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Tontechnik 2 Entzerrung
Prof. Oliver Curdt Audiovisuelle Medien HdM Stuttgart
Entzerrung Entzerrung ≙ Anhebung bzw. Absenkung ausgewählter Frequenzbereiche zur Klangfarbenänderung Einstellung grundsätzlich nach Gehör, nicht nach Messinstrumenten !!! Ausnahme: Einmessvorgänge
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unterschiedliche Anforderungen:
Aufnahme Mischung Kopfhörermix / Monitormix Sidechain-Signal
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Quellen: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch; Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Entzerrung technische Gründe Netzbrummen Grummeln von Klimaanlagen Verkehrslärm Trittschall tieffrequente Raumresonanzen, stehende Wellen
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Quellen: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch; Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Entzerrung musikalische Gründe klangliche Unausgewogenheit
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Klangfarbenänderungen nach künstlerischästhetischen Gesichtspunkten von Stützmikrofonen oder des Gesamtsignals
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Quelle: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
Entzerrung 4 wesentliche Bereiche des Frequenzspektrums: Tiefen (20 ... 200 Hz) untere Mitten (200 ... 1000 Hz) obere Mitten (1 ... 5 kHz) Höhen (5 ... 20 kHz)
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Quelle: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
Entzerrung Tiefen (20 ... 200 Hz)
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Grundtonbereich tiefer Instrumente (z. B. Bass, Bassdrum) tiefe Bässe sind „spürbar“ bewirkt „druckvolle“ Mischung zu viel Dröhnen, Wummern zu wenig dünn, schlank
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Quelle: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
Entzerrung untere Mitten (200 ... 1000 Hz) Grundtöne der meisten Instrumente und der menschlichen Stimme kleine Veränderungen große klangliche Auswirkungen
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relativ schnelle Ermüdungserscheinungen des menschlichen Ohres bei Überbetonung „nasaler“, „pappiger“ Klang bei Anhebungen zwischen 500 Hz und 1000 Hz
Quelle: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
Entzerrung obere Mitten (1 ... 5 kHz)
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Klarheit, Durchsichtigkeit, Brillanz dünner bzw. harter Klang bei Überbetonung Sprachverständlichkeit (2 ... 4 kHz)
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Quelle: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
Entzerrung Höhen (5 ... 20 kHz) Obertöne und Geräuschanteile Streich- und Bogengeräusche Anblasgeräusche Zischlaute bei Stimmen Attack bei Schlagzeug und Percussion
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Arbeitsweise mit EQ
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maximale Verstärkung bzw. Absenkung wählen hohe Güte einstellen (je nach Anwendungsbereich) finden des exakten Frequenzbereiches Pegel auf das gewünschte Maß reduzieren Güte anpassen ggf. klangliche Wechselwirkungen beachten
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Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Entzerrer Übertragungsmaß (in dB): G = 20 lg (U2/U1) U1 = Eingangsspannung U2 = Ausgangsspannung
Übertragungsfunktion U2 / U1
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Frequenzgang: grafische Darstellung des Übertragungsmaßes in Abhängigkeit von der Frequenz
Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Entzerrer Hoch-, Tief- und Bandpassfilter Grenzfrequenzen bei -3 dB
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≙ 1/ √2 des Maximalwertes gedämpfte Frequenzen erfahren eine Phasenverschiebung von 45º bei Grenzfrequenz
Grenzfrequenz: f0 = 1 / (2 RC) ; gültig für hohen Lastwiderstand RL
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Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Hochpass
Grundschaltung 1. Ordnung RC-Hochpass mit
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6 dB / Oktave
übliche Flankensteilheiten: 6, 12, 18, 24 dB / Oktave
Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Tiefpass
Flankensteilheit
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6 bzw. 12 dB / Oktave
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Quelle: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
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Bandpass
Quelle: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
Präsenzfilter resonanzartige Überhöhung in einem wählbaren Frequenzbereich
Güte Q Bandbreite b Mittenfrequenz fm
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Q = fm / b
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Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
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Präsenzfilter
Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
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Präsenz- und Absenzfilter
Einschwingverhalten des Filters verlängert sich mit zunehmender Anhebung
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Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
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Präsenz- und Absenzfilter
Einschwingverhalten des Filters verlängert sich mit zunehmender Güte Q
Quelle: Joerg Wuttke, Firma SCHOEPS, Karlsruhe
Amplitude und Phase z.B. Schallpegel
z.B. Spannung
eine verzerrungsfreie Übertragung erfordert
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Amplitude
konstante Amplitude Frequenz
lineare Phase
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Quellen: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik; Bystron / Borgmeyer, Grundlagen der technischen Elektronik
Doppel-T-Filter (Absenzfilter)
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Bandsperre mit hoher Sperrdämpfung
Parallelschaltung von Tiefpass und Hochpass (jeweils in T-Schaltung)
Quelle: Bystron / Borgmeyer, Grundlagen der technischen Elektronik
