Liste von Audio-Fachbegriffen

Gegenstand und Grundbegriffe

Das Glossar sammelt Fachbegriffe aus Tontechnik, Tonstudiotechnik und Elektroakustik. Tontechnik umfasst Geräte und Verfahren zur Umwandlung, Bearbeitung, Aufzeichnung, Speicherung und Wiedergabe von Schall. Allgemeine Begriffe aus Akustik, Physik, Elektrotechnik, Informatik, Musiktheorie und Instrumentenkunde sind nur einbezogen, soweit sie für diese Bereiche wichtig sind.

Schall breitet sich als Welle in einem elastischen Medium wie Luft aus. Der Schalldruck ist dabei die wichtigste Schallfeldgröße; der Schalldruckpegel, oft SPL genannt, beschreibt die Stärke eines Schallereignisses logarithmisch. Schallgeschwindigkeit bezeichnet die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle, Schallschnelle dagegen die Wechselgeschwindigkeit der Luftteilchen um ihre Ruhelage. Die Schallkennimpedanz ist das Verhältnis von Schalldruck zu Schallschnelle und hat die SI-Einheit Ns/m³.

Ein Audiosignal oder Tonsignal ist ein elektrisches Signal, das akustische Informationen transportiert. Ein Analogsignal verläuft stufenlos und unterbrechungsfrei. Digitalaudio besteht aus digitalisierten Audiosignalen. Ein Mikrofon wandelt Luftschall in elektrische Spannungsänderungen um; ein Lautsprecher wandelt tonfrequente elektrische Signale von ungefähr 20 bis 20.000 Hz in mechanische Schwingungen. Audioverstärker verstärken Wechselspannungen im hörbaren Niederfrequenzbereich in der Regel von 20 Hz bis 20 kHz.

Digitalisierung, Pegel und Signalqualität

Bei der Digitalisierung wird ein kontinuierliches Signal regelmäßig abgetastet. Die Abtastfrequenz oder Samplingrate gibt die Zahl der Abtastungen pro Zeit an; die Samplingtiefe oder Bittiefe nennt die Zahl der Bits pro Abtastwert. Bei einer Audio-CD werden pro Sekunde 44.100 Amplitudenwerte abgetastet. Eine zu niedrige Abtastrate verursacht Aliasing, also Spiegelverzerrungen. Oversampling verwendet eine höhere Abtastrate, als zur Darstellung der Signalbandbreite nötig wäre. Quantisierungsrauschen entsteht durch die Einteilung in diskrete Werte; Dithering kann die Wirkung von Quantisierungsfehlern abmildern. Jitter bezeichnet Schwankungen des Übertragungstakts, die Wordclock den Basistakt digitaler Audiotechnik.

AD-Wandler setzen analoge in digitale, DA-Wandler digitale in analoge Audiosignale um. Digitale Schnittstellen sind beispielsweise AES/EBU und S/PDIF; AES42 dient dem Anschluss digitaler Mikrofone. Die Bitrate wird in Bit pro Sekunde gemessen. MP3 komprimiert Audiodaten verlustbehaftet, Meridian Lossless Packing dagegen verlustfrei.

Ein Pegel ist eine logarithmische Größe. Bel ist eine Hilfsmaßeinheit, meist wird das Dezibel verwendet: 1 dB entspricht 1/10 Bel. Bei dBu kann 0 dBu = 775 mV effektiv als Bezugspegel dienen. dBFS bedeutet „Dezibel full scale“ und bezeichnet eine absolute logarithmische Skala in digitalen Systemen. Vollaussteuerung ist der größte noch unverzerrt übertragbare Pegel; Headroom oder Aussteuerungsreserve ist der Abstand zwischen Nennpegel und technischem Maximalpegel. Übersteuern bedeutet, dass ein Eingangssignal außerhalb des erlaubten Bereichs liegt.

Der Dynamikumfang ist der in dB angegebene nutzbare Pegelbereich eines Systems. Das Signal-Rausch-Verhältnis vergleicht Nutzsignal und Störsignal. Der Klirrfaktor misst unerwünschte nichtlineare Verzerrungen eines ursprünglich sinusförmigen Signals. Ein Crest-Faktor ist das Verhältnis von Scheitelwert zu Effektivwert und stets mindestens 1.

