Tondose
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Ein vielschichtiges, nicht ganz triviales Thema. Zunächst sollte festgestellt werden, was „Aussteuerung“ überhaupt bedeutet. Dickreiter liefert hier eine schöne Definition:
Was mag das nun heißen?
Es wird unterschieden zwischen übertragungstechnisch und künstlerisch. Ersteres bedeutet hier die richtige Einordnung des Nutzsignals zwischen der unteren und oberen technischen Aussteuerungsgrenze. Die untere Grenze stellt z.B. Bandrauschen dar – leisere Signale gehen darin unter – oder die Auflösungsgrenze des D/A-Wandlers: Im Bereich sehr kleiner Signale ist einfach das Raster zu grob, um sie noch sauber abbilden zu können; man denke an den Sprung von Signal 0000.0000.0000.0001 (beinahe absolute Stille im 16-Bit-Wort) auf 0000.0000.0000.0010, ein Unterschied von 100% – damit läßt sich kein feines (Sinus-)signal mehr sauber abbilden („Quantisierungsrauschen“).
Bei der oberen Aussteuerungsgrenze handelt es sich um (nichtlineare) Verzerrungen, die durch Sättigung entstehen. Hier muß grundsätzlich zwischen analoger und digitaler Signalverarbeitung unterschieden werden: Während im analogen Fall die Verzerrungen mit zunehmendem Pegel nur mählich zunehmen, setzen sie bei digitaler Signalverarbeitung bei Übersteuerung schlagartig ein. Warum? Wenn im digitalen System alle zur Verfügung stehenden Bits auf „1“ gesetzt sind – also der höchstmögliche Pegel anliegt –, kann bei weiterer eingangsseitiger Pegelerhöhung ausgangsseitig kein höherer Pegel mehr erzeugt werden, das Signal wird hart beschnitten („Clipping“). Diesen höchsten Pegel bezeichnet man in der digitalen Übertragungstechnik als 0 dBfs (das „fs“ eigentlich tiefgestellt).
Es muß zur Vollaussteuerung nun ein Pegel festgelegt werden, der einerseits hoch genug sein muß, damit leise Stellen nicht gänzlich im Rauschen verschwinden; beliebig hoch darf er aber auch nicht sein, damit andererseits sich die (durchaus zulässigen, siehe Definition!) auftretenden Übersteuerungsspitzen nicht auf den Klang auswirken. Dieser Pegel wird als 0 dB (ohne weitere Buchstaben) bezeichnet. In der (deutschen) Tonstudiotechnik wird diesem Pegel eine absolute Spannung von 1,55 Veff (entsprechend +6 dBu, früher +6 dBm) zugeordnet. Um bei digitalen Geräten Übersteuerungsspitzen abfangen zu können, hat man einen sog. Headroom von 9 dB festgelegt, damit entsprechen 0 dB Vollaussteuerung einem Pegel von -9 dBfs.
Aussteuerung in der Praxis
Will man's richtig machen, kommt man nicht drum herum: Ein vernünftiger Pegelmesser muß her. In der Rundfunktechnik benutzt man die in der Definition angeführten Pegelmesser nach DIN 45 406. Diese Norm legt u.a. sowohl die Gestaltung der Skala (–50 bis +5 dB) als auch die elektrodynamischen Werte wie Integrations- und Rücklaufzeit fest. Letztere ist schnell abgehandelt: sie soll nicht zu klein sein, damit auch kurze Pegelspitzen deutlich angezeigt werden; die Norm schreibt hier einen Wert von 1,5 Sekunden für den Abfall von 0 auf –20 dB vor.
Die Integrationszeit (einfacher als „Anstiegszeit“ bezeichnet, „Trägheit“) ist einer genaueren Betrachtung wert: Aufgrund der Charakteristik analoger Geräte bestimmte man eine Integrationszeit von 10 ms; d.h. eine Pegelspitze von 10 ms Dauer wird mit nur 1 dB unter ihrem tatsächlichen Wert angezeigt; ein Spitze von 3 ms Dauer mit 4 dB unter ihrem eigentlichen Wert. Kürzere Pegelspitzen werden nicht berücksichtigt, da das menschliche Gehör(eben im analogen Falle) solche nicht zu erkennen vermag („langsamer Anstieg der Verzerrungen...“).
