Tonaufnahme

Die Tonaufnahme ist der Prozess der eine permanente Aufzeichnung zu halten ihr später zum Zuhören.

Das Ziel, ein zuverlässiges Klanggedächtnis zu bewahren, gehört zur Geschichte der Lautschriftkulturen , die in Europa mit den Notationen der Musikschrift verfeinert wurden . Die Industriegesellschaft hat aus dem letzten Viertel der entwickelten XIX - ten  Jahrhundert mechanische Mittel , es zu erreichen. Bis zu diesem Moment konnten wir nur schriftlich die Interpretation festhalten , die eine Person aus dem Klang machte.

Die Telefon , Radio , Fernsehen und Film - Industrie haben viele verschiedene Aufzeichnungsverfahren, die alle auf die Umwandlung der Ton aufgenommen von einem verwendeten Mikrofon in ein elektrisches Signal um .

Die Fähigkeit , Tonaufnahmen schnell zu reproduzieren und hat kostengünstig die erstellte Tonträgerindustrie , in erster Linie für die Produktion und den Verkauf von Musikaufnahmen .

Analyse

Die Tonaufnahme hat drei grundlegende Phasen:

  1. Capture: ein oder mehrere Wandler , die auf der Bühne installiert sind, wandeln die Schallwellen in ein Signal um;
  2. Verarbeitung: eine Signalverarbeitungsvorrichtung passt das Signal an und bereitet es auf;
  3. Aufzeichnung: ein oder mehrere Wandler wandeln das Signal in eine materielle, stabile Form um.

Es kann eine Reproduktionsphase dieser materiellen Form hinzugefügt werden, um eine Diffusion ohne weitere Zwischenphasen zu ermöglichen.

Die Erfassung erfolgt heute universell mittels Mikrofonen, die die Schallwellen in ein analoges elektrisches Signal umwandeln .

Die Signalverarbeitung kann ihn in einen digitalen Datenstrom umwandeln . Es beinhaltet zumindest das Festlegen von Beginn und Ende der Aufnahme, und in der Regel Verstärkung mit Pegel- und Klangregelung ( Equalizer ), Dynamik ( Kompressor ), Mischen verschiedener Signale ( Mixing ). Es passt sich dem für die Aufnahme gewählten Medium an.

Das Signal kann in mechanischer, magnetischer, optischer, elektronischer Form aufgezeichnet werden. An dieser Stelle könnte es analog oder digital sein; aber nicht alle Kombinationen wurden ausgenutzt.

Aufnahmemedien
Analog Digital
Mechanisch Schallplatte nicht realisiert
Magnetisch Magnetband Magnetband, eine Computerfestplatte
Optisch Klang des Kinos optischer Kinoton, CD
Elektronisch nicht realisiert Flash-Speicher

Das aufgenommene Medium wird auch „Tonaufnahme“ genannt. Die Produktion einer Aufnahme umfasst heute meist eine erste Phase, die Produktion , in der Aufnahmen auf einem Arbeitsmedium gemacht werden, und eine zweite Phase, die Postproduktion , in der die Aufnahmen zusammengestellt und gemischt werden, um ein Produkt bereitzustellen die dann auf ein Diffusionsmedium übertragen wird.

Umgekehrt finden wir bei der Restitution:

Prozesshistorie

Audiodatei
Bei Mondschein, 1860
Schwierigkeiten beim Umgang mit diesen Medien?

Seit den Anfängen der Tonaufnahme wurden zwei Techniken verwendet:

Mechanische Aufnahme

Die mechanische Aufnahme war die erste Form der Tonaufnahme und auch die einfachste.

Der Franzose Édouard-Léon Scott de Martinville erfand das erste Gerät, mit dem man Ton aufnehmen kann, ohne ihn reproduzieren zu können. 1857 meldete er ein Patent unter dem Namen Phonautograph an . Das Gerät besteht aus einem Horn, das mit einer Membran verbunden ist, die die akustischen Schwingungen sammelt, die auf einen Stift übertragen werden, der sie auf ein mit Ruß beschichtetes Papier aufzeichnet, das um einen rotierenden Zylinder gewickelt ist. Wir sehen die gewundenen Linien, die den Klang darstellen. Forschern der Indiana University ist es 2008 gelungen, den Klang von Papieraufnahmen zu reproduzieren, die 1860 gemacht und bei der Akademie der Wissenschaften hinterlegt wurden . Die Computeranalyse der Spuren der ersten Kopien lässt eine Stimme entstehen, die die von Martinville selbst wäre, die Au clair de la lune singt .

