Audiodateien: Warum asymmetrisches Amplitudenspektrum?
Viele linear ausgetrahlte Radiosendungen lassen sich später übers Internet nachhören, als Stream oder als mp3-Download.
Warum weisen viele solche Audiodateien asymmetrische Amplitudenspektren auf?
(Asymmetrische Ausschläge nach oben und unten, also bezüglich der gelben Linie)
Wie kommt sowas zustande? Welche Geräte machen das?
Ein Mikrofon oder ein Lautsprecher erzeugen ja zwingend immer symmetrische Signale und Spektren.
Dieses Sepktrum (Adobe Audition, vormals CoolEdit2000) zeigt beide Kanäle (oben L, unten R) eine Infosendung mit verschiedenen Beiträgen verschiedener Autoren und einer Moderation dazwischen.
Pro Kanal müsste es also symmetrisch bezüglich der gelben Linie sein.
Nachtrag: Zomm in ein File wie obiges:
Einmal normal wie erwartet
Einmal asymmetrisch.
Es scheint, dass dort, wo die Ausschläge nach unten oder oben grösser sind, offenbar eine Art "Integral" gebildet wird, damit die eingeschlossene Fläche unter und über der Mittellinie etwa gleich gross ist.
Das würde bedeuten, dass nach oben und unten gleich viel Energie ausgegeben wird, aber nicht gleicher Pegel.
Auf einen Lautssprecher würde es bedeuten, dass er z.B. stärker nach innen gezogen wird als nach aussen gedrückt (oder umgekehrt).
3 Antworten
Gleichspannungsanteil.
Vermutlich durch die Dampframmenverzerrung verursacht, die auf Radio standardmäßig angewendet wird, damit das so herrlich brüllig-dauerlaut kotzt, halt wie Radio klingt.
Jage nen nen Hochpass bei 10Hz/-48db drüber, dann ist diese Asymmetrie weg :)
Normalerweise hat jeder Hifi-Verstärkereingang vorsorglich einen entsprechenden Filter eingebaut, so dass ein digital aufgezeichneter Gleichspannungsanteil in einer Audiodatei idr. nicht so tragisch ist.
Aber professionell ist das nicht.
Sollte der Gleichspannungsanteil, der ǘbrigens keinen Ton erzeugt, wider erwarten bis zu den Lautsprechern durchkommen, kann das diese überhitzen und damit beschädigen.
Ist vllt einfacher, den Link zu der Aufzeichnung zu posten?
Es geht um das CH Staatsradio und -TV (SRF.ch)
Ich suche den Podcast bzw. die bzw. eine geeignete Sendung mal noch.
Ich hab das Ding runtergeladen, was leider meist nur eine kurze Zeit möglich ist.
Aktuell geht noch grad:
Aber interessanterweise kommt der Effekt auch, wenn ich es "nachhöre" über Internet und dann analog auslese und anlog wieder digitalisiere.
Und auch schon, wenn ich es direkt ab dem Analogausgang des UKW-Tuners aufzeichne.
Ok, ist kein DC. Es handelt sich um Sprache. War von Musik ausgegangen.
Dein Programm stellt den RMS nicht mit dar, wodurch das nicht so gut zu sehen ist.
Im Audacity sieht man das deutlich.
Die Wellenform ist einfach so. Die obere und untere Teilhälfte muss nicht symmetrisch zur oberen sein. Nur der Flächeninhalt zwischen der oberen Halbwelle und der Nulllinie muss langfristig dem zwischen der unteren Halbwelle und der Nulllinie entsprechen.
Unsere Sprache ist "asymmetrisch". Wenn du mit dem Mikrofon roh und ungefiltert aufzeichnest, siehst du das.
Du bist doch im Elektronikbereich unterwegs? Hier noch ein Beispiel:
Stell dir mal vor, du hast einen Brückengleichrichter ohne Siebung an Sinuswechselspannung.
Am Ausgang schaltest du einen Elko in Reihe, der den Gleichspannungsteil blockiert.
Wenn du jetzt dahinter mit dem Oszilloskop drangehst, siehst du die gleiche Situation: Die negativen Spitzen sind viel höher als die positiven.
Und eine Tonaufzeichnung ist letztlich nichts anderes wie eine aufgezeichnete Oszilloskopwelle.
ja richtig. Das ist schon klar, dass Sprache "asymmetrisch" ist. Kann auch bei Musik sein.
Dort vermute ich auch, dass das Tonsystem, in welchem diese Sounds erstellt wurden, teilweise (!) (warum nicht immer?) diese "Optimierung" vornehmen.
Es redultiert dann aber der Effekt, dass das Integral oben und unten gleich gross wird, also die Energie gleichmässig auf positive und negative Impulse verteilt ist.
-> Siehe in bearbeiteter Frage!
Aber normal ist das nicht, jedenfalls nicht in der Analogwelt.
Und was wäre der Sinn?
Der Pegel wäre dann noch oben z.B. schwächer als nach unten.
Und resultierend auf eine Lautsprechermembran hiesse das das, dass er z.B. mehr nach innen gezogen statt nach aussen gedrückt wird. Die Membran hätte dann eine neue, nicht "natürliche" mechanische Mittellage.