Anders in der digitalen Umgebung: Hier müssen auch kürzeste Übersteuerungen, da sofort hörbar, zuverlässig vermieden werden, also muß ein solches Gerät wesentlich schneller, „empfindlicher“, reagieren. Hier ist eine Integrationszeit von nur 1 ms üblich. Da bei normaler Modulation (also Sprache oder Musik, jedenfalls kein Dauerton) daher wesentlich „mehr“ angezeigt wird, bergen solche Geräte im Betrieb Tücken, die es zu kennen gilt. So besitzen solche Pegelmesser oft keinen „roten Bereich“, d.h. die Skala endet bei 0 dB(fs) – im Prinzip sinnvoll, mehr geht ja nicht, siehe oben. Man könnte nun eine rote Markierung zwischen –9 und 0 dB anbringen. Steuert man aber mit einem solchen Gerät nach den gleichen „optischen“ Gesichtspunkten wie mit einem DIN-Gerät aus, wird dann auch ein entsprechend niedrigerer Durchschnittspegel erzeugt, der Pegelmesser ist ja empfindlicher – von Vollaussteuerung kann also keine Rede mehr sein! Es ist damit bei üblichem Programmaterial (Sprache, Musik) also etwas höher auszusteuern; um wieviel genau läßt sich nicht festlegen, ein Richtwert ist 3 bis 5 dB.
Streng genommen ist der Pegel in digitaler Umgebung [DAT-Recorder, Digitalpult, Stream (!)...] also mit zwei Geräten gleichzeitig zu messen: Einerseits mit einem DIN-Gerät, Integrationszeit 10 ms, für die richtige Ausnutzung des Aussteuerungsbereiches (Rauschen auf der einen Seite, Verzerrungen auf der anderen); andererseits mit einem schnellen Gerät (1 ms Integrationszeit), um schädliche Pegelspitzen zu erkennen. Es ist auch denkbar, beide Anzeigen innerhalb eines einzigen Gerätes zu kombinieren – so etwas gibt es, das 478 von DK-Technologies (früher: NTP). Andere Geräte sind lediglich umschaltbar, daß man sich für eine der beiden Betriebsarten entscheiden muß. Insbesondere die RTW-Geräte verwende ich ungern, da sie zwar eine Skala nach DIN 45 406 besitzen (roter Bereich zwischen 0 und +5 dB), jedoch mit schneller Integrationszeit messen – Pegel zwischen -4 und 0 dBfs werden also überhaupt nicht angezeigt.
Eine Normalisierung von Audiofiles auf –9 dBfs führt zum gleichen Dilemma wie die Aussteuerung mit einem schnellen Pegelmesser: Ist auch nur eine einzige Pegelspitze im Programm, wird der gesamte Rest im Pegel gesenkt – der Raum zwischen –9 und 0 dBfs würde praktisch verschenkt. Eine allgemeingültige Pegelreferenz für die Normalisierung anzugeben scheitert, da die auftretenden Pegelspitzen je nach Programmart völlig unterschiedlich sein können; bei totgemasterten Pophits beispielsweise treten sie überhaupt nicht auf.
Statt Spitzenspannungsmessern sind oft (insbesondere bei amerikanischen Geräten) auch die sogenannten VU-Meter in Gebrauch. Sie sollen statt des Pegels eine der Lautheit entsprechende Anzeige bieten – was nur unzureichend gelingt. Sie haben eine Integrationszeit von i.d.R. 300 ms (!). Damit Pegelspitzen trotzdem halbwegs angezeigt werden, besitzen sie einen Vorlauf, d.h. sie zeigen einen höheren als den tatsächlichen Pegel an. Bei Sprache und Musik wird dadurch in Verbindung mit den dynamischen Eigenschaften in etwa ein passender Pegel angezeigt. Zum sensiblen Aussteuern z.B. eines Bandgerätes oder gar digitalen Streams sind sie ungeeignet. (Auch eine möglicherweise zusätzlich vorhandene LED für Spitzenwertanzeige hilft in der Praxis nicht viel.)
„Künstlerische“ Aspekte
Die in der Definition angesprochenen künstlerischen Gesichtspunkte zielen auf einen ausgewogenen Lautheitseindruck. Die empfundene Lautstärke ist je nach Programmaterial unterschiedlich und vom Durchschnittspegel abhängig. (Pop-)Musik wird – bei gleichem Spitzenpegel! – als wesentlich lauter empfunden als z.B. Sprache. So gilt die Richtlinie (aus Vor-Optimod-Zeiten), daß bei gemischtem Programm aus Sprache und Unterhaltungsmusik, die Sprache voll ausgesteuert, die Musik aber nur mit –6 dB gefahren wird. (Im Gegensatz dazu wird klassische Musik voll, die Sprache nur mit –8 dB ausgesteuert.) Dies kann nur ein Richtwert sein. Insbesondere heute übliche Popmusik müßte noch niedriger gefahren werden, auch das Soundprocessing im Sendeweg hat einen großen, nicht meßbaren (!) Einfluß auf den Lautheitseindruck, insofern kann auf eine gehörmäßige Kontrolle der Aussteuerung nicht verzichtet werden!
