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Freitag, 30. November 2018, 18:05

Testsignale zur Prüfung analoger Aussteuerungsmesser

Moin,

für diejenigen unter euch, die schon immer mal die Eigenschaften ihrer Aussteuerungsmesser genauer kennenlernen wollten, habe ich in den vergangenen Tagen eine Reihe von Testsignalen hergestellt.

In dieser downloadbaren zip-Datei findet ihr eine pdf "Aussteuerungsmesser Prüfsignale", in der soweit alles Nötige erklärt wird, wie ich hoffe. Damit knüpfe ich an eine Testsignalreihe an, die Hajo Röhrs (aka phonomax) schon einmal vor Jahren produziert hatte.

Zusätzlich habe ich einige Beiträge aus der Standardliteratur über die Eigenschaften unterschiedlicher Aussteuerungsmesser zusammengetragen, wobei ich besonderes Gewicht gelegt habe auf die am meisten verbreiteten Werkzeuge in der analogen Aussteuerungswelt: das "Quasi Peak Programme Meter" (auch QPPM genannt und historisch zuerst in DIN 45406 spezifiziert), und das VU Meter ("Standard Volume Indicator") nach ASA-Definition.

Mit den Testsignalen habe ich mich auf international vereinbarte Prüfverfahren beschränkt, da sonst die Variationen ins nahezu Uferlose anwachsen würden.

Beim Wiedergeben bitte behutsam mit dem Lautstärkereger umgehen, es sind 5 und 10 kHz mit -1 dBFS, was für Ohren und Hochtöner kein ungetrübtes Vergnügen bilden muss.

Ansonsten viel Spaß und neue Erkenntnisse beim Ausprobieren! Bei evtl. Fragen, oder falls ihr ein spezielles Testsignal vermissen solltet: nur zu, ich kann sonst nicht wissen, ob ich mich vollständig und verständlich ausdrücke, irgendwas habe ich fast immer vergessen :whistling:

Grüße, Peter

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2

Samstag, 1. Dezember 2018, 00:15

Vielen Dank für diese interessanten Infos und natürlich auch für die Testsignale.
Dazu brennt mir natürlich sofort die Frage eines Unwissenden auf der Zunge und die bezieht sich auf den Umpolfehler. Wenn ich es recht verstehe, dann sollte die Anzeige möglichst wenig auf eine Verschiebung der 0-Linie im Signal reagieren bzw. positive und negative Halbwellen nicht bevorzugt bewerten. Hat so ein eventueller Umpolfehler praktische Relevanz? In einem Musiksignal, dem kein Gleichspannungsanteil beigemischt ist, mittelt sich übereine Zeit, die länger als die Periodenzeit der untersten Frequenz ist, ohnehin die Spannung auf 0 aus. Wann kann so ein Umpolfehler die Ablesung der VU-Werte daher beeinflussen?
Viele Grüße
Lukas

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3

Samstag, 1. Dezember 2018, 00:25

Danke für die Frage!

Mit dem Umpolfehlertest lässt sich analysieren, ob beim VU-Meter Prüfling tatsächlich eine Vollweggleichrichtung vorhanden ist, wie sie IEC 268-10 zwingend vorschreibt.

Es gibt in der Tat Wellenformen, deren Spitzenwerte über längere Zeit unsymmetrisch zur Nulllinie liegen können, obgleich sich die "Flächen unter den Kurven" jeweils zu Null addieren.

Grüße, Peter

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4

Samstag, 1. Dezember 2018, 01:27

Es gibt in der Tat Wellenformen, deren Spitzenwerte über längere Zeit unsymmetrisch zur Nulllinie liegen

Die sind auch garnicht selten, sondern eher typisch für "impulsive" Signale, die auch häufig in Sprache vorkommen und natürlich zB in Schlagzeug-Kicks. Deshalb kann man bei aufgenommener Sprache an der Unsymmetrie der Peaks erkennen, wie das Mikrofon gepolt war, bzw. ob zwei gleich gepolt waren.
Manche einfache Gleichrichterschaltungen vor Anzeige-Instrumenten sind nur Einweggleichrichter, manche bilden das Spitze-Spitze-Signal ab. Beides kann in solchen Fällen zur Übersteuerung der Signalspitzen führen.

MfG Kai

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5

Samstag, 1. Dezember 2018, 09:21

[Wellenformen, deren Spitzenwerte unsymmetrisch zur Nulllinie liegen] sind auch gar nicht selten, sondern eher typisch für "impulsive" Signale, die auch häufig in Sprache vorkommen und natürlich z.B. in Schlagzeug-Kicks.