Schau mal noch diese Sendung:
https://www.srf.ch/audio/kontext/jjjjjerome-ellis-stottern-oeffnet-moeglichkeitsraeume?id=12309664
Oben knallhart auf 0dB ausgesteuert bis an den Anschlag!
Unten aber ausgefranst.
Anderer "Sender", andere Studios!
Loudness-War.
Es ist UKW-Radio bzw. eine Sendung, die dafür gedacht ist. Die Hörer finden das "geil".
Welcher UKW-Radiokotzer hat schon noch eine natürliche menschliche Stimme und nicht dieses Brummel-Brummel-Bölk-Bölk-Britzel-Britzel, wo der Tieftöner vibriert?
Bei Werbung hast du den Effekt am meisten.
Die Effekte, mit denen sowas gemacht wird, sind eben Multibandkompressoren, Exciter, Tube-Distortion etc. und funktionieren halt volldigital. Da kannst du die Wellenform verbiegen, wie du willst. Das sind letztlich alles nur digitale Datenwerte.
Ist halt aggressiv totkomprimiert.
Wenn du die Wellenform durch einen übertrieben nichtlinearen Class-A-Verstärker schickst, verzerrst du die Wellenform künstlich auf ähnliche Weise. Wenn du davor und danach Bandpässe schaltest, hast du einen Exciter.
Der gibt dem Sprecher dieses "brizzeln" - Künstliche Höhen, weil Verzerrungen ja Oberwellen erzeugen, die hierbei gezielt genutzt werden.
Loudness-War und Exciter kenn ich.
Aber das ist ja vor allem bei Musik und Werbung ein Kriterium.
Und gerade beim Kultursender SRF2 wäre es sicher nicht nötig.
Und das passiert ja nicht nur bei UKW; sondern auch auf DAB und eben im Stream oder Podcasts ab Internet. Es liegt also nicht am Verbreitungsweg, sondern an der Aufbereitung in den (ja, digitialen) Studios.
Ich seh einfach den Sinn nicht. Warum macht ein Soundprozessor das? Warum will er die Energie gleichverteilen (also RMS null erreichen), obwohl er normalerweise die Amplituden symmetrisch hält und sich im zeitlichen Mittel auch bei einem Klang die Bereiche mit "Überschüssen" oben und unten die Waage halten?
Loudness-War dagegen hat nur einen Grund: Kommerz. "Lauter ist besser". Lauter sein, als die Konkurrenz, um aufzufallen.
Da machen auch die Kultursender keinen Halt.
Im Radio wird das halt übertrieben genutzt, damit auch der 0,5W-Radioweckerlautsprecher ordentlich laut plärrt.
Aus diesem Grund habe ich schon jahrelang kein UKW-Radio mehr :).
Und wie soll der Soundprozessor die Amplituden eines asymmetrischen Signals denn angleichen, ohne DC zu beaufschlagen? Alternative wäre, die Phasenlage einzelner Frequenzen so verschieben, dass es in der Summe einigermaßen passt, was aber auch wieder andere Auswirkungen auf den Ton hätte, weil er die Frequenzen permament vor- und zurückregeln müsste, wodurch sich im Regelmoment entweder eine kurze Frequenzänderung oder ein leichter Knackser ergibt.
Wenn ich mir Musikfiles anschaue, sehen sie übers Ganze immer symmetrisch aus. Da Musik viel mehr Oberwellen hat, sind die Signale viel komplexer und wohl nur schwer innerhalb der Grundschwinungung ausgleichbar. Hier die die Flächen nicht sichtbar gleich gross, vielleicht aber über grössere Zeiträume (mehrere Zehntelsekunden) auch ausgeglichen.
Die Sprachbeiträge variieren einfach stark, je nach Studio und wohl auch je nach Stimme (jede Stimme geht ja noch so durch einen Trimmer/Filter).
Außerdem ist das nicht schlimm, solange kein DC drin ist:
Die elektrische Leistungsfähigkeit von Lautsprechern und Verstärker werden idr. auch in RMS angegeben.
Solange die "positive" Leistung und die "negative" Leistung (blöd ausgedrückt^^) gleich sind (der besagte Flächeninhalt), der Verstärker nicht clippt und die Lautsprecher nicht alles überlastet wird, ist doch alles in Butter.
Dass der Lautsprecher in die eine Richtung etwas weiter geht als in die andere, das macht nichts.
Eklig wird es erst, wenn ein Lautsprecher elektrisch überlastet wird oder die mechanische maximale Auslenkung tatsächlich überschritten wird.
Aber letzteres kommt, solange das Signal nicht völlig im A... ist, nicht unerwartet, da zwischen unschönen mechanischen Verzerrungen und Anschlagen der Schwingspule noch ein gutes Stück Reserve ist.
Die Schwingspule schlägt eigentlich nur gegen ihr mechanisches Limit, wenn du es mit dem Bass zu sehr übertreibst oder irgendwelche abartigen 5Hz-Frequenzen oder so Späße im Signal hast.
