Abbildung 1 - Kopiereffekt
Als "noise", also Geräusch, bezeichnen
wir folgende Störquellen:
Man unterscheidet zwischen zwei Geräuschtypen:
| kontinuierlich
rauschen Brummen | diskontinuierlich
Klick (Schallplatte) Knistern (Summe aus Klicks) |
Durch die "zufällige" Ausrichtung der Magnetpartikel bei einem Leerband entstehen geringe Spannungen. Deswegen rauscht das Band.
Das Rauschen nimmt pro Kopie zu:
Abbildung 1 - Kopiereffekt
Wenn man 6db sagt, bezeichnet dies ein logarithmisches
Verhältnis, jedoch keine absolute Zahl. Dagegen bedeutet
6 dBu eine Effektivspannung in V
dBu ist bezogen auf 0,775 V
dBv ist bezogen auf 1 V
+6dBu heißt x2
-6dBu heißt /2
Wir messen die Geräuschspannung eines Leerbandes. Unser Meßergebnis beträgt -60 dBu. Das sind ungefähr 0,775 mV.
Man benötigt noch den Studiopegel +4 dBu
Der Geräuschspannungsabstand beträgt 64 dB. Beim Dynamikumfang ist der maximale Pegel z.B. +20dBu.
Der Dynamikumfang ist somit 80 dB.
Zusammenfassend kann man sagen:
Der Geräuschspannungsabstand ist der Abstand zwischen Rauschen und Studiopegel.
Der Dynamikumfang ist der Abstand zwischen Rauschen
und maximalem Pegel.
Rauschunterdrückungssysteme für Bandrauschen nennt man Kompandersysteme.
Das Signal wird vor der Bandaufzeichnung komprimiert. Bei der Bandwiedergabe wird das Signal expandiert. Gleichzeitig wird auch das Rauschen, welches vom Band kommt, expandiert und somit leiser.
Abbildung 2 Kompander
Das Kompandersystem unterdrückt nur das Bandrauschen, nicht das Rauschen am Eingang.
Telcom C4
HiCom (HIFI)
Dolby A, SR
Dolby B, C (HIFI)
Dieses System kann bis zu 25 dB Störpegel senken. Bei gut eingemessenen Bandmaschinen kommt man auf einen Geräuschspannungsabstand von 85 dB.
Eine CD hat z.B. einen Dynamikumfang von 92 dB. Zieht man davon noch einen Headroom von 9 dB ab, so hat eine CD einen Geräuschspannungsabstand von 83 dB.
Somit hat man beim Telcom C4 quasi ein CD-Niveau,
was das Bandrauschen anbelangt.
Es werden 4 Bänder individuell komprimiert.
Die Releasezeiten sind bei jedem Tiefpass unterschiedlich und
angepaßt.
Abbildung 3 Kennlinie Telcom
C4
Expander und Kompressor müssen symmetrisch und linear sein. Durch die Linearität können Bänder auf verschiedenen Telcom Maschinen mit unterschiedlichen Nennpegeln benutzt werden (Pegelunabhängigkeit).
Das Kompandersystem Dolby A hat einen 4-Band Kompander:
ab 9 kHz arbeiten 2 Kompressoren gleichzeitig.
Abbildung 4 Dolby A
Das S in der Zeichnung bedeutet Schwelle. Sie verhindert ein überschreiten des Nennpegel von > 10 dB.
Bei z.B. 5 kHz geht das Signal nur durch HP1 mit
-10 dB. Das Signal wird auf -4 dB umgewandelt.
Zudem gilt noch eine weitere Regel bei Dolby A:
Die maximale Kompression ist bei f<5 kHz = 10
dB, bei f > 5 kHz = 15 dB.
Die Kennlinie sieht folgendermaßen aus:
Abbildung 5 Kennlinie Dolby
A
Die Schwelle S bewirkt das in der Zeichnung sichtbare gerade Stück der Kennlinie bei ca. 0 dB. Die Gradlinigkeit im weiteren Verlauf wird durch die maximale Kompression von -10 bis -15 dB hervorgerufen.