Der Amerikaner Thomas Edison meldete 1877 das Patent für seinen Phonographen an , das erste Gerät, das Ton aufnehmen und wiedergeben konnte. Wie bei Martinvilles Maschine, die Edison nicht kannte , überträgt eine Membran, hier aus Glimmer , Schallschwingungen auf einen Stift. Diese ritzt diese Schwingungen direkt auf einem Zinn Zylinder . Umgekehrt bringt der Durchgang der Nadel über die während der Aufnahme eingravierte Rille die Membran zum Schwingen, wodurch der aufgenommene Ton schwach hörbar wird. Die erste reproduzierbare Aufnahme stammt aus dem Jahr 1878.

Der Deutsche Émile Berliner entwickelte zwischen 1886 und 1889 sein Grammophon . Es behält das Prinzip eines Meißels bei , der unter der Wirkung einer von der Schallwelle angetriebenen Membran vibriert und eine Nut graviert. Aber es druckt den Ton auf eine Schallplatte, und der Meißel bewegt sich seitwärts, nicht in der Tiefe wie bei Edison.

Die Berliner Schallplatte hatte den Vorteil der einfachen Aufbewahrung und vor allem der Möglichkeit der Massenvervielfältigung der auf den Markt gebrachten Aufnahmen. Der gewerbliche Registrierungsprozess gliederte sich in mindestens drei Phasen:

  1. Aufnahme auf einer mit Wachs bedeckten Scheibe;
  2. Transformation durch Galvanisieren des Originals in geprägtem Wachs in eine reliefierte Zinkmatrix;
  3. Pressen von Kopien aus der Matrize.

Für die vielen Serien wurden zusätzliche Zwischenprodukte hergestellt, um die Originalmatrize zu schonen.

Das 1899 von der Österreichischen Akademie der Wissenschaften geschaffene Phonogrammarchiv  (de) ist die älteste Archivsammlung der Welt, in der ursprünglich die Stimmen deutschsprachiger Dichter mit Phonographen aufgezeichnet wurden.

Elektrische Aufnahme und Wiedergabe

Kurz nach der Erfindung des Phonographen und des Grammophons implizierte die des Telefons die des Mikrofons und die daraus resultierende Möglichkeit, Schall in ein elektrisches Signal umzuwandeln und zu transportieren.

Mechanische Unterstützung

Die elektrische Tonaufnahme wurde zunächst mit der Technik der mechanischen Aufnahme kombiniert; das vom Mikrofon kommende elektrische Signal betätigte dank eines Elektromagneten einen Meißel, der eine Scheibe gravierte, entweder mit Wachs bedeckt für die Aufnahmen, die für die kommerzielle Reproduktion bestimmt sind, oder mit Zelluloseacetat für die einzelnen Aufnahmen bedeckt.

Die ersten so hergestellten Scheiben mit einem Durchmesser von 24 oder 30  cm und einer Rotationsgeschwindigkeit von 78 Umdrehungen pro Minute blieben mit einer rein mechanischen Reproduktion kompatibel.

Elektrische Reproduktion

Die Verallgemeinerung von Elektrizität ermöglicht die Wiedergabe von Ton durch ein Verstärkersystem mit zwei Konsequenzen:

  1. Es ist nicht notwendig, durch die Bewegung der Nadel auf der Scheibe die nötige Energie aufzunehmen, um ein hörbares Geräusch zu erzeugen: Der Druck auf die Scheibe und damit deren Verschleiß werden reduziert. Es können weniger harte Materialien verwendet werden, die weniger Reibungsgeräusche erzeugen.
  2. Die Lautsprecher befinden sich nicht unbedingt in der Nähe der Leseplatte. Es können daher mehrere vorgesehen werden, um nicht nur einen Klang, sondern auch einen Klangraum zu rekonstruieren.

Die Tür steht nun offen für die LP- Platte ( 33 U / min und 45 U / min ) und Stereo .