Doppel-T-Filter (Absenzfilter)
Amplitudengang
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Phasengang
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Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Wien-Brücke (Präsenzfilter) Reihenschaltung von Hoch- und Tiefpass
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Bandpass mit Dämpfung von 6 dB / Oktave
Quelle: Bystron / Borgmeyer, Grundlagen der technischen Elektronik
Wien-Brücke (Präsenzfilter)
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Amplitudengang
Phasengang
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Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Flankensteilheit bei Entzerrern Filter 1. Ordnung: 6 dB / Oktave n RC-Glieder in Kette geschaltet Flankensteilheit n • 6 dB / Oktave Filter n-ter Ordnung
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verschiedene Schaltungsprinzipien bei Filtern höherer Ordnung
Tschebyscheff-Filter Butterworth-Filter Bessel-Filter Unterschiede in Amplitudenverlauf und Phasenverhalten
Quelle: U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik
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Quelle: U. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiterschaltungstechnik
Quellen: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Grafische Entzerrer Schieberegler für einzelne festgelegte Frequenzbänder (senkrecht nebeneinander angeordnet)
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dB-linear meist mit ± 12 oder ± 15 dB Regelbereich
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Quellen: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Grafische Entzerrer linearer Frequenzgang bei gleicher Einstellung benachbarter Filter alle Filter haben gleiche relative Bandbreite fM = √ (fu • fo)
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fM Mittenfrequenz fu untere Grenzfrequenz fo obere Grenzfrequenz
Mittenfrequenzen von Oktav- und Terzbändern 3 Terzfilter ergeben eine Oktave
Oktavfilter fo: fu = 2 :1 Terzfilter fo: fu = √23 : 1 5:4
Quelle: Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
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Quellen: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
Grafische Entzerrer übersichtlich, Frequenzgang schnell ablesbar Schwachpunkt: Phasengang, Störabstand
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unflexibel bei speziellen Anwendungen durch festgelegte Frequenzbänder benötigen viel Platz, daher schlecht integrierbar
Quellen: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch
Grafische Entzerrer externes Gerät zur Frequenzgangkorrektur von Verstärkern und Lautsprechern Ausführung meist in stereo (2 Kanäle)
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Aufteilung in Terz- oder Oktavbänder ergänzt sich ideal mit Terzband- bzw. OktavbandAnalyser
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Quellen: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch; Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Parametrische Entzerrer alle Parameter unabhängig von einander einstellbar festgelegte Anzahl von überlappenden Frequenzbändern (häufig 2 Shelving / Shell + 2 Peak)
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sehr flexibel durch freie Einstellung aller Parameter (Frequenz, Güte, Pegel) Güte Q = Mittenfrequenz / Bandbreite Beispiel: Q = 1000 Hz / 232 Hz = 4,31
Quellen: Hubert Henle, Das Tonstudio-Handbuch; Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Parametrische Entzerrer benötigen wenig Platz, daher gut integrierbar Höhen bzw. Tiefenfilter manchmal zwischen Peak (Shell) und Shelving-Charakteristik umschaltbar vielseitig einsetzbar
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alle Einstellungen genau definiert und exakt reproduzierbar automatisierte Entzerrer analoger Signalweg mit digitaler Bedienoberfläche (Steuerung)
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Michael Dickreiter, Handbuch der Tonstudiotechnik
Dynamische Entzerrer Filtereigenschaften abhängig von Pegel und Spektrum des Signals
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De-Esser (Filter-Begrenzer): Reduktion von Zischlauten bei Sprach- und Gesangsaufnahmen starke Kompression hoher Frequenzanteile Einstellmöglichkeiten: Attack, Release, Grenzfrequenz, Ratio ( Dämpfung) Parallelschaltung von Verstärker und Begrenzer über Frequenzweiche
Aktive und passive Filter passiv: RC- bzw. LC-Schaltungen
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Optimierung des Frequenzganges erfordert bestimmte Koeffizientenwerte realisierbar mit LRC-Schaltungen (Problem bei tiefen Frequenzen wegen großer Induktivitäten) aktiven Bauelementen aktiv: Realisierung mit Operationsverstärkern
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Passive Filter passive RC-Filter:
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kein Überschwingen „Ecken“ relativ stark abgerundet
Aktive Filter
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„aktive“ Filter Versorgungsspannung für OPV
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Ideale Filter Hochpass, Bandpass, Tiefpass
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unendlich hohe Dämpfung im Sperrbereich keine Dämpfung im Durchlassbereich konstante Phase von 0° senkrechte Flankensteilheit bei Übergang von Durchlass- in Sperrbereich
andere Filtertypen: exakter Verlauf des gewünschten Frequenz- und Phasenganges
Reale Filter Abweichungen vom Ideal in allen Punkten Optimierung eines einzelnen Parameters bewirkt andere Nachteile
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Abwägen von Vor- und Nachteilen
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Allpässe Schaltung mit konstanter Verstärkung, bewirkt frequenzabhängige Phasenverschiebung Funktion: Phasenentzerrung (bei nicht konstanter Gruppenlaufzeit)
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Ausgleich von Phasenfehlern bei RC-Schaltungen
Signalverzögerung bei konstanter Gruppenlaufzeit (Zeit, um die das Signal beim Durchlaufen der Schaltung verzögert wird)
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