AUDIO TEST Stereo + Surround (Vorschau)

Dr. Sound klärt auf
Bilder: Auerbach Verlag
Es gibt kaum eine Schaltung in der Audiotechnik, die ohne einen Filter, egal in welcher
Bauform, auskommt. Alle Arten hier zu nennen und zu behandeln, würde den
Rahmen dieses Artikels sprengen. Damit ist eine Beschränkung auf einen praktischen
Kurzüberblick für das allgemeine Verständnis am sinnvollsten.
VON JENS VOIGT
In den meisten Fällen finden Filter Anwendung
zur Begrenzung von Übertragungsbandbreiten,
so z. B. zur Unterdrückung von
tieffrequenten Schwingungsanteilen. Am
ande ren Ende des Übertragungsbereiches
einer Tonsignalstrecke werden sie zur Unterdrückung
hochfrequenter Signalanteile, die
Störungen in weiteren Baugruppen hervorrufen
können, eingesetzt. Auch eine Lautsprecherfrequenzweiche
bedient sich der
Filter, genauso wie die meisten Verstärker in
der Schaltungstechnik. Selbst in Netzteilen
finden sie Anwendung. Einen sehr wichtigen
Anteil haben diese Baugruppen auch als vorgeschaltetes
Bauelement vor Analog-zu-Digital-Wandlern
(A/D) oder in der Digital-zu-
Analog-Wandlung (D/A). Hier wird klar, dass
alle Geräte mit Filtern arbeiten und mit deren
Auswirkungen zurechtkommen müssen.
Fachleute wissen, dass es verschiedene Ansätze
für ein Filterdesign gibt und deshalb
auch Mischformen existieren, die den einen
oder anderen negativen Nebeneffekt kompensieren.
Auf rein digitaler Ebene existieren
Filter in Form von mathematischen Algorithmen,
die besondere Eigenschaften zulassen,
die mit herkömmlichen analogen Bauteilen
kaum zu realisieren sind. Der schaltungstechnische
Aufwand, den der Einmessvorgang
eines AV-Receivers benötigt, ist daher heute
nur über einen digitalen Signalprozessor
(DSP*) realisierbar. Dieser Vorgang macht
aber auch einen Anteil des Gesamtklangs
aus, weil das angestrebte „linearphasige“
Verhalten ein dem Menschen in der Hörerfahrung
unbekannter Zustand ist.
Populäre Bedeutung
Ein Aspekt, der in der letzten Zeit immer
mehr an Bedeutung erlangt, ist die Modellierung
von Rekonstruktionsfiltern nach der
D/A-Wandlung. Diese Filtermodelle nehmen
mehr oder weniger starken Einfluss auf das
Hörerlebnis. Die klanglichen Auswirkungen
werden beschrieben mit warmem, weichem
oder kaltem, glattem bzw. klarem Klang. Je
nach musikalischem Ausgangsmaterial variieren
die Ergebnisse jedoch deutlich. Markanter
treten Effekte in der Abbildung der
räumlichen Staffelung der Musik hervor.
Aber auch hier ist das Erkennen von der Pegelstruktur
der Musik abhängig, denn stark
in der Dynamik eingeengte Musik eignet sich
kaum, um Auswirkungen von optimierten
Filterverläufen zu erkennen.
Physikalische Grundlagen
Ein Filter entspricht in der Theorie vereinfacht
ausgedrückt einem Resonanzschwingkreis.
Dieser besteht aus den elektrischen
Bauteilen Spule, Kondensator und Widerstand
und bildet je nach der Verschaltung
einen Schwingkreis. Schwingen kann nur
etwas, wenn es periodisch angeregt wird.
Dazu eignet sich in der Elektrotechnik nur
eine Wechselspannung, denn diese ändert –
im Gegensatz zu einer Gleichspannung,
wie sie eine Batterie liefert – einfach gesagt
mehrmals pro Sekunde (Frequenz in Hertz)
ihre Polarität. Audiosignale bestehen aus
einer Vielzahl sich überlagernder Wechselspannungen
mit unterschiedlicher Frequenz.
Die oben genannten elektrischen Bauteile
haben einen elektrischen Widerstand, der
für Gleichspannungen/Ströme anders ist
als für Wechselspannungen/Ströme. Spule
und Kondensator stellen also dem Wechselstromfluss
beim Anlegen einer bestimmten
Wechselspannung ein Hindernis entgegen;
man spricht hier von deren Impedanz oder
von einem Scheinwiderstand. Ein Kondensator
braucht eine gewisse Ladezeit, bis er
wieder Ladung abgeben kann. Eine Spule
kann je nach Konstruktion ein bestimmtes
Frequenzspektrum hindurchlassen, bevor
sie „hochohmig wird“ und den Signalfluss
sperrt. So viel als grundlegende Erklärung.
Es bedarf nun eines RC- oder LC-Gliedes, um
den einfachsten Weg einer frequenzabhängigen
Audiosignalfilterung zu beschreiten.
* Für hervorgehobene Fachbegriffe finden Sie die Erklärung auf Seite 89
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