Optische Medien

Die Filmindustrie entwickelte Ende der 1920er Jahre ein Verfahren zur optischen Aufzeichnung des Signals auf Kinofilmen, das die Möglichkeit eröffnete, Signale exakt zu synchronisieren und folglich beim Schnitt zusammenzusetzen , Mehrspuraufnahmen (gleichzeitige Signale aus mehreren auf mehreren Spuren des gleichen Trägers aufgenommene Mikrofone) zum Mischen ihrer Signale zum Mischpult .

Geräte, die nur Ton nach dem in Kinofilmen verwendeten Verfahren aufzeichnen, wurden zwischen den 1930er und 1940er Jahren hergestellt und verwendet: Das Verfahren der österreichischen Firma Selenophon verwendet das fotografische Verfahren des Kinos, es wurde oft dem mechanischen Recorder von Philips-Miller (1936) vorgezogen, wo ein Stift ätzt die transparente Spur mit variabler Breite auf schwarzen Film, der nicht weiter entwickelt werden muss.

Die 1978 auf den Markt gebrachte LaserDisc gibt Bilder und Ton, die in analoger Form gespeichert sind, über ein optisches System wieder.

Optisches Aufzeichnen und Wiedergeben kombiniert mit digitalen Technologien der Compact Disc , die 1979 erfunden und ab 1982 produziert wurde.

Magnethalter

 Bereits 1898 hatte Valdemar Poulsen in Dänemark seinen Magnetdrahtschreiber namens "  Telegraphone " patentieren lassen ; er zeigte seine Erfindung 1900 auf der Weltausstellung in Paris. Sein Patent lief jedoch ab, bevor die Erfindung eine kommerzielle Verbreitung fand.

In den 1930er Jahren entwickelten die deutschen Firmen AEG und Telefunken mit der Erfindung der Hochfrequenz-Vormagnetisierung im Jahr 1941 ein Magnetbandgerät , ein viel leichteres und kostengünstigeres Verfahren, dessen Leistung bald die der Plattenaufzeichnung und die der optischen Aufzeichnung übertraf. Am Ende des Zweiten Weltkriegs hatte die magnetische Aufzeichnung in professionellen Anwendungen Vorrang vor anderen Verfahren.

In den 1960er Jahren verbreitete die Einführung der Audiokassette, zunächst für ein Diktiergerät , das Verfahren. Es macht die Aufzeichnung der Öffentlichkeit zugänglich.

Die Einführung des Walkman im Jahr 1979 durch Sony , dem ersten Walkman , der es ermöglicht, an allen Orten auf Kassette aufgenommene Musik individuell anzuhören, beschleunigt die Entwicklung der Audiokassette.

Die Verwendung der Kassette als Medium für Musik profitiert von vielen qualitativen Verbesserungen des Magnetbandes. Ferromagnetisches Oxid wird durch Chrombioxid, Ferrochrom, Kobalt bis hin zu reinem Metall ersetzt, um die technischen Eigenschaften auf Kosten einer Umwandlung von Aufzeichnungsgeräten zu verbessern, von denen es schnell Versionen gibt Band. Die Mechanik dieses Bandes wurde ebenfalls untersucht, um eine sanfte und leise Bewegung des Bandes zu ermöglichen. Dolby- Rauschunterdrückungsschaltungen haben seit ihrer Erfindung die meisten Tonbandgeräte und Musik-Kassetten- Player ausgestattet . Die effizientesten Tonbandgeräte der letzten Generation hatte also Dolby A, Dolby B, Dolby C, Dolby S, Dolby HX-Pro sowie weitere spezifische Höhen Verarbeitungsschaltungen (deren Wiedergabe ist der Schwachpunkt der immer musicassette wegen seiner Laufgeschwindigkeit achtmal langsamer als die der besten professionellen Tonbandgeräte).

Digitale / IT-Unterstützung

Mitte der 1970er Jahre wurde die digitale Stereoaufzeichnung verfügbar . Diese wird zunächst nur von professionellen Studios genutzt . 1979 bot Sony ein Gerät an, das digitales Audio auf Videokassetten mit rotierenden Köpfen aufzeichnen konnte (PCM-1600). Dieses Format nutzt die Vorteile der Videobandbreite das Aufteilen des digitalen Audiostroms in Segmente, die einem Videobild entsprechen, bestimmt die Abtastfrequenz von 44.100  Hz, die in der von Sony und Philips entwickelten CD verwendet wird . Zu Beginn des Jahres 1982 verkauft Sony das Format DASH (in) (Digital Audio Stationary Kopf) und seine erste Aufnahme mehrspurigen PCM 3324. Anmeldeformular von Audiodateien ( Audio - Datei ) breitet sich die um XXI ten  Jahrhunderts.  

