachtszenen Millionen von Zeiten weniger hell zu machen als die Tagesszenen, aber stattdessen andere Stichwörter zu verwenden, um Nacht oder Tag anzudeuten. Eine Nachtszene wird gewöhnlich dummere Farben enthalten und wird häufig mit der blauen Beleuchtung angezündet, die die Weise widerspiegelt, wie das menschliche Auge Farben an niedrigen leichten Niveaus sieht.

Beispiele des Gebrauchs

Audio-

Audioingenieure verwenden häufig dynamische Reihe, um das Verhältnis des Umfangs der lautestmöglichen unverzerrten Sinus-Welle zur Wurzel zu beschreiben, bedeuten Quadrat (rms) Geräuschumfang, sagen von einem Mikrofon oder Lautsprecher.

Die dynamische Reihe des menschlichen Hörens ist ungefähr 140 DB. Die dynamische Reihe der Musik, wie normalerweise wahrgenommen, in einem Konzertsaal geht um 80 DB nicht zu weit, und menschliche Rede wird normalerweise mehr als eine Reihe von ungefähr 40 DB wahrgenommen.

Die dynamische Reihe unterscheidet sich vom Verhältnis des Maximums zum minimalen Umfang, den ein gegebenes Gerät registrieren kann, weil richtig gebibbert hat, Gerät registrierend, kann Signale ganz unter dem rms Geräuschumfang (Geräuschpegel) registrieren.

Zum Beispiel, wenn die Decke eines Geräts 5V (rms) ist und der Geräuschpegel 10µV (rms) dann ist, ist die dynamische Reihe 500000:1, oder 114 DB:

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In der Digitalaudiotheorie wird die dynamische Reihe durch den quantization Fehler beschränkt. Die maximale erreichbare dynamische Reihe für ein Digitalaudiosystem mit der Q-Bit-Uniform quantization wird berechnet, wie das Verhältnis der größten Sinuswelle rms zum rms Geräusch ist:

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Das maximale erreichbare Verhältnis des Signals zum Geräusch (SNR) für ein Digitalaudiosystem mit der Q-Bit-Uniform quantization ist

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Die 16-Bit-CD hat eine theoretische dynamische Reihe von ungefähr 96 DB (oder ungefähr 98 DB für sinusförmige Signale, pro Formel). Das Digitalaudio mit 20 Bit digitization ist zur dynamischen 120-DB-Reihe theoretisch fähig; ähnlich rechnet 24-Bit-Digitalaudio zu dynamischer 144-DB-Reihe. Alle Digitalaudioaufnahme- und Play-Back-Ketten schließen Eingang und Produktionskonverter ein und haben analoges Schaltsystem vereinigt, bedeutsam praktische dynamische Reihe beschränkend. Beobachtete dynamische 16-Bit-Digitalaudioreihe ist ungefähr 90 DB.

Die dynamische Reihe im analogen Audio ist der Unterschied zwischen auf niedriger Stufe Thermalgeräusch im elektronischen Schaltsystem und Signalsättigung auf höchster Ebene, die auf vergrößerte Verzerrung und, wenn gestoßen, höher hinausläuft, klammernd. Vielfache Geräuschprozesse bestimmen den Geräuschpegel eines Systems. Geräusch kann von Mikrofon-Selbstgeräusch, Vorampere-Geräusch, Verdrahtung und Verbindungsgeräusch, Mediageräusch usw. aufgenommen werden. Früh hatten 78 rpm Plattenspieler-Scheiben eine dynamische Reihe von bis zu 40 DB, die bald auf 30 DB reduziert sind und schlechter sind, erwartet, vom wiederholten Spiel zu halten. Wie man berichtete, hatte deutsches magnetisches Band 1941 eine dynamische Reihe von 60 DB gehabt, obwohl moderne Tageswiederherstellungsexperten solcher Bänder 45-50 DB als die beobachtete dynamische Reihe bemerken. Tonbandgeräte von Ampex haben in den 1950er Jahren 60 DB im praktischen Gebrauch erreicht, obwohl sich Band-Formulierungen wie schottische 111 dynamischer 68-DB-Reihe gerühmt haben. In den 1960er Jahren sind Verbesserungen in Band-Formulierungsprozessen auf um 7 DB größere Reihe hinausgelaufen, und Ray Dolby hat das Dolby-A-Typ-Geräuschverminderungssystem entwickelt, das niedrig - und Mitte Frequenz dynamische Reihe auf dem magnetischen Band um 10 DB, und Hochfrequenz-um 15 DB, mit companding (Kompression und Vergrößerung) von vier Frequenzbändern zugenommen hat. Die Spitze der magnetischen analogen Berufsaufnahme-Band-Technologie hat dynamische 90-DB-Reihe in den midband Frequenzen bei 3-%-Verzerrung, oder ungefähr 80 DB in praktischen Breitbandanwendungen erreicht. Das Dolby SR Geräuschverminderungssystem hat eine um 20 DB weitere vergrößerte Reihe gegeben, die auf 110 DB auf die midband Frequenzen bei 3-%-Verzerrung hinausläuft. Kompaktkassette-Band-Leistungsreihen von 50 bis 56 DB je nachdem bindet Band-Formulierung, mit dem Metallenen Typ IV das Geben der größten dynamischen Reihe und Systeme wie XDR, dbx und Dolby-Geräuschverminderungssystem, das es weiter vergrößert. Spezialneigung und Rekordhauptverbesserungen durch Nakamichi und Tandberg haben sich mit dem Dolby C verbunden die Geräuschverminderung hat dynamische 72-DB-Reihe für die Kassette nachgegeben. Vinylmikrorinne-Plattenspieler-Aufzeichnungen geben normalerweise 55-65 DB nach, obwohl das erste Spiel der höheren Treue Außenringe eine dynamische Reihe von 70 DB erreichen kann. Die rauen Elemente von Mikrofonen der bewegenden Rolle können eine dynamische Reihe von bis zu 140 DB haben (bei der vergrößerten Verzerrung), während Kondensator-Mikrofone durch die Überbelastung ihres verbundenen elektronischen Schaltsystemes beschränkt werden. Praktische Rücksichten von annehmbaren Verzerrungsniveaus in Mikrofonen, die mit typischen Methoden in einem Aufnahme-Studio verbunden sind, laufen auf eine nützliche Betriebsreihe von 125 DB hinaus.

