Audiosignal

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Ein Audiosignal (auch Tonsignal ) ist elektrisch gesehen ein Wechselstrom im Horbereich des Menschen (16 bis allgemein 20000 Hertz ) mit einer maximalen Spannung von etwa 1 Volt . Als Bezugspegel sind 0,775 Volt mit 0 dBV definiert. Das Audiosignal ist also das elektrische Signal , das akustische Informationen uber eine Stromleitung transportiert. Stereofonie - Kopfhorer benotigen am Stecker nur drei Kontakte, da die Masse fur die linke und die rechte Hormuschel gemeinsam verwendet werden kann. Die Verarbeitung von Audiosignalen und die Umwandlung zwischen Schall und Audiosignalen ( Mikrofonsignal ) sind Gegenstand der Tontechnik und der Signalverarbeitung . Da viele Frequenzwandler (dynamisches Mikrofon , Tonkopf , Tonabnehmer ) eine nur sehr geringe Spannungsamplitude haben, wird diese Spannung moglichst nahe an der Signalquelle mit Verstarkern im Pegel soweit angehoben, dass sie storgerauscharm weiterverarbeitet werden konnen. Da traditionell ursprunglich Rohren und Transistoren in den Verstarkern verwendet wurden, muss darauf geachtet werden, dass es keine physikalische Wechselspannung ist, die vor den Verstarkern anliegt (wie zum Beispiel bei E-Gitarren-Tonabnehmern), da diese die Elektronik (zer-)storen wurde; ein zwischengeschalteter Koppelkondensator kann dieses Problem einfach vermeiden (Siehe Emitterschaltung ). Eine Verstarkerschaltung mit einem Operationsverstarker wurde funktionieren, da dieser positive und negative Spannungen direkt verarbeiten kann. Bei vielen Geraten der Unterhaltungselektronik wird die Bezeichnung Audiosignal auch zur Abgrenzung vom Videosignal verwendet was im Grunde bedeutet, dass die Signale der Bildfolge fur Schwarz/Weiß-Gerate einkanalig, fur Farbgerate dreikanalig getrennt fur die Farben Rot/Grun/Blau erfolgt. Das bisher Gesagte trifft uberwiegend nur fur das Analogsignal in der Analog-Tontechnik zu.

Frequenzbereich [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Der Frequenzbereich von Audiosignalen ist oft an den menschlichen Horbereich angelehnt und reicht daher von etwa 20 Hz bis zu 20 kHz ( Niederfrequenz ). Um horbare Beeinflussungen des Signals nahe den beiden Grenzfrequenzen auszuschließen, werden fur besonders hohe Anspruche in der HiFi- und Studiotechnik sowie allgemeine Anwendungen (z. B. Tieraufnahmen, Ultraschall ) Gerate und Speichermedien (z. B. Super Audio Compact Disc , DVD-Audio ) mit wesentlich weiterem Frequenzbereich verwendet.

Beispiele des Frequenzumfangs [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Bei digitalen Audiosignalen werden die Tonsignale als Zahlenwerte ubertragen und verarbeitet, wobei die Abtastrate bestimmt, wie viele solche Zahlenwerte je Sekunde erfasst und verarbeitet werden. Digitale Audiosignale besitzen je nach Audioformat und Kanalzahl z. T. Bandbreiten bis an die 10 MHz.

Signalstarke [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Die Starke eines Audiosignals wird im Allgemeinen als Pegel bezeichnet. Bei analogen Audiosignalen entspricht der Signalpegel direkt der Amplitude der elektrischen Spannung , welcher wiederum proportional zum Schalldruck bzw. zur Schallschnelle ist.

Bei digitalen Audiosignalen ist der technische Signalpegel unabhangig von der Lautstarke und wird vom Datenubertragungsgerat bestimmt.

Tonsignaltypen [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Gemaß der Psychoakustik sind Tone der Sprache und Musik in den meisten Fallen komplexe Tone, also Schallsignale, die als Summe mit einer endlichen Zahl von sinusformigen Teiltonen beschrieben werden konnen. Man kann drei grobe Unterscheidungen treffen. [1]

  • Harmonische komplexe Tone
  • Angenahert harmonische komplexe Tone
  • Gering harmonische komplexe Tone

Harmonische komplexe Tone [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Eine Unterscheidung zwischen rein harmonischen und in-harmonischen komplexen Tonen ist anhand physikalischer Kriterien praktisch kaum oder nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit moglich. Im Allgemeinen werden als harmonisch komplexe Tone solche bezeichnet, welche periodisch sind und deren Grundton der hauptsachlich wahrgenommenen Tonhohe entspricht. Das zweite Kriterium kann durch auditiven Tonhohenvergleich mit Sinustonen verifiziert werden. Zu diesen komplexen Tonen zahlen fast alle physikalisch erzeugten Tone, Gesangsstimmen und Sprache.

Angenahert harmonische komplexe Tone [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Als angenahert harmonisch komplexe Tone werden solche bezeichnet, deren hohere Frequenzanteile in einem nicht genau ganzzahligen Bezug zur Grundfrequenz stehen und bereits einen nicht zu vernachlassigenden Anteil an Inharmonizitat aufweisen.

Gering harmonische komplexe Tone [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

Als gering harmonische komplexe Tone werden Tonsignale bezeichnet, deren Teil-Tonfrequenzen erheblich vom harmonischen Muster abweichen. Dazu gehoren alle Klange, welche durch Anschlagen von Glocken, Staben oder Rohren oder membranartigen Korpern entstehen. Gebrauchliche Musikinstrumente dieser Art sind Glockenspiel , Xylophon , Marimbaphon , Pauken und Trommeln . Die Frequenzen der Eigenschwingungen von Glocken, Platten, Staben oder Membranen stehen nicht von vornherein in einer harmonischen Beziehung zueinander und mussen durch gezielte Bearbeitung und Formgebung erst in annahernd harmonisches Verhaltnis gebracht werden.

Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten ]

  1. Ernst Terhardt: Akustische Kommunikation. Grundlagen mit Horbeispielen . 1998, ISBN 3-540-63408-8 ( eingeschrankte Vorschau in der Google-Buchsuche).