Das kommt auf die Stimme und den Filtereinstellungen an.
Beim hochwertig produzierten Song gibt man sich mehr Mühe, als bei einer Radiosendung, die nicht die Lebensdauer hat und nur 1-2x gesendet wird.
Wir haben es hier mit mehreren unterschiedlichen Aufnahmen von verschiedenen Quellen zu tun. Bedingt durch unterschiedliche Aufnahmetechnik, Rekorder, Mikrofon und individuelle Nachbearbeitung mit Tiefpassfilter, Hochpassfilter, EQ addiert sich auf das Signal nicht nur ein Gleichspannungsanteil, sondern auch die Phasenlage des Signals verändert sich.
Nimmt man die gesamte Audiodatei und entfernt den Gleichspannungsanteil und rotiert die Phase, dann ist alles wieder schön symmetrisch.
Schick mir die Audiodatei und ich bearbeite dir das so, dass alles wieder symmetrisch ist.
Ich denke nicht, dass es DC-Anteile hat, im Gegenteil: das Ding ist RMS-mässig auf null, aber eben nicht bezüglich der Amplituden.
Kannst z.B. hier wei schon oben im Link angegeben mal schauen und versuchen:
https://www.srf.ch/audio/echo-der-zeit/usa-rebellion-gegen-designierten-speaker-kevin-mccarthy?id=12312607
Die Phasenlage stimmt nicht, dadurch ist es an manchen Stellen eben unsymmetrisch. Dreht man die Phase, ist alles einheitlich wieder symmetrisch. Was meinst du, in wievielen Audiospuren von Youtube Videos ich das selbe Phänomen schon gesehen habe. Phasenlage rotiert und alles stimmt wieder. Versichere ich dir.
Ich versuche dir zu folgen. Aber welche Phasenlage meinst du? Und was heisst "stimmt nicht"? In Bezug auf was? Oder meinst du zwischen linkem und rechtem Kanal?
Phasenlage ist für mich ein Phänomen in der Horizontalen, also auf der Zeitachse, nicht auf der senkrechten Amplitudenachse. Und wenn die die Phase um 180 Grad drehe, ist das Signal einfach vertikal spiegelverkehrt, aber genauso asymmetrisch.
Ich verstehe einiges von Audio und Elektro, aber du musst es mir noch näher erklären.
richtig. ein Mikrofonsignal wird symmetrisch aufgezeichnet damit die störgeräusche eliminiert werden. Das signal wird dann in mono aufgezeichnet.
das signal was du da hast sind zwei mono kanäle, also ein stereo kanal..
wenn beide monokanäle gleich wären würde es wieder zu skurilen klangeffekten kommen, weil der rechte hörer und linke hörer nicht ident sind und auch nicht gleich laut.
Zu Phasenproblemen würde es da kommen.
Tolles "Sepktrum". Allzu dynamisch ist es scheinbar nicht wie ich der Packungsbeilage entnehmen kann.
Also scheinen die Autoren und Moderatoren ihren Job richtig gemacht zu haben. :D
nein, ich meine pro Kanal links und rechts solle jeder symmetrisch sein bezüglich der gelben Linie (dass eine Sprach-/Infosendung mono ist, tut nichts zur Sache).
achja ich denke ich glaube ich weiß was du meinst. na gut dafür habe ich
auch keine erklärung.. vielleicht kann ja jemand anders etwas erläutern 🤔
..und deshalb nutze ich kein adobe premier sondern rx von izotope 😂
rx hat den vorteil das da keine gelbe linie ist. Also 100x weniger Probleme.
Symmetrische Aufnahme (XLR) ist für "rohe" Mikroaufzeichnungen, ja.
Bei einer symmetrischen Monoaufzeichnung hast du gegenüber Masse zwei jeweils gegenphasige Mono-Kanäle.
Diese müssen voneinander subtrahiert werden, um das Mono-Nutzsignal ohne die Störeinstreuungen zu erhalten, was man dann zum Abmischen verwenden kann.
Hier geht es aber nicht um solche Mikroaufzeichnungen, sondern um einen fertigen Stereo-Mix, der zur Wiedergabe beim Hörer gedacht ist. Das hat mit symmetrischen Mikrofonsignalen nicht viel zutun.
Der Unterschied zwischen den Kanälen ist in diesem Fall das, was Stereo ausmacht und keinesfalls ein Fehler. Sondern eben der entscheidende Unterschied zwischen Stereo und Mono.
Wobei die Kanäle hier ziemlich gleich aussehen. Also vermutlich ein ursprüngliches Monosignal, das als Stereosignal gespeichert ist.
Zwei Monokanäle sind nicht zwangsläufig Stereo, sondern zwei mal Mono. Wenn das Signal in beiden Kanälen gleich ist, dann ist es Mono. Ändert sich die Phasenlage geht es schon eher n Richtung Stereo.
Hi, danke für die Überlegungen.
Ich denke aber nicht, dass es DC-Anteile sind.
Ich poste gleich eine eigene Antwort oder bearbeite die Frage, da lege ich gezoomte Amplitudenverläufe bei.