1981 haben Forscher an Ampex beschlossen, dass eine dynamische Reihe von 118 DB auf einem gebibberten Digitalaudiostrom für das subjektive geräuschfreie Play-Back der Musik in ruhigen hörenden Umgebungen notwendig war.

Seit dem Anfang der 1990er Jahre ist es von mehreren Behörden einschließlich der Audiotechnikgesellschaft empfohlen worden, dass Maße der dynamischen Reihe mit einer Audiosignalgegenwart gemacht werden, die dann herausgefiltert wird, um den Geräuschpegel zu bekommen. Das vermeidet zweifelhafte Maße, die auf dem Gebrauch von leeren Medien oder dämpfenden Stromkreisen gestützt sind.

Elektronik

Elektronikingenieure wenden den Begriff an auf:

• das Verhältnis eines angegebenen maximalen Niveaus eines Parameters, wie Macht, Strom, Stromspannung oder Frequenz, zum minimalen feststellbaren Wert dieses Parameters. (Sieh Audiosystem-Maße.)
• In einem Übertragungssystem, dem Verhältnis des Überlastungsniveaus (die maximale Signalmacht, die das System ohne Verzerrung des Signals dulden kann), zum Geräuschniveau des Systems.
• In Digitalsystemen oder Geräten, dem Verhältnis von maximalen und minimalen Signalpegeln, die erforderlich sind, ein angegebenes Bit-Fehlerverhältnis aufrechtzuerhalten.

Im Audio- und den Elektronik-Anwendungen ist das beteiligte Verhältnis häufig so riesig, dass es zu einem Logarithmus umgewandelt und in Dezibel angegeben wird.

Metrologie

In der Metrologie, solcher als, wenn durchgeführt, zur Unterstutzung der Wissenschaft, Technik oder Produktionsziele, bezieht sich dynamische Reihe auf den Wertbereich, der durch einen Sensor oder Metrologie-Instrument gemessen werden kann. Häufig wird diese dynamische Reihe des Maßes an einem Ende der Reihe durch die Sättigung eines Abfragungssignalsensors oder durch physische Grenzen beschränkt, die auf der Bewegung oder anderen Ansprechfähigkeit zu einem mechanischen Hinweis bestehen. Das andere Ende der dynamischen Reihe des Maßes wird häufig von einer oder mehr Quellen des zufälligen Geräusches oder der Unklarheit in Signalpegeln beschränkt, die als das Definieren der Empfindlichkeit des Sensors oder Metrologie-Geräts beschrieben werden können. Wenn Digitalsensoren oder Sensorsignalkonverter ein Bestandteil des Sensors oder Metrologie-Geräts sind, wird die dynamische Reihe des Maßes auch mit der Zahl von binären Ziffern (Bit) verbunden sein, die in einer numerischen Digitaldarstellung verwendet sind, in der der gemessene Wert geradlinig mit der Digitalzahl verbunden ist. Zum Beispiel können ein 12-Bit-Digitalsensor oder Konverter eine dynamische Reihe zur Verfügung stellen, in der das Verhältnis des maximalen gemessenen Werts zum minimalen gemessenen Wert bis zu 2 = 4096 ist. Mit der Gammakorrektur kann diese Beschränkung etwas entspannt werden; zum Beispiel vertritt die in der sRGB Bildverschlüsselung verwendete 8-Bit-Verschlüsselung ein Maximum zum minimalen Verhältnis von ungefähr 3000.