Der sinkende Preis für Computerspeichervolumina ermöglicht es zunächst, dass bei Festplattenaufzeichnungen Ton aufgezeichnet wird, der wie jede andere Art von Daten behandelt wird . Die Entwicklung von Flash-Speichern ermöglichte die Verallgemeinerung von digitalen Musikplayern, die es ermöglichten, Aufnahmen im MP3- Format und dann die von tragbaren Recordern zu erschwinglichen Preisen für die breite Öffentlichkeit anzuhören .

Das Ende der 1990er Jahre wird die Explosion markiert Home - Studios es möglich macht, mit einer moderaten Investitionen, zum Einspielen von den gleichen Prinzipien wie professionelle Studios folgende: Mehrspurrecorder ( Porta ), CD - Brenner, digitalen Stereo - Drehkopf - Recorder (DAT, Digitale Tonband ), digitale Mini- Disc- Recorder, Direct-to-Disc-Aufnahme (direkt auf Festplatte) mit einem PC  usw.

Tonaufnahme

Tonaufzeichnungstheoretiker gehen es auf zwei gegensätzliche Arten an:

  • Eine Klangszene möglichst gut wiederzugeben – dieser Ehrgeiz lenkt die Praxis und die Kritik vor allem in den Jahren 1950 am Anfang der Stereotonaufnahme, man nennt es auch „Capture“.
  • Die Aufnahme ist ein Schritt zur Schaffung eines "Klangobjekts", um Pierre Schaeffers Ausdruck zu gebrauchen , dessen Realität nur elektroakustisch, also über Lautsprecher übertragen werden kann; dieses Objekt bezieht sich auf die Musik oder den Theatertext, nicht aber auf die Situation, in der der Ton ursprünglich erzeugt wurde.

sogenannte klassische Tonaufnahme

Eine Tonaufnahme erfordert mindestens ein Mikrofon, oder ein paar Mikrofone für die stereophone Tonaufnahme .

Die Eigenschaften des Mikrofons/der Mikrofone sind von größter Bedeutung. Eine gute Aufnahme ist nicht möglich, wenn das Mikrofon zunächst ein Signal liefert, das das Schallfeld falsch interpretiert. Neben Qualitätskriterien, die oft einen hohen Preis nach sich ziehen, ist ein Mikrofontyp in der Regel für jeden Einsatzzweck besser geeignet. Die Richtwirkung, die Kapselgröße, das Transduktionsprinzip führen bei gleicher Qualität zu unterschiedlichen Eigenschaften. Ein Mikrofon oder mehrere Mikrofone sind nicht unbedingt das Beste für jede Art von Schallfeld.

Auch der Tonrecorder muss die richtige Platzierung der Mikrofone finden, und bestimmte Aufnahmebedingungen bereiten oft echte Kopfschmerzen.

Das Stereopaar

Im strengsten naturalistischen Aufnahmestil passen zwei Stereospuren auf zwei Mikrofone, und das war's. Sie können so nah wie möglich oder etwas weit auseinander liegen.

Paar Stereo-Tonaufnahme + Zusatzmikrofone

Wenn die monophone Tonaufnahme ziemlich einfach zu implementieren scheint, ist dies bei der sogenannten „natürlichen“ stereophonen Tonaufnahme nicht dasselbe; d. h. dasjenige, das eine stereophone Hauptbasis (zwei paarweise angeordnete Mikrofone) und mehrere Hilfsmikrofone verwendet, deren Zweck es ist, bestimmte Quellen zu spezifizieren. Eine der Hauptschwierigkeiten liegt dann in der optimalen Platzierung des Hauptdrehmoments, da ein eventueller Fehler in der Nachbearbeitungsphase nicht mehr korrigiert werden kann. Diese Schwierigkeit wird verzehnfacht, wenn die stereophonen Basen multipliziert werden, um die Effekte von Schallebenen zu simulieren. Darüber hinaus kommen bei der Erhöhung der Anzahl der Hauptquellen (Näherungstonaufnahme) andere Phänomene ins Spiel. Tatsächlich treten beim Mischen umso mehr Phasendrehungsprobleme auf, je mehr die Anzahl der Mikrofone erhöht wird. Auf der anderen Seite verändert die Annäherung einer Quelle an einen Sensor dessen Frequenzgangkurve: Dies wird als Näherungseffekt bezeichnet, der dazu neigt, die tiefen Frequenzen zu verstärken; Effekt umso ausgeprägter, da das Mikrofon direktional ist. So kann beispielsweise bei der Aufnahme eines Orchesters die Platzierung der Mikrofone und dann die Dosierung auf Mischpultebene stundenlange Vorbereitungen und Tests erfordern, die auch bei einer Mehrspuraufnahme nicht gespart werden können, um jedes Instrument einzeln aufzunehmen und zu and führen Sie die Mischung später durch. Dies wird als Post-Mixing für die Bearbeitung oder Postproduktion bezeichnet.

