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Grundlagen zur "Aussteuerng" von Tonaufnahmen

Sehr ungenau, Consumertechnik
1970 war das sehr edel

Alles begann mit den ersten elektrischen Schallplatten-Schneid- geräten. Auch der elektrisch angetriebene Stichel konnte nicht beliebig ausgelenkt werden. Damit war die Maximallautstärke begrenzt. Auch die Stahlnadel oder später der Saphir und dann der Abtast-Diamant konnte nur in Grenzen durch die Rille schlenkern, egal ob Schellack oder Vinyl-Platte.
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Dann kamen die ersten Magnet-Draht-Aufnahmen. Auch hier war die Maximallautstärke begrenzt, denn mehr als Magnetisieren der Magnet- Eisenteilchen im Stahldraht ging eben nicht. Auch das erste Tonbandgerät von 1935, das AEG Magnetophon K1 mit seiner richtig schweren Röhren- Verstärkertechnik konnte nicht zaubern.
Es war bezüglich Rauschen und Dynamik kaum besser als die Schellackplatte. Der Durchbruch kam erst 1941 mit der sogenannten Vormagnetisierung der Eisenteilchen auf dem Magnetband.
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Jetzt spielte der Fremdspannungsabstand eine Rolle

Edel aber noch ungenau

War bisher die maximale Aussteuerbarkeit ein Kriterium, kam jetzt der Fremdspannungsabstand dazu. Denn da ganz unten bei den leisen Lautstärken gab es ja das Rauschen. Und das war einfach da, man konnte es nicht wegbekommen.

Bei diesen Versuchen wurde jetzt differenziert zwischen dem Fremdspannungsabstand der Elektronik (damals alles in Röhrentechnik) und dem Fremdspannungsabstand des Mediums Magnet-Band - oder des Mediums Schall-Platte.
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Bei den ersten professionellen Kunststoffbändern der BASF (auch der AGFA) etwa 1942 war der nutzbare Dynamik-Bereich von der maximalen unverzerrten Lautstärke bis zum Rauschen (wir nennen das auch die verfügbare Dynamik), in welchem die ganz leise Musik versank, etwa 52 bis 56 Dezibel. Bei der Elektronk sah das damals etwas besser aus, dort waren es über 65 Dezibel Dynamik.
(Das Dezibel ist ein in der Rundfunktechnik sehr bekanntes logarythmisches Maß für Spannungs- und Pegel- Unterschiede oder auch feste Audio-Pegel.)
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Mit dem Aufkommen und Umschwenken auf Transistortechnik ....

.... änderte sich sehr viel. Mit wesentlich geringerem Aufwand konnte man nun sehr edle Verstärker für alle nur möglichen Aufgaben entwickeln und der Fremdspannungsabstand überschritt die 80 db Marke, später sogar die 90 db Marke. Bei den analogen Magentbändern ging das nur mit intelligenten Tricks, die uns ein Mr. Ray Dolby aus den USA (damals war er bei Ampex angestellt) und dann aus England mitbrachte. Mit einem Dolby-Kompander konnte der Fremdspannungsabstand einer analogen Magentbandaufnahme von 58 db auch in den Bereich von 80 Dezibel hochgequält werden, jedoch mit Einschränkungen. Kurz darauf kam etwas völlig neues, die Digitaltechnik.
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Mit dem Entwickeln und Wachsen der Computertechnik ....

..... gab es viele neue Ideen, an die früher niemand auch nur gedacht hatte. Man hatte verstanden, daß man analoge Audio-Signale digitalisieren (mit einem A/D-Wandler wandeln) kann und diese Informationen auf einem handelsüblichen U-Matic oder Betamax oder auch VHS Videoband ablegen/speichern kann - und dann auch wieder als Musik - nahezu verlustlos edel - runter (zurück gewandelt) bekam.

Der kritische Fremdspannungsabstand - die Dynamik - stieg auf über 80 db und der Frequenzgang war fast schon abartig linear und vor allem völlig verzerrungsfrei. Eigentlich waren das die Anfänge von SONY's DAT Recorder.
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Ganz neu und wichtig war die "Overload" Anzeige

Jetzt mußte die Verstärker-Eletronik auch wieder mithalten und die wurde weiter entwickelt. Ein kleiner fader Tropfen war aber die Übersteuerung der Maximallautstärke, die jetzt nicht mehr von der Magnetisierung des Magnetbandes gebremst bzw. aufgefangen wurde, sondern die im A/D- Wandler abrupt zu fürchterlichem Knacken, Knallen und Krachen ausuferte. Bei der Digitaltechnik gibt es nämlich keine Informationen oberhalb von 0 (Null db).
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Die VU- oder auch Pegelmesser mussten jetzt bezüglich der ablesbaren Skala angepaßt bzw. erweitert werden.

neu : die -60 db Anzeige reicht nicht mehr

Bei einer möglichen Dynamik von 80db war die alte analoge Technik mit den VU-Metern überfordert. Denn von jetzt an zählten alle "Peaks" - das sind die bislang selten angezeigten Impulsspitzen - die über die 0 db Grenze hinaus wollten und damit anfingen zu krachen.

Die ersten Pegel- und Peak-Anzeigen in den besseren DAT Recordern (z.B. im SONY DTC 55 ES) lösten die ganze Dynamik Bandbreite mit feinen Strichen von -60 db (oder sogar -70db) bis hoch zu 0 db auf und mit einer dicken großen roten Übersteuerungs-LED oberhalb von 0 db.
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Nach 44,1 kHz kam 48 kHz und dann 96 kHz - und dazu mehr Bits

Bei den Audio-Profis sah man das zuerst. Die Skalen der (Software-) Pegel-Messer hatten jetzt zwei Balken pro Stereo-Kanal, einen Balken mit VU- Charakteristik und einen Balken als Spitzenpegelmesser mit einer leicht verzögerten Hold-Anzeige.
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Das Pegel-Fenster von Samplitude

Die Pegelanzeige von -80 db bis 0 db - (Vergrößern geht mit einem Klick)

Ein screen-shot aus der Samplitude Software (bis -80 db)

Die obige Anzeige zeigt ganz deutlich, warum die alten VU-Zeiger- Instrumente, sebst Lichtzeiger-Instrumende das nicht mehr anzeigen konnten. Im orangenen Bereich sieht man auch die gespeicherten Peaks (für eine Kurze Zeit). Der rote Bereich ganz rechts war die verbotene Nogo-Zone. Hier durfte der Aufnahme-Pegel nie hinkommen.
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Die Vollprofis von RME waren da noch genauer

Die Firma RME baut "Analog zu Digital"- Wandler auf professioneller Basis. Und sie liefern dazu auch die Steuersoftware, die nur die Anzeigen rüber auf den PC holt, der Rest wird in ihrer DSP Technik im jeweiligen Gerät verarbeitet.
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Die (Eingangs-) Pegelanzeige von -120 db bis +3 db

Die Pegelanzeige von -120 db bis +3 db - (Vergrößern geht mit einem Klick)

Der digitale Signalprozessor mit seinen Peripherie-Bausteinen sitzt im externen Kasten und führt dort die "Befehle" aus. Die ganze Technik ist durchgängig (für 8 einzelne Kanäle) auf die 96 kHz und 24 bit Qualität ausgelegt. Dort sind 120 db Fremdspannungsabstand spezifiziert.
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Dieser Bild- und Ton Mischer hat erstaunliche Qualitäten. Für unsere geplanten HD-Audio Aufnahmen benutzen wir nur den Ton-Teil.
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