stark unsymmetrische wellenform ?

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woran liegt es und was hat es zu bedeuten, wenn in einer aufgenommenem spur ([g=118]bass[/g] drum in diesem falle) die pegel nach oben wesentlich stärker ausschlagen als nach unten (in der grafischen anzeige des aufgenommenen stückes) ?!

ich wusste das mal habe es aber vergessen :(
 
hmm, wenn ich mich recht erinnere deutet das auf verzerrungen hin... hast du schon mal den [g=154]dc-offset[/g] rausrechnen lassen, vielleicht schauts ja dann humaner aus!?

lg
flox
 
mh wie mache ich das und wie lässt sich der offset kompensieren ?

würde es was bringen einen anderen eingang am [g=60]wandler[/g] zu nutzen, wenn das problem hardware seitige ursachen hat ?


aja und ich bin mir im moment garnet sicher, aber ich glaube dass der 0 punkt schon in der mitte liegt wo auch die 'linie' verläuft, aber die welle geht halt nach 'oben' viel stärker als nach 'unten'
 
Ich würde nicht sagen, dass das ein Problem ist!
Auf alle Fälle sind die Ursachen nicht bei deiner Hardware zu suchen.

=> So sieht nunmal die Wellenform einer Bassdrum aus.

Ich versuchs mal zu erklären:
Wenn der Schlägel auf das Fell auftrifft, bekommt das Micro einen positiven Schalldruck ab. => positiver Ausschlag der Amplitude.
Nach dem Schlag schwingt das Fell, mit einem überschwingen in die andere Richtung, wieder zurück. => kleinerer, negativer Ausschlag der Amplitude.
Das geht so weiter, bis das Fell sich ausgeschwungen hat, bzw. beim nächsten Schlage wieder von vorne.

Also kann die Wellenform einer Bassdrum nie die gleichhohe Amplitude in beiden Richtungen haben.
 
achso, danke für die erklärung .)
 
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
 
Hallo WaLu,
deiner Argumentation über asymmetrische Wellenformen muss ich leider etwas widersprechen.

Zu den einzelnen Punkten:
-Röhre und FET haben keine Durchlaufzeit, Bipolar Transistor schon:

Ein Bipolartransistor hat im allgemeinen auch keine nennenswerte Druchlaufzeit. Wenn dann sind dies OPAmps. Da diese aber locker bis 100kHz (bessere Typen wie TL071, kein 741) verwendet werden koennen, gehe ich davon aus das die Durchlaufzeit kleinen 10us ist, da sonst das Eingangssignal sich stark geaendert hätte, bis die Gegenkopplung wirksam wird. Hierbei möchte ich auf das Problem der Slew Rate verweisen, hier ist das Problem die nicht hinterherkommende Gegenkopplung infolge zu geringem Signalanstiegs (bei bedarf googlen).

Zu Bipolartransistoren: Es gibt Hochfrequenztypen (BF...), die fuer Hochfrequenz sind, haetten diese eine höhere Durchlaufzeit wären sie nutzlos.

-die Sache mit dem Druck und Gegendruck und symetrischen Signalen:

Es kann sehr wohl unsymetrische Signale geben, es muss nur die Flaeche unter der Amplitude auf dem positiven und negativen Achsenabschnitt gleich sein, dies kann aber unterschiedlich schnell geschehen. Ein starker Peak nach oben, und dann langsamers Abflachen im unteren Bereich ist absolut möglich, beispiel ist ein Lautsprecher der schnell ausfährt, und dann langsam zurückgeht.