Welches Gerät?
Das Nonplusultra ist das oben angesprochene DK 478, es gibt nichts besseres, natürlich zu entsprechend hohem Preis.
In preiswerten Pulten verbaute Anzeigen sind von eher zweifelhaftem Wert, die Auflösung (oft nur wenige LEDs), aber insbesondere auch die dynamischen Parameter betreffend. Die oft kaum vorhandene Rücklaufdämpfung führt zu wirrer, wenig sinnvoll ablesbarer Anzeige.
Meine Empfehlung für den Heimbereich wäre die Anschaffung eines analogen DIN-Gerätes (10 ms Integrationszeit), und die schnelle Anzeige dem Aufnahme- oder Streamprogramm im Rechner zu überlassen, sinnvoller vorheriger Pegelabgleich des Signalweges vorausgesetzt. RTW-Geräte bieten sich an, sie sind trotz meiner Bedenken – im analogen Bereich stellt sich das o.a. Problem ja nicht – natürlich ebenfalls brauchbar. Besonders zu erwähnen das 300DV, mit LED- statt Plasmaanzeige, neu zwar immer noch schweineteuer, aber trotzdem eines der günstigeren Geräte. Das PCM223 ist an anderer Stelle im Forum schon einmal beschrieben worden. Es besitzt zwar einen Korrelationsgradmesser, jedoch auch eine ähnlich nervige Doppelanzeige wie das RTW 11528G. Ich würde es nicht haben wollen.
Sehr sinnvoll ist ein gebrauchtes (aber unverbasteltes) NTP 177-400 (alternativ mit höherer Auflösung: 277-200) oder NTP 177-800; letzteres mit der gleichen 100stelligen Anzeige, aber etwas einfacher ausgestattet. Betrieben werden sie mit 24 V DC; ein stabilisiertes Steckernetzgerät vom großen "C" reicht völlig. Darauf achten, daß der 23polige Tuchel-Steckverbinder mitgeliefert wird; das 177-800 braucht den aber nicht (!), sondern nur einen Platinensteckverbinder mit 3,96 mm Rastermaß.
Gruß TSD
Was mag das nun heißen?
Es wird unterschieden zwischen übertragungstechnisch und künstlerisch. Ersteres bedeutet hier die richtige Einordnung des Nutzsignals zwischen der unteren und oberen technischen Aussteuerungsgrenze. Die untere Grenze stellt z.B. Bandrauschen dar – leisere Signale gehen darin unter – oder die Auflösungsgrenze des D/A-Wandlers: Im Bereich sehr kleiner Signale ist einfach das Raster zu grob, um sie noch sauber abbilden zu können; man denke an den Sprung von Signal 0000.0000.0000.0001 (beinahe absolute Stille im 16-Bit-Wort) auf 0000.0000.0000.0010, ein Unterschied von 100% – damit läßt sich kein feines (Sinus-)signal mehr sauber abbilden („Quantisierungsrauschen“).
Bei der oberen Aussteuerungsgrenze handelt es sich um (nichtlineare) Verzerrungen, die durch Sättigung entstehen. Hier muß grundsätzlich zwischen analoger und digitaler Signalverarbeitung unterschieden werden: Während im analogen Fall die Verzerrungen mit zunehmendem Pegel nur mählich zunehmen, setzen sie bei digitaler Signalverarbeitung bei Übersteuerung schlagartig ein. Warum? Wenn im digitalen System alle zur Verfügung stehenden Bits auf „1“ gesetzt sind – also der höchstmögliche Pegel anliegt –, kann bei weiterer eingangsseitiger Pegelerhöhung ausgangsseitig kein höherer Pegel mehr erzeugt werden, das Signal wird hart beschnitten („Clipping“). Diesen höchsten Pegel bezeichnet man in der digitalen Übertragungstechnik als 0 dBfs (das „fs“ eigentlich tiefgestellt).
