MechanimaL hat gefragt, wo die unsymmetrischen Wellenformen herkommen. Seit Anfang 2000 gehe ich diesem Phänomen nach.
Mittlerweile habe ich die physikalische Ursache gefunden, die auch der Grund ist, warum Röhren-Mikrofone und Röhren-Mikrofonvorverstärker besser klingen als solche mit Bipolartransistoren. Dabei kann die Röhre aber auch durch den Feldeffekttransistor ersetzt werden.
Die bei Bipolartransitoren unvermeidliche, weil physikalisch bedingte, Durchlaufzeit (engl. besser als "transit time" bezeichnet) führt bei gegengekoppelten Verstärkern dazu, daß die Gegenkopplung zu spät einsetzt und im ersten Moment nach einer Pause (wie es gerade bei Sprache ständig der Fall ist) ein völlig übersteuertes Signal erhält. Ursache ist zunächst diese "transit time". Der Verstärker hat im Leerlauf eine sehr hohe Verstärkung, während die Betriebsverstärkung alleine durch die Gegenkopplung bestimmt wird. So weit die Theorie. Wegen der hohen Leerlaufverstärkung und der zu spät einsetzenden Gegenkopplung wird eine oder werden mehrere Stufen des Verstärkers übersteuert, diese Stufen fahren in die Sättigung und der Abbau dieser Sättigungsladung dauert um Größenordnungen länger, als es die relativ kleine "transit time" erwarten ließe.
Die zu starke erste Gegenkopplungsspannung, die von einem verzerrten Signal abgeleitet ist, "duckt" nun das Eingangssignal viel zu stark, es gibt einen Einbruch, der mit Verzögerung wieder am Ausgang erscheint, bis die Gegenkopplung "merkt", daß da zu wenig Spannung ist. Die GK wird zu gering, und damit steigt das Eingangssignal wieder zu hoch. Das Spiel setzt sich so einige Male fort.bis die Schaltung quasi stationär arbeitet (bis zur nächsten akustischen Pause). Diese Schwingungen sind ausschließlich von der Verstärkerschaltung abhängig, nicht jedoch vom Eingangssignal, welches diesen Effekt nur auslöst. Das Ganze läßt sich als breitbandiges kurzzeitiges Rauschen (kurz nach starken Eingangsimpulsen) nachweisen. Diesen Klang könnte man als aggressiv, näselnd, scharf, verwaschen ... usw. beschreiben.
Der einfachste Nachweis solcher Verstärkerunarten läßt sich aus der elektrischen (!!!) Wellenform ableiten. Nach einer Pause ist die Welle nämlich einseitig verschoben. Sie erscheint unsymmetrisch, hat aber keinen Gleichstromanteil. Es handelt sich also um nichtlineare Verzerrungen. Die unsymmetrischen Peaks verhindern Vollaussteuerung und bewirken bei Normalisierung einen Pegelverlust von 8,5dB.
Die Röhre (oder der FET) arbeitet dagegen trägheitslos und kennt den Unsymmetriefehler nicht. Das Signal ist symmetrisch und kann infolgedessen auch mit nachgeschalteten Kompressoren, Limitern o. a. wesentlich besser bearbeitet werden. Der sich dann ergebende Pegelunterschied kann durchaus 10dB betragen (doppelte Lautstärke!) bei erheblich besserem Klang.
Ich behaupte sogar, daß die Erfolge, die die Volksmusik hat, darauf zurückzuführen ist, daß in den Studios, die Volksmusik aufnehmen, vorwiegend Röhrenmikrofone (z. B. BRAUNER Valvet) verwendet werden. Das klingt dann gut, und was gut klingt, wird gekauft.
In der Literatur ist oft zu lesen, es gäbe bei bestimmten Lauten unsymmetriesche Signale. Dagegen steht aber die Tatsache, daß in der Natur einem Druck immer ein Gegendruck entgegensteht, was auch bei der Schallausbreitung gilt! Die Behauptung rührt sicher daher, daß man bei der Messung solcher Signale schon schlechte Vorverstärker benutzt hat, in denen erst die Unsymmetrie entstand.
Derzeitig werden bei Musikaufnahmen etwa 3,5dB, bei Sprache 8,5dB verschenkt. D. h. die CD wird tatsächlich nur mit 14Bit wirklich ausgenutzt, weil die letzen zwei Bits für die Peaks herhalten müssen. In der Pop-Musik wird meistens so gnadenlos mit Peaklimitern gearbeitet, um Lautstärke zu machen, daß es einem die Ohren kräuselt, wenn man diese Aufnahmen hört. Wegen der unsymmetrischen Signale steigt beim Limitieren der Klirrfaktor unerträglich an. Gleichzeitig werden die Rauschspektren so weit verstärkt, daß die Hochtöner vieler Boxen gefährdet sind!
Die Aussage, daß ein rauschender Verstärker besser klingt, als ein rauschfreier, rührt daher, daß die Gegenkopplung des rauschenden Verstärkers ständig beschäftigt ist und damit im eingeschwungenen Zustand.
Also: Möglichst Großmembranmikrofone mit Röhre oder FET verwenden und dahinter einen Röhren-Mikrofonvorverstärker, den man schon für knapp über 100 Euro (1 Kanal) bekommt, und hochverstärkende Schaltungen mit Bipolartransistoren tunlichst vermeiden.
Dann erhält man ein absolut sauberes Klangbild, welches sich auch gut nachbearbeiten läßt.
Gruß
WaLu
Unsymmetrische Wellenformen