AUDIO TEST High-End-Einstieg (Vorschau)

Lineare Verzerrungen
Lineare Verzerrungen entstehen durch eine
unterschiedliche Verstärkung oder Dämpfung
eines Frequenzbereiches und beeinflussen
die lineare, also unveränderte Übertragung.
Diese Beeinträchtigung kann auf
dem Wege der Elektronik erfolgen oder bei
der Übertragung über den Luftschall unter
dem Einfluss der Raumakustik. In allen Fällen
führt eine Messung des Frequenzganges zur
Aufdeckung dieser Veränderungen, wenn
ein System seinen linearen Arbeitsbereich
verlässt. Hörbare Auswirkungen dieses Effektes
sind dann zum Beispiel ein dumpferer
Klang, wenn die hohen Frequenzen eine
stärkere Dämpfung erfahren. Ein hellerer
Klang entsteht durch eine Verstärkung hoher
Frequenzen. Änderungen im Präsenzbereich
(Mitten) können je nach Frequenzbereich
bzw. musikalischer Lage auf der
Klaviatur oder der menschlichen Stimme
zu Verfärbungen führen, die sich entweder
als bedeckter Klang oder in unangenehmer
Forcierung einzelner Noten hörbar machen.
Veränderungen in den Tiefmitten und Bässen
wirken sich je nach Verstärkung oder
Absenkung positiv oder negativ auf die
Durchsichtigkeit des Klanggeschehens aus.
Interessanterweise sind geringfügige Abweichungen
von plus minus 1 bis 3 dB (Dezibel)
für ungeübte Ohren ohne einen direkten
Vergleich zur linearen Übertragung schwer
zu beurteilen. Am einfachsten ist immer
eine Beurteilung mit Sprache, denn im Allgemeinen
sind hier die Hörerfahrungen jedes
Menschen am größten. Am einfachsten
können Sie zu Hause lineare Verzerrungen
mit der Klangregelung (Bass/HöhenIhrer Hi-
Fi-Anlage nachvollziehen und, wenn nötig,
in gewissen Grenzen ausgleichen.
Bild 3
Bild 3: Eine horizontal verlaufende, nahezu
ebene Linie des Graphen weist auf einen sauberen,
linear nicht verzerrten Frequenzgang
hin. Bild 4: Der Graph der Messung ist keine
Linie mehr und weist deutliche Abweichungen,
lineare Verzerrung auf
Bild 4
Nichtlineare Verzerrungen
Die nichtlinearen Verzerrungen sind die komplexesten
Beeinträchtigungen, die in einer
Übertragungskette vorkommen können. Es
gibt weitere Begrifflichkeiten wie Klirrfaktor
oder Total Harmonic Distortion (THD),
die im gleichen Zusammenhang gebraucht
werden. Im Unterschied zu den linearen Verzerrungen
entstehen bei den nichtlinearen
Verzerrungen Veränderungen an der Wellenform
eines Signals. Die klanglichen Auswirkungen
können nicht eindeutig beschrieben
werden. Verursacht werden diese Veränderungen
durch pegelabhängige Verstärkung
oder Dämpfungen des Signals in Geräten
der Unterhaltungselektronik. In diesem Zusammenhang
kennt der Techniker lineare,
quadratische und kubische Kennlinien, die
elektronische Schaltungen aufweisen und
dem eigentlichen Musiksignal aufmoduliert
werden. Die Ursache für nichtlineare Verzerrungen
liegt zusammenfassend formuliert
darin, dass der Bereich der linearen Arbeitsweise
überfordert und verlassen wird, Bauteile-Gruppen
nicht optimal arbeiten oder
durch äußere Einflüsse Wechselwirkungen
auftreten. Daraus resultiert: Das Ausgangssignal
stimmt in der Wellenform nicht mehr
absolut mit dem Eingangssignal überein.
Pegelunterschiede und gesamte Laufzeitunterschiede
sind damit nicht gemeint. Nichtlineare
Verzerrungen können am Lautsprecher
genauso zu wie an einen klassischen Verstärker
auftreten. Aber auch andere Geräte können
an verschiedenen Stellen dazu neigen,
wie z. B. D/A-Wandler in jedem digital arbeitenden
Gerät. Selbst ältere Geräte hatten
und haben einen gewissen Anteil an Verzerrungen
inne, wie Phonoabtastsysteme- und
Vorverstärker oder analoge Magnetbandgeräte.
Wichtig ist zu wissen, dass lineare und
nichtlineare Verzerrungen häufig gemeinsam
auftreten können.
Die Arten der nichtlinearen Verzerrungen
unsymmetrisch
verzerrt
symmetrisch
verzerrt
Ue: Eingangspannung,Ua: Ausgangsspannung, t: Zeit
Wenn eine idealisierte Sinusschwingung
(stellvertretend
für Musik) mit der Frequenz f
eine Schaltung oder Lautsprecher
durchläuft, entstehen
ganzzahlige Vielfache der Ausgangsfrequenz
2f, 3f, 4f, 5f als
harmonische neue Anteile,
sogenannte Obertöne aus der
verzerrten Sinusschwingung
f1. Rein quadratische Kennlinien
erzeugen nur geradzahlige
Anteile 2f, 4f, 6f etc.
(sogenannte unsymmetrische
nichtlineare Verzerrungen).
Im Gegenzug erzeugen die
kubischen Kennlinien nur ungeradzahlige
Anteile 3f, 5f, 7f
etc. (symmetrische nichtlineare
Verzerrungen). Die Stärke
dieser harmonischen bzw.
Schwingungsanteile nimmt
mit steigender Ordnungszahl
und auch Frequenz ab. Die
Begriffe symmetrisch und unsymmetrisch
beziehen sich auf
die Veränderung der beiden
Halbwellen einer Schwingung.
An dieser Stelle sollen die
mathematisch-physikalischen
Termini nicht weiter vertieft
werden. Die abgebildete Grafik
soll die Zusammenhänge
veranschaulichen.
Wissen 35