gruss, Chris
 
Hallo derchris,

Bipolartransistoren haben eine "transit time", die zwar sehr klein ist, aber dennoch endlich (Größenordnung Pikosekunden). Siehe hierzu im Internet Unterlagen div. technischer Universitäten (z. B. TU Ilmenau od. Uni Berkeley). Dort wird das zwar erwähnt, aber dann rechnet man doch wieder mit den herkömmlichen Vierpolparametern!
Die sog. "slew rate" (Anstiegszeit) betrachte ich als Zeiterscheinung. Nach höheren Frequenzen hin wird die scheinbare Basisbahn enger, es tritt der sog. Einschnürungseffekt auf. Dadurch benötigen die abzutransportierenden Minoritätsladungsträger längere Zeit, um durch das Nadelöhr zu kommen. (Genauso wie wenn viele Menschen durch eine enge Tür wollen. Da gibt's auch Stau!) Die in der Literatur genannten "schädlichen Kapazitäten" im Bipolartransistor können gar nicht so groß sein, als der beobachtete Frequenzgang es erwarten ließe!
Alle Messungen werden praktisch statisch durchgeführt (Sinus, Rechteck, Dreieck). Schon nach der ersten Halbwelle ist der zu messende Verstärker schon im eingeschwungenen Zustand. Leider haben Sprachsignale keinerlei Ähnlichkeit mit solchen Meßsignalen; im Gegenteil, sie sind sehr impulshaltig!
Und die - wie gesagt - sehr kleine "transit time" hat zur Folge, daß der gegengekoppelte Verstärker im Ruhezustand mit seiner Leerlaufverstärkung arbeitet. Der erste Impuls wird zu hoch verstärkt und "überfährt" eine oder mehrer Verstärkerstufen. d. h. das Signal ist heftig übersteuert. Dazu sind die übersteuerten Transistoren kurzzeitig im inversen Betrieb, und die Menge der Minoritätsladungsträger ist so groß, daß es nun wesentlich länger dauert, diese abzutransportieren. Diese zusätzlich entstehende Verzögerungszeit aufgrund der Übersteuerung, die eigentlich ausgelöst wird durch die kurze "transit time", ist die Ursache für die Verzerrungen, die mit keiner Gegenkopplung zu beseitigen sind. Fälschlicherweise werden diese Verzerrungen "Transienten-Intermodulation" (TIM) genannt. Eine Intermodulation besteht aber in einer Überlagerung von verschiedenen diskreten Frequenzen (Summen- und Differenzfrequenzen), hier aber handelt es sich um schaltungsbedingte Störfrequenzen!
Ein gutes Beispiel für ein sauberes Sprachsignal findet man auf der CD "Morgenstern am Abend - Gert Fröbe rezitiert Christian Morgenstern" (ISBN: 3906547310). Diese CD hat absolut symmetrische Wellenformen und ist so "fett", daß man lange suchen muß, bis man so laute Mikrofonsignale hört. Und das alles (bei der Sprache) ohne Kompression und Limiter. Letzterer war nur wirksam beim Beifall.
Eigene Mikrofonaufnahmen über ein Selbstbau-Mischpult mit hintereinandergeschalteten Bipolartransistoren mit wenig Gegenkopplung zeigten eine geringe, aber vernachlässigbare Unsymmetrie. Vergleichbare Aufnahmen aus dem Hörfunkübertragungswagen 1 des Hessischen Rundfunks mit einem digitalen StageTec-Mischpult zeigten wiederum heftige Unsymmetrien. Hier wurde abwechselnd mit einem NEUMANN KM-84 und einem Sennheiser MD-421 gearbeitet. Ber Unterschied zwischen den Mikrofonen war zu vernachlässigen, Der Mikrofonvorverstärker "versaut" hier das Signal.

Zusammenfassung:
Die unsymmetrische Wellenform entsteht jeweils kurz nach einem ersten Impuls und zieht einen Schleier mit Breitbandrauschen hinter sich her. Während dieser Zeit ist das Signal stark verzerrt. Der Unsymmetriefehler tritt nur auf in hochverstärkenden Schaltungen, die Bipolartransistoren enthalten und stark gegengekoppelt sind. Es handelt sich also um Mikrofonvorverstärkern oder um Tonabnehmerverstärker (Plattenspieler) oder um Tonkopfverstärker (Kassetten-/Tonbandgerät).

Gruß

WaLu
 
N'Abend WaLu,
was mir noch unklar ist, bzw. was ich anders sehe:

-Wenn die transit time im ps-Bereich liegt, wieso hört man das? Das sollte ja doch im GHz-Bereich liegen, und auch wenn das vollkommen übersteuert, wovon ich nicht ausgehen würde aufgrund von parasitären Kapazitäten (Kollektor-Emmiter, bei einigen pF würde der Kol.-Widerstand- Parasit.-Kap. Tiefpass dies schon unterdrücken), würde man die nicht höhren.

-Sind diese Effekte (nicht nur transit time, sondern auch der hörbare Effekt) vom (Bipolar) Transistortyp abhängig? TIM Verzerrungen treten meines Wissens eher bei Endstufen auf (Treibertransistor schneller als Leistungstransitor, Problem z.B. beim 2N3055). Ein anderer Effekt wäre der Latch-up (hängenbleiben der Transistoren im Sättigungsbereich), dieser ist mir aber nur bei alten Opamps (741 usw.) bekannt.

gruß, Chris
 
mal abgesehen von der ganze vorigen diskussion (wo ich nur weniger als die haelfte kapiert habe ;)), glaube ich auch wie floxe das da ein dc - offset vorhanden ist. sollte das immerwieder auftretten, ist was an den wandlern und deren arbeitsweise kaputt oder falsch eingestellt.
...meine meinung :)
 
Hallo derchris,

es ist ein schwieriges Thema. Schau doch bitte mal meinen Beitrag unter dem Forenthema "Musik produzieren", wo ich das noch ausführlicher beschrieben habe.

Zur transit time: Diese ist zwar extrem kurz (Pikosekunden), aber das führt zur Übersteuerung und damit zur Sättigung des oder der beteiligten Transistoren. Und die parasitären Kapazitäten sind so klein, daß sie alleine den Frequenzgangabfall noch nicht bewirken. Auch das ist ein Zeitproblem! Die Ladung bei hohen Frequenzen muß sich auf der Basisbahn wegen des Einschnüreffektes mit weniger Platz zufrieden geben. D. h. je höher die Frequenz, desto größer die Verzögerung.

Gruß

WaLu
 

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