Was bedeuten eigentlich bei einer Audiospur diese Ausschläge?
Als Beispiel ein Bild einer normalen Audiospur aus dem Programm "Audacity". Was bedeuten die Stellen, an denen die Audiospur höher schlägt als die Stellen, wo die Spur niedriger schlägt? Zum Beispiel die Stellen ganz links am Anfang die vereinzelt sehr hoch schlagen und dann ein großer komischer Klumpen folgt und die Audiospur wieder vereinzelt wieder ziemlich hoch schlagen. Zwischendurch ist die Audiospur auch ziemlich niedrig wie ganz rechts als Beispiel. Bedeutet das einfach nur das an der Stelle der Ton lauter ist, wenn die Spur höher schlägt? Das am Anfang zum Beispiel der Ton wie ein Alarm immer zwischen laut und leise abwechselt und bei diesem "komischen Klumpen" der Sound anhält wie z.B. Hintergrundgeräusche.
Ich weiß ist wahrscheinlich eine sehr simple Frage, würde mich trotzdem interessieren, ob ich mit meinen Gedanken richtig liege.
7 Antworten
Wenn da ein hoher Ausschlag ist dann spricht das für eine hohe Lautstärke. Angenommen die Spitze ist ganz oben, dann wird ein Stromimpuls von zum Beispiel 10 Volt zum Lautsprecher geschickt. Die Membran des Lautsprechers schlägt aus.
Wenn die Spitze bei Audacity wird auf 0 geht, dann wird auch die Spannung am Lautprecher auf 0 zurückgehen. Die Membran vom Lautsprecher fährt wieder in die Ausgangsposition. So hat der Lautsprecher dann eine Schallwelle erzeugt (vereinfacht gesagt, das Thema Frequenzen habe ich ausgelassen.)
die y-Achse zeigt Lautstärke, die x-Achse Zeit.
Jedes Audiosignal ist zunächst einmal nichts anderes als eine periodische Schwingung, das heißt wir können hier mit trigonometrischen Funktionen mit Sinus und Cosinus Arbeiten.
Die Amplitude also der Ausschlag der Amplitude sagt dir etwas über die Lautstärke des Signals.
Wenn wir uns das Signal genau anschauen, dann erkennst du auch eine Periodizität, Jetzt kommt ein Audiosignal aber nicht als eine einzelne Sinus oder Cosinus Schwingung an sondern als eine Überlagerung mehrerer Signale.
Wir können aber jedes beliebige Signal also auch das was wir oben sehen als Sinus und Cosinus Schwingungen darstellen, das geht auch mit Rechtecksignalen, Sägezahn, Dreieck usw. Also alles was nicht gerade wie ein Sinus oder Cosinus aussieht kann auf Sinus und Cosinus zurückgeführt werden.
Dieses auseinanderflücken eines Signals auf seine Sinus und Cosinus bestandteile nennt man auch "Fourier Analyse".
Das heißt wenn wir eine bestimmte Anzahl von Sinus und Cosinusfunktionen Addieren die ein Vielfaches der Grundschwingung sind, können wir das Signal konstruieren oder es auf seine Bestandteile zerpflücken. Diese Vielfachen der Grundschwingung werden dann auch als "Oberwellen" bezeichnet.
Oben sehen wir die einzelnen 3 Schwingungen mit unterschiedlicher Amplitude und ein Vielfaches der Grundfrequenz. Heißt wenn wir z.b. 50Hz haben dann hätte die nächste Oberwellenschwingung eine Frequenz von 100Hz dann 150Hz usw. also immer n*50Hz.
und dann nehmen wir die einzelnen Schwingungen und addieren sie z.b.:
f(t)=sin(ω*t)+(1/2)*sin(2*ω*t)+(1/3)*sin(3*ω*t)
Angenommen haben wir hierbei die Amplitude von 1 und es kommen auch keine Cosinus Funktionen vor aber ich denke das Prinzip sollte klar sein.
Wir können uns nun nur die Amplituden anschauen, das ist hier der Vorfaktor vor dem Sinus und auch das im Graphen darstellen und wir erhalten damit dann ein "Amplitudenspektrum":
wir sehen also die Amplituden der einzelnen Oberschwingungen und sehen so in welcher Intensität die einzelnen Oberschwingungen vorhanden sind. Das selbe können wir auch mit den Frequenzen machen und Für jede Oberschwingung die Frequenzen abbilden und so sehen wir welche Frequenzen alle Mitschwingen.
wenn wir uns nun die Frage stellen "Wie viel Energie wird effektiv umgesetzt" dann bildet man den sogenannten "Effektivwert" auch als RMS bekannt.
Das RMS sagt uns also erst einmal nichts anderes wie viel Leistung z.b. am Lautsprecher effektiv umgesetzt wird. Wir haben es ja mit einem periodischen Signal zutun und das bedeutet "Wechselstrom". Die Abkürzung RMS steht für (Route Mean Square) und sagt uns im Prinzip eindeutig was hier passiert.
Wir bilden das Quadrat der Funktion, berechnen über ein integral den Flächeninhalt unter den Graphen
und ziehen daraus die Wurzel, die Gleichung sieht dann folgendermaßen aus:
Das heißt wir stellen uns zuzusagen die Frage wie groß ein konstanter Wert dieser physikalischen Größe sein muss, sodass in der gleichen Zeit die gleiche Energie umgesetzt wird wie bei bei dieser Wechselgröße.
Das bedeutet der RMS sagt etwas darüber aus was EFFEKTIV in einer bestimmten Zeit umgesetzt wird. Der Sinus z.b. ist ja ab und zu am maximum der Amplitude, dann geht die Amplitude gegen 0, dann wird es negativ usw. Das heißt wir haben immer mal Zeiten in denen mehr Energie umgesetzt wird und mal weniger. Und der RMS mittelt das ganze sozusagen nur dass es kein direkter Mittel ist eben wegen dem Quadrieren. der Mittelwert würde natürlich dann eher etwas anders aussehen.
Aber der Entscheidende Punkt ist, dass die Amplitude im Maximum größer sein kann als der RMS Wert anzeigt. Also nur weil z.b. 50 Watt RMS an einem Lautsprecher angegeben ist heißt es noch lange nicht, dass dieser auch leiser sein muss als ein Lautsprecher mit 60 Watt und außerdem weißt du ja auch nichts über den Wirkungsgrad, so ein Lautsprecher wird ja auch warm was sich ebenfalls eher negativ auf die Lautstärke ausübt. Sucht man also einen Lautsprecher der auch lauter sein kann, sind die dB angaben interessanter, da ja das dB die direkte physikalische Einheit eines Signalpegels ist also damit des Lautstärkepegels. Dann weißt du: "Ah bei Nennbelastung kann der Lautsprecher so und so laut werden." usw.
Amplitude = Lautstärke
In der Darstellung kann man ggf. auch die BPM optisch erkennen, also den zeitlichen Abstand zwischen den Ausschlägen
Allein dass Du die Frage stellen musst, ist ein Zeichen dafür, dass solche Diagramme für Dich völlig wertlos sind.
Was ist so schlimm an, entweder analogen Zeigerinstrumentn oder auch mit mehr oder weniger bestückten LED-Scalen?