Aufnahme, Mikrofone und Stereofonie

Mikrofonierung ist die Auswahl und Aufstellung geeigneter Mikrofone für eine Aufnahmesituation. Dynamische Mikrofone wandeln Schalldruckimpulse induktiv in elektrische Spannungsimpulse um. Kondensatormikrofone nutzen Kapazitätsänderungen zwischen Membran und Gegenelektrode; Elektretmikrofone sind eine alternative Bauart. Richtcharakteristiken beschreiben die Empfindlichkeit nach Einfallsrichtung. Wichtige Formen sind Kugel, Niere, Superniere, Hyperniere und Acht. Richtmikrofone bevorzugen frontal eintreffenden Schall. Der Nahbesprechungseffekt ist die Überbetonung tiefer Frequenzen bei Druckgradienten-Richtmikrofonen nahe an der Schallquelle.

Stereofonie erzeugt mit mindestens zwei Lautsprechersignalen durch Pegeldifferenzen Δ L oder Laufzeitdifferenzen Δ t einen räumlichen Eindruck. Intensitätsstereofonie arbeitet mit Pegeldifferenzen, Laufzeitstereofonie oder AB-Stereofonie mit Laufzeitdifferenzen. Äquivalenzstereofonie kombiniert gleichsinnige, frequenzneutrale Interchannel-Pegeldifferenzen Δ L mit Interchannel-Laufzeitdifferenzen Δ t. Beispiele sind ORTF; XY gehört zur Intensitätsstereofonie. MS-Stereofonie kodiert nicht Links und Rechts, sondern Mitte M und Seite S. Binaurale Aufnahmen sollen über Kopfhörer eine genaue Richtungslokalisation erzeugen.

Die Mikrofonbasis ist der Abstand zweier Mikrofone; der Achsenwinkel ist der Gesamtwinkel zwischen ihren Hauptachsen. Die 3:1-Regel hilft bei der Mikrofonaufstellung, hörbare Kammfiltereffekte zu vermindern. Die Stereobasis ist der Abstand beziehungsweise Abbildungsbereich zwischen zwei Lautsprechern. Im Stereodreieck liegt der optimale Hörplatz im Sweet Spot. Eine Phantomschallquelle wird zwischen den tatsächlichen Lautsprechern wahrgenommen. 5.1 bezeichnet ein Mehrkanal-Tonsystem; Mehrkanalsysteme sollen einen möglichst realistischen Raumklang erzeugen.

Studioarbeit und Klangbearbeitung

Ein Tonstudio dient der Aufnahme und Bearbeitung von Schall. Im Aufnahmeraum entstehen die Signale; im Regieraum werden sie über Studiolautsprecher überwacht, beurteilt und bearbeitet. Das Mischpult führt mehrere Signale meist zu einer Stereosumme zusammen. Gain regelt die Eingangsverstärkung, Fader die Pegel, Panpots die Verteilung auf zwei Kanäle und Masterfader die Summenlautstärke. Subgruppen fassen Einzelspuren unabhängig vom Master zusammen. PFL hört ein Signal vor, AFL hinter dem Fader ab; Mute schaltet einen Kanal ab. Monitoring versorgt Künstler oder Techniker über Monitorlautsprecher oder In-Ear-Systeme mit einem passenden Kontrollsignal.

Eine Digital Audio Workstation ist ein computergestütztes System für Aufnahme, Musikproduktion, Abmischung und Mastering. Abmischung verbindet einzelne Tonspuren zu einer Einheit; Mastering ist die Endbearbeitung vor der Erstellung des Tonträgers. Beim Overdub wird einer bestehenden Aufnahme später eine neue zugemischt. Postproduktion umfasst die nachträgliche Bearbeitung.

Filter verändern Amplitude und Phase abhängig von der Frequenz. Ein Hochpass lässt Frequenzen oberhalb, ein Tiefpass Frequenzen unterhalb seiner Grenzfrequenz nahezu ungeschwächt passieren. Ein Bandpass lässt nur ein Frequenzband durch, eine Bandsperre schwächt eines ab. Ein Equalizer dient der Klanggestaltung und Entzerrung; beim parametrischen Filter sind Frequenz, Güte und Faktor einstellbar. Der Q-Faktor beschreibt unter anderem die Breite beziehungsweise Dämpfung eines bearbeiteten Frequenzbands.

Ein Kompressor verkleinert den Dynamikumfang, ein Limiter begrenzt die maximale Amplitude, ein Expander erweitert Pegelunterschiede und ein Gate unterdrückt leise Abschnitte. Threshold ist der Einsatzpunkt der Kompression; ungünstige Attack- und Releasezeiten können Pumping erzeugen. Delay erzeugt Laufzeitverzögerung, Hallgeräte künstlichen Nachhall, Pitch Shifter ändern die Tonhöhe ohne Änderung von Dauer oder Geschwindigkeit. Chorus, Flanger, Verzerrer, De-Esser, Auto-Tune und Aural Exciter sind weitere typische Werkzeuge.