Da die Kennlinie nicht-linear ist, müssen alle Bandmaschinen genau eingemessen sein, wenn man z.B. ein Band auf einer anderen Maschine abspielen möchte.
| Vorteile | Nachteile |
| es wird effektiver und weniger komprimiert | pegelabhängig |
| Dolby A unterdrückt gut das Übersprechen einzelner Spuren |
| Vorteile | Nachteile |
| arbeitet auch oberhalb 0 dB als
Kompressor (Übersteuerungsreserve) | mehr Komprimierungsgeräusch |
| Band ist auf versch. Maschinen abspielbar | |
| .gut für Ü-Strecken | |
Die Kennlinie von Dolby B sieht folgendermaßen
aus:
Die Grenzfrequenz des Hochpassfilters ist variabel
und richtet sich nach dem Signalpegel. So wird bei kleinen Pegel
z.B. alles oberhalb 1 kHz komprimiert.
Dolby SR ist das beste Noise-Reduction System. Allerdings
ist es auch sehr kompliziert und teuer. Die Kennlinie von Dolby
SR sieht folgendermaßen aus:
Es gibt 3 Schwellwerte, ab der Signale komprimiert
werden. Der Geräuschspannungsabstand ist 90 dB.
Der Nachteil beim Dolby SR ist, daß dieses
Verfahren pegelabhängig ist.
Es gibt 2 zusätzliche Schaltungen:
Diese Schaltung komprimiert Signale über 0 dB und zwar mit 2 Kompressoren:
bei f < 1000 Hz und bei f > 5 kHz
diese Schaltung korrigiert Pegel und Frequenzgang.
Das Rauschunterdrückungssystem DBX findet man
häufig bei preiswerten Bandmaschinen. Es ist ein primitives
System mit nur einem Filter und fester Grenzfrequenz.
Unter diesem Begriff versteht man die einseitige
Noise-Reduction. Es wird also nur wiedergabeseitig angewandt.
Die einfachste Möglichkeit ist ein Tiefpassfilter.
Single Ended Noise Reduction kann Geräusche
verringern, die auf der Aufnahme drauf sind.
In der obigen Zeichnung ist ein Filter dargestellt mit pegelabhängiger Grenzfrequenz. Das System mißt die Frequenz des Audiosignals und wählt die Grenzfrequenz so, daß Frequenzen, die im Nutzsignal einen bestimmten Pegel nicht überschreiten, gefiltert werden.
Leise Signale werden also auch gefiltert. Das Problem
dieser Methode ist: Hall und Raumgeräusche werden abgeschnitten.
Ein Einsatzgebiet wäre z.B. ein stark rauschender Gitarrenverstärker.
Ein anderes Single Ended Noise Reduction System ist
das "No Noise" von Sonic Solutions. Es arbeitet digital
mit DSP´s.
"No Noise" arbeitet mit 2048 Bandpassfiltern und Expandern. Im Bereich von 0 bis 20 kHz.
Zu erst wird eine Rauschanalyse durchgeführt.
Die Rauschanteile werden in einer Spektralanalyse festgehalten
und auf die Filter übertragen. Somit werden sehr genau nur
die Frequenzen abgesenkt, bei denen das Rauschen auftritt. Zudem
werden diese Frequenzen nur soweit abgesenkt, wie es wirklich
notwendig ist.
Damit bezeichnet man die Unterdrückung vom Quantisierungsrauschen.
Das letzte Bit wird mit einem Wert addiert, der ein
Rauschen enthält. Somit klingt das Audiosignal nicht mehr
so auffällig, rauscht aber dafür stark.
Eine Art des Noiseshapings ist das Bitmapping System von Sony.
Das System trennt die letzten Bits vom Audiosignal
ab und führt damit eine Spektralanalyse durch. Das Geräusch
wird in der Frequenz verschoben und ist damit weniger hörbar.