Mit VU Metern kommt bei impulshaften Signalen natürlich noch strafverschärfend hinzu, dass sie viel zu langsam anzeigen, wie sich leicht an den Testsignalen nachweisen lässt, bei denen ein QPPM per definitionem noch Vollpegel anzeigen soll (bis zu 10 ms). Und gerade Sprache, "knackige" Schlagzeugimpulse, Händeklatschen etc. enthalten oft verblüffend kurze und laute Impulsanteile, die auch vom menschlichen Gehör nicht so laut wahrgenommen werden, wie es ihrem tatsächlichen Schalldruck entspricht. (Nicht zufällig wurden für QPPMs ja schon früh die 10 ms Ansprechzeit genormt, nachdem sich bei Forschungen herausgestellt hatte, dass Magnetbandverzerrungen mit kürzerer Dauer vom menschlichen Gehör kaum noch wahrgenommen werden.)

Wenn dann noch bei der Signalauskopplung für das VU Meter die Aufnahmeentzerrung unberücksichtigt bleibt, kann es vor allem bei NAB Entzerrung recht kritisch werden, wenn deren Tiefenanhebung für frühzeitige Übersteuerung des Magnetbands sorgt, was das VU Meter aber nicht "mitbekommt".

Unsymmetrien bei Signalspitzen können aber auch in quasistationären Signalen (in der Literatur findet sich auch der Ausdruck "eingeschwungener Zustand") auftreten, und zwar wenn bestimmte Kombinationen von Amplitude und Phasenlage geradzahliger Harmonischer vorliegen. Das ist zum Beispiel bei Posaunen ab forte aufwärts der Fall.

Vor Jahren habe ich experimentehalber solche Signalformen synthetisch erzeugt, indem ich k2 (und etwas k4) mit jeweils verschobenen Phasenlagen hinzufügte. Die Unsymmetrie der Spitzen konnte dabei etwa so groß werden wie bei meinem Prüfsignal für den Umpoltest (12 dB).

Leider habe ich die so erzeugten Signalkurven von damals nicht mehr, es genügt aber vielleicht auch der Hinweis, dass eine HF-Vormagnetisierung mit geradzahligen Harmonischen bekanntermaßen eine Gleichfeldmagnetisierung auf dem Band hinterlässt, die ein erhöhtes Bandrauschen (Gleichfeldrauschen) plus quadratische Verzerrungen des Nutzsignals bewirkt.

Grüße, Peter

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Samstag, 1. Dezember 2018, 11:00

Diese Wellenformen entstehen "von allein" , wenn man zB einen sinus über eine Kennlinie schickt, die für negative Signale flacher verläuft als für positive, wie es für die meisten einfachen unlinearisierten Verstârkerstufen typisch ist. Das sind zB Kennlinien mit quadratischem Anteil (beliebt bei High End Röhrenfreunden :D ) oder schlimmer. Der positive Spitzenwert ist dann natürlich periodisch größer als der negative. Vermieden wird das mit Differenzverstärkern. Deren Kennlinien sind antisymmetrisch, haben also im Idealfall nur ungerade Anteile und dadurch hâtte der verzerrte Sinus am Ausgang gleich große negative und positive Spitzenwerte.
In der Musik-Elektronik, insbesondere Gitarren-Effektgeräten, werden diverse Verzerrer benutzt, die quadratische bzw geradzahlige und andere Verzerrungen erzeugen, damit der Klang der schwingenden Saite interessanter wird. Nachzulesen zB in einem gerade im Zeitschriftenhandel ausliegenden Kleinfinger-dicken Sonderheft über Jimi H.

MfG Kai

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Samstag, 1. Dezember 2018, 11:39

Deren Kennlinien sind antisymmetrisch, haben also im Idealfall nur ungerade Anteile und dadurch hâtte der verzerrte Sinus am Ausgang gleich große negative und positive Spitzenwerte.

Und dies unabhängig von der Phasenlage der entstehenden Verzerrungsprodukte (Obertöne).

Dieses Grundprinzip war eins der ersten, die ich vor vierzig Jahren im Studienfach "Nachrichtenübertragungstechnik" im Zusammenhang mit Kennlinien – und später noch mehrfach (z. B. bei der Berechnung von Filter-Grundgliedern, der Fourier-Analyse und der Laplace-Transformation) – verinnerlichen durfte.

Grüße, Peter