Tonaufnahme mit einem Kunstkopf

Die stereophone Tonaufnahme mit einem Kunstkopf basiert auf dem Prinzip, die Töne aufzunehmen, die das Ohr tatsächlich erreichen. An der Stelle der Ohren wird ein Gips- oder Kunststoffkopf mit Mikrofonen bestückt. So streng das Prinzip auch scheint, gute Ergebnisse liefert es nur beim Hören über Kopfhörer.

Die Aufnahme mit einem Kunstkopf lässt sich wegen der Phasendifferenz zwischen den auf den beiden Kanälen ankommenden Signalen nicht sehr gut auf monophonen Ton reduzieren.

Mehrspurige Tonaufnahme

Nach und nach wechseln die klassischen Labels zur Multimikrofon-Tonaufnahme, die sich mit dem Aufkommen von Mehrspur-Recordern noch weiter entwickelt. Die Technik wird zweifach: Einerseits Mikrofone dicht beieinander (nah) und darüber, verschiedene Variationen der sogenannten klassischen Tonaufnahme. Der Decca-Baum ist eine der beliebtesten Techniken weltweit, insbesondere seit dem Erscheinen von Mehrkanalsystemen in der Öffentlichkeit.

Elektronische Geräte ermöglichen es, Räume aus Aufnahmen benachbarter Mikrofone zu simulieren, die nicht genügend Nachhall haben, und die Bearbeitung , unterstützt durch andere elektronische Geräte , ermöglicht es, Aufnahmen, die zu unterschiedlichen Zeiten gemacht wurden, fein zu verknüpfen.

Tonaufnahme im Freien

Die Aufnahme von Schall im Freien bringt mehrere Einschränkungen mit sich, insbesondere in Verbindung mit Störgeräuschen und unerwünschtem Nachhall.

Der Tonrekorder muss beim Zuhören die Selektivität des Gehirns berücksichtigen , die die Besonderheit hat, Fremdgeräusche, wie beispielsweise während eines Gesprächs an einem lauten Ort, zu vernachlässigen . Ein akzeptabler oder sogar angenehmer Nachhall beim natürlichen Hören, weil der Hörer den Klang, der ihn interessiert, durch seine Richtung unterscheidet, wird in der Aufnahme störend, weil er mit dem Nutzklang verschmilzt. Ein sich allmählich änderndes Geräusch, wie beispielsweise ein vorbeifahrendes Fahrzeug, stört live nicht, sondern hebt einen Schnitt hervor, der bei der Aufnahme des primär interessierenden Geräuschs erforderlich wäre.

Um entfernte Geräusche aufzunehmen, können wir "Shotgun"-Mikrofone verwenden, die durch ein System der Interferenz zwischen den von vorne eintreffenden und den von der Seite eintreffenden Tönen letztere aufheben oder dämpfen. Ein glatteres Ergebnis wird mit Nierenmikrofonen im Fokus von Parabolreflektoren auf Kosten eines größeren Volumens erzielt . Bei beiden Verfahren betrifft die Richtwirkung die mittleren und hohen Frequenzen. Diese Frequenzen sind diejenigen, die der gesprochenen menschlichen Stimme ihre Präsenz verleihen ; sie sind die Hauptbestandteile eines Vogelgesangs. Einige können solche Geräusche bis zu einer Entfernung von 500  m aufnehmen .