Metrologie-Systeme und Geräte können mehrere grundlegende Methoden verwenden, ihre grundlegende dynamische Reihe zu vergrößern. Diese Methoden schließen Mittelwertbildung und andere Formen der Entstörung, Wiederholung von Maßen, nichtlineare Transformationen ein, um Sättigung usw. zu vermeiden. In mehr Fortschritt-Formen der Metrologie wie Mehrwellenlänge kann Digitalholographie, interferometry Maße, die an verschiedenen Skalen (verschiedene Wellenlängen) gemacht sind, verbunden werden, um dieselbe Entschlossenheit des niedrigen Endes zu behalten, während man das obere Ende der dynamischen Reihe des Maßes durch Größenordnungen erweitert.

Musik

In der Musik ist dynamische Reihe der Unterschied zwischen dem ruhigsten und lautesten Volumen eines Instrumentes, Teils oder Musikstücks. In der modernen Aufnahme wird diese Reihe häufig durch die Audioniveau-Kompression beschränkt, die lauteres Volumen berücksichtigt, aber die Aufnahme weniger aufregend oder lebend kann klingen lassen. Volkstümliche Musik hat normalerweise eine dynamische Reihe von 6 bis 10 DB mit einigen Formen der Musik, die nur 1 DB oder nicht weniger als 15 DB hat. Sieh Lautheitskrieg für die Zusatzinformation.

Fotografie

Fotografen verwenden "dynamische Reihe" für die Klarheitsreihe einer Szene, die oder die Grenzen der Klarheitsreihe wird fotografiert, die eine gegebene Digitalkamera oder Film, gewinnen können

oder die Undurchsichtigkeitsreihe von entwickelten Filmimages oder die reflectance Reihe von Images auf fotografischen Papieren.

Abgestufte neutrale Dichte-Filter werden verwendet, um die dynamische Reihe der Szene-Klarheit zu vermindern, die auf dem fotografischen Film (oder auf dem Bildsensor einer Digitalkamera) gewonnen werden kann: Der Filter wird vor der Linse zurzeit eingestellt die Aussetzung wird gemacht; die Spitzenhälfte ist dunkel und der Boden Hälfte ist klar. Das dunkle Gebiet wird über ein Gebiet der hohen Intensität einer Szene wie der Himmel gelegt. Das Ergebnis ist gleichere Aussetzung im im Brennpunkt stehenden Flugzeug, mit dem vergrößerten Detail in den Schatten und Gebieten des niedrigen Lichtes. Obwohl das die feste dynamische Reihe nicht vergrößert, die am Film oder Sensor verfügbar ist, streckt es verwendbare dynamische Reihe in der Praxis.

Die dynamische Reihe von in der Digitalfotografie verwendeten Sensoren ist oft weniger als dieses des menschlichen Auges und allgemein nicht so breit wie dieser von chemischen fotografischen Medien. Im Gebiet der Digitalbildaufbereitung sind Algorithmen entwickelt worden, um das Image verschieden im Schatten und im Höhepunkt kartografisch darzustellen, um die sich entzündende Reihe über das Image besser zu verteilen. Diese Techniken sind als lokaler Ton kartografisch darstellend bekannt, und schließt gewöhnlich Überwindung der beschränkten dynamischen Reihe der Sensorreihe durch das auswählende Kombinieren von Mehrfachbelichtungen derselben Szene ein, um Detail in leichten und dunklen Gebieten zu behalten. Dieselbe Annäherung ist in der chemischen Fotografie verwendet worden, um eine äußerst breite dynamische Reihe zu gewinnen: Ein Dreischichtfilm mit jeder zu Grunde liegenden Schicht an 1/100 die Empfindlichkeit des folgenden höher ist eines zum Beispiel verwendet worden, um Kernwaffe-Tests zu registrieren.

Die strengste Beschränkung der dynamischen Reihe in der Fotografie kann Verschlüsselung, aber eher Fortpflanzung zu, sagen wir, einem Papierdruck oder Computerschirm nicht einschließen. In diesem Fall nicht nur lokalem Ton kann kartografisch darstellende sondern auch dynamische Reihe-Anpassung im enthüllenden Detail überall in leichten und dunklen Gebieten wirksam sein: Der Grundsatz ist dasselbe als diese der Vermeidung und des Brennens (verschiedene Längen von Aussetzungen in verschiedenen Gebieten verwendend, wenn er einen fotografischen Druck macht) in der chemischen Dunkelkammer. Der Grundsatz ist auch ähnlich, um das Reiten oder die automatische Niveau-Kontrolle in der Audioarbeit zu gewinnen, die dient, um ein Signal hörbar in einer lauten hörenden Umgebung zu halten und Maximalniveaus zu vermeiden, die die sich vermehrende Ausrüstung überladen, oder die unnatürlich oder unbequem laut sind.

Siehe auch

• Lautheitskrieg
• Hohe dynamische Reihe, die darstellt
• Heben Sie headroom hervor
• Ordnen Sie fractionation an

Außenliste

• Hörbare dynamische Reihe (Online-Test)

http://history.sandiego.edu/gen/recording/dynamic.html http://www.seis.com.au/TechNotes/TN200410A_SNR.html