Es muß zur Vollaussteuerung nun ein Pegel festgelegt werden, der einerseits hoch genug sein muß, damit leise Stellen nicht gänzlich im Rauschen verschwinden; beliebig hoch darf er aber auch nicht sein, damit andererseits sich die (durchaus zulässigen, siehe Definition!) auftretenden Übersteuerungsspitzen nicht auf den Klang auswirken. Dieser Pegel wird als 0 dB (ohne weitere Buchstaben) bezeichnet. In der (deutschen) Tonstudiotechnik wird diesem Pegel eine absolute Spannung von 1,55 Veff (entsprechend +6 dBu, früher +6 dBm) zugeordnet. Um bei digitalen Geräten Übersteuerungsspitzen abfangen zu können, hat man einen sog. Headroom von 9 dB festgelegt, damit entsprechen 0 dB Vollaussteuerung einem Pegel von -9 dBfs.
Aussteuerung in der Praxis
Will man's richtig machen, kommt man nicht drum herum: Ein vernünftiger Pegelmesser muß her. In der Rundfunktechnik benutzt man die in der Definition angeführten Pegelmesser nach DIN 45 406. Diese Norm legt u.a. sowohl die Gestaltung der Skala (–50 bis +5 dB) als auch die elektrodynamischen Werte wie Integrations- und Rücklaufzeit fest. Letztere ist schnell abgehandelt: sie soll nicht zu klein sein, damit auch kurze Pegelspitzen deutlich angezeigt werden; die Norm schreibt hier einen Wert von 1,5 Sekunden für den Abfall von 0 auf –20 dB vor.
Die Integrationszeit (einfacher als „Anstiegszeit“ bezeichnet, „Trägheit“) ist einer genaueren Betrachtung wert: Aufgrund der Charakteristik analoger Geräte bestimmte man eine Integrationszeit von 10 ms; d.h. eine Pegelspitze von 10 ms Dauer wird mit nur 1 dB unter ihrem tatsächlichen Wert angezeigt; ein Spitze von 3 ms Dauer mit 4 dB unter ihrem eigentlichen Wert. Kürzere Pegelspitzen werden nicht berücksichtigt, da das menschliche Gehör(eben im analogen Falle) solche nicht zu erkennen vermag („langsamer Anstieg der Verzerrungen...“).
Anders in der digitalen Umgebung: Hier müssen auch kürzeste Übersteuerungen, da sofort hörbar, zuverlässig vermieden werden, also muß ein solches Gerät wesentlich schneller, „empfindlicher“, reagieren. Hier ist eine Integrationszeit von nur 1 ms üblich. Da bei normaler Modulation (also Sprache oder Musik, jedenfalls kein Dauerton) daher wesentlich „mehr“ angezeigt wird, bergen solche Geräte im Betrieb Tücken, die es zu kennen gilt. So besitzen solche Pegelmesser oft keinen „roten Bereich“, d.h. die Skala endet bei 0 dB(fs) – im Prinzip sinnvoll, mehr geht ja nicht, siehe oben. Man könnte nun eine rote Markierung zwischen –9 und 0 dB anbringen. Steuert man aber mit einem solchen Gerät nach den gleichen „optischen“ Gesichtspunkten wie mit einem DIN-Gerät aus, wird dann auch ein entsprechend niedrigerer Durchschnittspegel erzeugt, der Pegelmesser ist ja empfindlicher – von Vollaussteuerung kann also keine Rede mehr sein! Es ist damit bei üblichem Programmaterial (Sprache, Musik) also etwas höher auszusteuern; um wieviel genau läßt sich nicht festlegen, ein Richtwert ist 3 bis 5 dB.
Streng genommen ist der Pegel in digitaler Umgebung [DAT-Recorder, Digitalpult, Stream (!)...] also mit zwei Geräten gleichzeitig zu messen: Einerseits mit einem DIN-Gerät, Integrationszeit 10 ms, für die richtige Ausnutzung des Aussteuerungsbereiches (Rauschen auf der einen Seite, Verzerrungen auf der anderen); andererseits mit einem schnellen Gerät (1 ms Integrationszeit), um schädliche Pegelspitzen zu erkennen. Es ist auch denkbar, beide Anzeigen innerhalb eines einzigen Gerätes zu kombinieren – so etwas gibt es, das 478 von DK-Technologies (früher: NTP). Andere Geräte sind lediglich umschaltbar, daß man sich für eine der beiden Betriebsarten entscheiden muß. Insbesondere die RTW-Geräte verwende ich ungern, da sie zwar eine Skala nach DIN 45 406 besitzen (roter Bereich zwischen 0 und +5 dB), jedoch mit schneller Integrationszeit messen – Pegel zwischen -4 und 0 dBfs werden also überhaupt nicht angezeigt.