Decca-Baum | Die Auswirkungen von Wind auf Mikrofone können durch Sprengvorrichtungen, sogenannte Windschutzscheiben , abgemildert werden . Je gerichteter ein Mikrofon ist, desto empfindlicher reagiert es auf Wind. Eine Windschutzscheibe kann aus einem einfachen Kunststoffschaum bestehen; für mehr Effizienz wird eine äußere Hüllkurve in einiger Entfernung vom Mikrofon verwendet. Haare um diese Hülle verlangsamen allmählich den Luftstrom und verhindern, dass Regentropfen auf der Windschutzscheibe klingeln.

Aufnahmemedien

Analoge Medien

Magnetische Aufnahme Optische Aufnahme Mechanische (phonografische) Aufnahme

Digitale Medien

Magnetische LinearaufzeichnungNichtlineare magnetische AufzeichnungMechanische Aufnahme
  • Thomson Digital Disc Prototyp
Optische AufnahmeElektronische Registrierung

Technische Merkmale der Aufnahme

Bei einer analogen Aufnahme wie bei einer digitalen Aufnahme führt die Umwandlung einer Schallwelle in eine elektrische, dann mechanische oder magnetische Größe, die aufgenommen werden kann, oder in Computerdaten , technische Einschränkungen und Beschränkungen aufgrund der Aufnahmemittel ein.

Hintergrundgeräusche

Alle Geräte, mechanisch und elektrisch, erzeugen beim Betrieb Geräusche. Die beweglichen Teile der Mechanik vibrieren, die Lesespitzen der Scheiben reiben an der Nut, die elektronischen Bauteile, selbst ein einfacher Leiter, erzeugen ein geringes Geräusch. Neben diesen schaltungsspezifischen Geräuschen gibt es verschiedene Störeinflüsse von außen.

Ein gut konzipiertes System zeichnet sich durch geringe Geräuschentwicklung, geringe Rauheit und geringe Schwankungen aus .

Das Hintergrundrauschen eines Systems wird normalerweise dadurch bewertet, dass das Signal am Ausgang beobachtet wird, während am Eingang kein Signal anliegt. Genauer gesagt können wir am Eingang ein Signal präsentieren, das am Ausgang gerade noch messbar ist, und das Hintergrundrauschen aus dem am Ausgang ableiten. Da das Hintergrundrauschen in der Praxis nur das Vorhandensein eines Signals stört, wird bei diesem realistischeren Test berücksichtigt, dass ein System bei niedrigem Pegel nicht unbedingt linear ist und so ausgelegt werden kann, dass das Ausgangssignal unter einen bestimmten Eingangssignalschwelle.

Verzerrung

Alle Geräte und Systeme, die zusammenarbeiten, um Ton aufzunehmen und wiederzugeben, verändern unbeabsichtigt das Signal. Diese Änderung wird als „  Verzerrung  “ bezeichnet.

Es gibt zwei Arten von Verzerrungen:

  1. Lineare Verzerrung kommt daher, dass jede Schaltung in gewisser Weise ein Filter ist . Einige Frequenzen sind abgeschwächt. Prinzipiell lässt sich diese Art von Verzerrung durch einen inversen Filter kompensieren, der das Abgeschwächte verstärkt.
  2. Nichtlineare Verzerrung fügt dem Signal Elemente hinzu, die davon abhängen, aber nicht vorhanden waren. Bei harmonischen Signalen, dh deren Frequenzen Vielfache einer Grundfrequenz sind , äußert sie sich als harmonische Verzerrung . Bei den anderen erzeugt es auch Intermodulationsverzerrungen . Diese Verzerrungen können nach ihrer Erzeugung nicht mehr aus dem Signal entfernt werden. Verstärkerelemente, Dioden, Kernmagnetkreise führen zu nichtlinearen Verzerrungen. Der Anteil nichtlinearer Verzerrungen nimmt mit der Amplitude des Signals zu. Feedback - Korrekturschaltungen ermöglichen es , diese Erhöhung zu vermeiden, aber auf der anderen Seite, wird es katastrophal , wenn die Amplitude des Signals der Grenze des Systems erreicht.

Beide Arten von Verzerrungen existieren in Geräten zusammen. sie interagieren auf recht komplexe Weise, so dass einfache Bewertungen mit reinen Tönen nicht unbedingt zu einem Ergebnis führen, das Tests widerspiegelt, bei denen die Meinung von Zuhörern gefragt wird.