Raumakustik und Wahrnehmung

Direktschall erreicht den Hörort zuerst; Raumschall ist bereits reflektierter Schall. Ein Diffusfeld ist ein von vielen Reflexionen geprägtes statistisches Schallfeld. Der Hallradius ist die Entfernung, bei der Direktschall- und Raumschallpegel im Diffusfeld gleich sind. Nachhall besteht aus kontinuierlichen Reflexionen, während ein Echo als getrenntes Hörereignis wahrgenommen wird. Die Nachhallzeit T60 beziehungsweise RT60 ist die Zeit, in der der Schalldruck nach dem Verstummen der Quelle auf ein Tausendstel seines Anfangswerts fällt. Frühe Reflexionen treffen unmittelbar nach dem Direktschall ein; die Anfangszeitlücke ITDG liegt zwischen Direktschall und erster Reflexion.

Absorption vermindert Schallenergie, Schalldämmung behindert die Ausbreitung von Körper- oder Luftschall. Stehende Wellen entstehen durch Überlagerung gegenläufiger Wellen gleicher Frequenz und Amplitude und sind für Studiobau und Raumkonzeption wichtig. Raummoden sind stationäre Eigenschaften solcher Wellen bei Eigenfrequenzen geschlossener Räume.

Psychoakustik untersucht den Zusammenhang zwischen objektivem Schallereignis und subjektivem Hörereignis. Lautheit bildet das menschliche Lautstärkeempfinden ab und wird in Sone angegeben; der Lautstärkepegel wird in Phon gemessen. Die Hörfläche umfasst den wahrnehmbaren Frequenz- und Pegelbereich. Laut Artikel entspricht dieser ungefähr Wellenlängen von 17 mm bis 21 m beziehungsweise Frequenzen von etwa 16 bis 20.000 Hz. Lokalisation ist das Erkennen von Richtung und Entfernung einer Schallquelle. Interaurale Laufzeit- und Pegeldifferenzen sowie die Filterwirkung von Kopf, Außenohr und Rumpf, beschrieben durch die HRTF, unterstützen das Richtungshören.

Der Präzedenz-Effekt besagt, dass bei gleichen, zeitversetzt aus verschiedenen Richtungen eintreffenden Signalen die Richtung des zuerst eintreffenden Signals wahrgenommen wird. Maskierung bedeutet, dass Frequenzanteile durch andere Geräusche schwächer wahrgenommen werden. Transparenz bezeichnet die Unterscheidbarkeit aufeinanderfolgender Töne und gleichzeitig gespielter Instrumente trotz Raumschall.

Verbindungen, Anpassung und typische Störungen

In der Ton- und HiFi-Technik werden Geräte durch Spannungsanpassung verbunden. Dafür muss die Ausgangsimpedanz Zi wesentlich kleiner als die Eingangsimpedanz Za sein, also Zi << Za. Dadurch beeinflussen Änderungen der Last die Ausgangsspannung kaum. Impedanz ist der Wechselstromwiderstand. Symmetrische Signalübertragung vermindert Störeinflüsse; DI-Boxen und Baluns können zwischen symmetrischen und asymmetrischen Signalen umsetzen. Phantomspeisung versorgt Mikrofone über die Signalleitungen.

XLR ist ein Standard professioneller Studio- und Beschallungstechnik. Klinkenstecker sind häufig als 6,3-mm-Ausführung vorhanden, Cinch dient verbreitet der asymmetrischen Übertragung. Line-In ist ein Hochpegeleingang mit einer Eingangsimpedanz von mindestens 10 kOhm. AUX-Eingänge sind ebenfalls Hochpegeleingänge; Phono-Eingänge sind wegen des niedrigeren Plattenspielerpegels keine AUX-Eingänge. Eine Patchbay erleichtert veränderliche Verbindungen mit kurzen Patchkabeln, ein Multicore bündelt mehrere Signalleitungen.

Typische Störungen sind Netzbrummen von 50 bis 60 Hz, Brummschleifen durch geschlossene Masseverbindungen, Übersprechen zwischen eigentlich unabhängigen Kanälen und akustische Rückkopplung zwischen Mikrofon und Lautsprecher. Ein DC-Offset ist ein unerwünschter Gleichspannungsanteil. Phasenverschiebungen können bei der Überlagerung gleicher Frequenzen Verstärkung oder Dämpfung verursachen; Verpolung wird dabei oft ungenau als „Phasendreher“ bezeichnet. Bypass führt ein Signal unverändert an einer Klangbearbeitung vorbei.