Eine Normalisierung von Audiofiles auf –9 dBfs führt zum gleichen Dilemma wie die Aussteuerung mit einem schnellen Pegelmesser: Ist auch nur eine einzige Pegelspitze im Programm, wird der gesamte Rest im Pegel gesenkt – der Raum zwischen –9 und 0 dBfs würde praktisch verschenkt. Eine allgemeingültige Pegelreferenz für die Normalisierung anzugeben scheitert, da die auftretenden Pegelspitzen je nach Programmart völlig unterschiedlich sein können; bei totgemasterten Pophits beispielsweise treten sie überhaupt nicht auf.
Statt Spitzenspannungsmessern sind oft (insbesondere bei amerikanischen Geräten) auch die sogenannten VU-Meter in Gebrauch. Sie sollen statt des Pegels eine der Lautheit entsprechende Anzeige bieten – was nur unzureichend gelingt. Sie haben eine Integrationszeit von i.d.R. 300 ms (!). Damit Pegelspitzen trotzdem halbwegs angezeigt werden, besitzen sie einen Vorlauf, d.h. sie zeigen einen höheren als den tatsächlichen Pegel an. Bei Sprache und Musik wird dadurch in Verbindung mit den dynamischen Eigenschaften in etwa ein passender Pegel angezeigt. Zum sensiblen Aussteuern z.B. eines Bandgerätes oder gar digitalen Streams sind sie ungeeignet. (Auch eine möglicherweise zusätzlich vorhandene LED für Spitzenwertanzeige hilft in der Praxis nicht viel.)
„Künstlerische“ Aspekte
Die in der Definition angesprochenen künstlerischen Gesichtspunkte zielen auf einen ausgewogenen Lautheitseindruck. Die empfundene Lautstärke ist je nach Programmaterial unterschiedlich und vom Durchschnittspegel abhängig. (Pop-)Musik wird – bei gleichem Spitzenpegel! – als wesentlich lauter empfunden als z.B. Sprache. So gilt die Richtlinie (aus Vor-Optimod-Zeiten), daß bei gemischtem Programm aus Sprache und Unterhaltungsmusik, die Sprache voll ausgesteuert, die Musik aber nur mit –6 dB gefahren wird. (Im Gegensatz dazu wird klassische Musik voll, die Sprache nur mit –8 dB ausgesteuert.) Dies kann nur ein Richtwert sein. Insbesondere heute übliche Popmusik müßte noch niedriger gefahren werden, auch das Soundprocessing im Sendeweg hat einen großen, nicht meßbaren (!) Einfluß auf den Lautheitseindruck, insofern kann auf eine gehörmäßige Kontrolle der Aussteuerung nicht verzichtet werden!
Welches Gerät?
Das Nonplusultra ist das oben angesprochene DK 478, es gibt nichts besseres, natürlich zu entsprechend hohem Preis.
In preiswerten Pulten verbaute Anzeigen sind von eher zweifelhaftem Wert, die Auflösung (oft nur wenige LEDs), aber insbesondere auch die dynamischen Parameter betreffend. Die oft kaum vorhandene Rücklaufdämpfung führt zu wirrer, wenig sinnvoll ablesbarer Anzeige.
Meine Empfehlung für den Heimbereich wäre die Anschaffung eines analogen DIN-Gerätes (10 ms Integrationszeit), und die schnelle Anzeige dem Aufnahme- oder Streamprogramm im Rechner zu überlassen, sinnvoller vorheriger Pegelabgleich des Signalweges vorausgesetzt. RTW-Geräte bieten sich an, sie sind trotz meiner Bedenken – im analogen Bereich stellt sich das o.a. Problem ja nicht – natürlich ebenfalls brauchbar. Besonders zu erwähnen das 300DV, mit LED- statt Plasmaanzeige, neu zwar immer noch schweineteuer, aber trotzdem eines der günstigeren Geräte. Das PCM223 ist an anderer Stelle im Forum schon einmal beschrieben worden. Es besitzt zwar einen Korrelationsgradmesser, jedoch auch eine ähnlich nervige Doppelanzeige wie das RTW 11528G. Ich würde es nicht haben wollen.
Sehr sinnvoll ist ein gebrauchtes (aber unverbasteltes) NTP 177-400 (alternativ mit höherer Auflösung: 277-200) oder NTP 177-800; letzteres mit der gleichen 100stelligen Anzeige, aber etwas einfacher ausgestattet. Betrieben werden sie mit 24 V DC; ein stabilisiertes Steckernetzgerät vom großen "C" reicht völlig. Darauf achten, daß der 23polige Tuchel-Steckverbinder mitgeliefert wird; das 177-800 braucht den aber nicht (!), sondern nur einen Platinensteckverbinder mit 3,96 mm Rastermaß.
Gruß TSD