Bei der digitalen Aufnahme erzeugt das Intermodulationsprodukt zwischen der Abtastrate und dem Signal eine nichtlineare Verzerrung, die als Aliasing bezeichnet wird .

Um ein Tonaufnahmesystem zu bewerten, versuchen wir die Verzerrungen durch die Tonabnehmer- und Wiedergabesysteme zu beseitigen: Mikrofone, Verstärker, Lautsprecher.

Klangdynamik

Die "Dynamik" oder der Dynamikbereich eines Aufzeichnungssystems bezieht sich auf das Verhältnis zwischen den minimalen und maximalen Amplituden, die das System richtig aufzeichnen und wiedergeben kann. Dieses Verhältnis darf das des schwächsten Elements nicht überschreiten, vom Mikrofon , das Schall in ein elektrisches Signal umwandelt, bis zum Lautsprecher, der das Signal in Schall umwandelt, durch die Verstärker und den Träger der Aufnahme, Platte, Magnetband , Computer  usw. Es wird durch die Anpassungen zwischen aufeinanderfolgenden Gliedern in der Kette beeinflusst.

Die Dynamik wird in Bezug auf Signalqualitätskonventionen festgelegt . Der maximale Pegel liegt vor, wenn das Signal einen als Grenzwert definierten Verzerrungspegel erreicht; der Mindestpegel ist dort, wo das Hintergrundrauschen die Wahrnehmung des Signals stört. Im Allgemeinen setzen Geschäftsdokumente "Dynamik" mit Signal-Rausch-Verhältnis gleich .

Signal-Rausch-Abstände je nach Aufnahmeverfahren:
  • Die Dynamik der LP-Platte beträgt ca. 45  dB .
  • Eine Aufnahme auf Magnetband ergibt 55  dB oder mehr unter Verwendung von Systemen zur Reduzierung des wahrgenommenen Rauschens.
  • Eine Aufnahme auf CD mit Dither kann eine Dynamik von 92  dB ergeben .

Spezifische Eigenschaften der analogen Aufnahme

Analoge Aufnahmen leiden unter den Mängeln der Mechanik, um die sie herum gebaut sind:

  • die Reibung der Leseelemente auf dem Aufzeichnungsmedium erzeugt ein Geräusch, eine Nadel in der Nut der Platte oder ein Gleiten des Bandes auf den Magnetköpfen;
  • bewegliche Teile verursachen eine Vibration ( Rumpeln );
  • bei einer Scheibe erzeugt der Winkelunterschied zwischen der radialen Bewegung des Graviermeißels und der, im Allgemeinen kreisförmigen, der Lesenadel eine Verzerrung;
  • Bewegungsunregelmäßigkeiten verursachen nichtlineare Verzerrungen ( wow und flacker ).

Diese Eigenschaften führen zu Messungen.

Spezielle Funktionen für die digitale Aufnahme

Ein digitales Signal ist zuallererst durch seine Bitrate (Anzahl Bits pro Sekunde) gekennzeichnet, also das Produkt seiner Abtastfrequenz mit der Anzahl Bits pro Abtastung.

In Begriffen der Informationstheorie könnte ein Signal auch durch eine beliebige Kombination von Abtastrate und Anzahl von Bits desselben Produkts beschrieben werden, vorausgesetzt, die Abtastrate ist größer als das Doppelte der höchsten im Signal enthaltenen Frequenz. In der Praxis sind Konvertierungen jedoch nicht völlig verlustfrei; aber die digitale Rate ist ein Indikator für die bestmögliche Qualität mit einem gegebenen System.

Digitale Bitraten durch unkomprimiertes Aufnahmeverfahren
CD DVD Super Audio-CD beste existierende
Benutzen Diffusion Diffusion Diffusion Produktion
Abtastfrequenz 44,1  kHz 48  kHz 2.822,4  kHz 192  kHz
Anzahl der Bits 16-Bit × 2 16 Bit × n 1 Bit × n 24 Bit × n
Digitaler Fluss 705.600 × 2 768.000 × n 2.822.400 × n 4.608.000 × n

Datenkompressionsverfahren reduzieren den digitalen Durchsatz.

Probenahme

Die Probe soll die Toninformation ausschneiden, die in regelmäßigen Zeitabständen in Form elektrisch analog ankommt . Die Abtastfrequenz oder -rate ist die Anzahl der Abtastungen pro Sekunde. Das Abtasttheorem besagt, dass zur korrekten Darstellung des Signals die Abtastfrequenz größer als das Doppelte der höchsten im Signal vorhandenen Frequenz sein muss. Als hörbare Frequenzen werden im Allgemeinen zwischen 20  Hz und 20.000  Hz angesehen . Ein kleiner Spielraum ist erforderlich, um Frequenzen über 20 kHz , die im Signal enthalten wären , ausreichend  herauszufiltern .

Quantifizierung

Die Quantisierung beinhaltet das Reduzieren des Wertes des Abtastwertes, der durch Abtasten eines der Werte aus einer Liste möglicher Werte erhalten wird. Eine ganze Zahl kann diesen Wert darstellen. Abgesehen von der Quantisierung eines Signals, das Sprache repräsentiert (siehe A-law und µ-law ), runden wir einfach auf den nächsten Wert in einer regelmäßig beabstandeten Skala ab.

Die bei dieser Rundung aufgegebene Differenz stellt ein Rauschen dar, das bei der Rekonstruktion dem analogen Signal hinzugefügt wird.

Für ein auf n Bits quantisiertes Signal liegt der Effektivwert des Quantisierungsrauschens im Vergleich zu dem eines Sinussignals bei voller Skala entweder in Dezibel 6 ×  n  + 1,8, was 98 dB für 16  Bit ergibt  . Aber dieses Rauschen ist in der Tat eine Verzerrung , weil es vom Signal abhängt (wir sagen, dass es mit dem Signal korreliert . Wir vermeiden diesen Fehler, indem wir dem Signal ein Rauschen hinzufügen, das als Dither bezeichnet wird (ein Wort, das Sorge bedeutet ), das sein wird weniger störend und umso weniger hörbar, da darauf geachtet wurde, dass hohe Frequenzen überwiegen, für die das Ohr weniger empfindlich ist.

In der Tonaufnahmekette ist das Hintergrundrauschen der Mikrofone im Allgemeinen höher als das Quantisierungsrauschen.

Strömungskompression

Die Aufnahme von Tönen ist für Zuhörer bestimmt. Diese wesentliche Eigenschaft ermöglicht es, die übertragene Informationsmenge zu begrenzen.

  • Unhörbare Frequenzen außerhalb des 16 Hz- 20  kHz Bandes werden nicht übertragen  .
  • Die verständlichen Klänge haben bestimmte Frequenzen (und ihre Obertöne), die für einige Zeit (normalerweise Sekundenbruchteile) bestehen bleiben. Diese Frequenzen bilden Redundanzen im Signal. Computer Datenkompressionsalgorithmen wie das ZIP - Format kann somit die Größe von Tonträgern reduzieren. Klangspezifische Kompressionssysteme versuchen, basierend auf bereits eingetretenen Ereignissen, vorherzusagen, was passieren wird, und übertragen dann nur Abweichungen von dieser Vorhersage. Somit ist es möglich, mit einer in der Regel geringeren Rate das gesamte Signal zu übertragen.
  • Psychoakustische Studien haben gezeigt, dass sich die Klangkomponenten gegenseitig beeinflussen. Insbesondere kann ein Ton einen anderen überdecken. Auch die Fähigkeit des Menschen, zwischen verschiedenen Frequenzen zu unterscheiden, ist jenseits von 5 kHz , also in dem Teil des Signals, der die meisten Daten benötigt, stark reduziert  . Schließlich ermöglicht die auditive (unbewusste) Intelligenz dem Hörer, Teile des Klangs zusammenzusetzen, die vorhanden sein sollten . Diese Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung machen sich sogenannte „destruktive“ Algorithmen zunutze, weil sie einen nicht oder kaum wahrnehmbaren Teil des Signals zugunsten einer Reduzierung der Bitrate aufgeben. Dadurch werden Durchflussreduzierungen von 1 ÷ 5 ohne großen hörbaren Unterschied und 1 ÷ 20 mit noch erkennbarem Klang, wenn auch von minderer Qualität, erreicht.

Anhänge

Literaturverzeichnis

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Zum Thema passende Artikel

Externe Links

Hinweise und Referenzen

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<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">