Schallplatte und CD

Wissenschaft Physik
#1

hallo liebe physiker,

HylTox schrieb im Brett Fotografie:

Eine analoge Schallplatte weist einen nahezu linearen Frequenzgang bis ca. 40000 Hz auf. Bei der CD ist bei 20000 Hz. definitiv Schluß. Diese Töne kann zwar kein Mensch hören, fließen aber in Gestalt von Obertönen in das Klangbild eines Instrumentes ein.
Somit ist die analoge Schallplatte der CD in einigen Belangen doch überlegen…

ich antwortete ungläubig:

töne, die ein mensch nicht hören kann, können auch in form von obertönen nicht in das klangbild eines einstruments einfließen, weil sie eben nicht gehört werden. und ich dachte auch, daß das mp3-format genau auf diesem trick beruht, nämlich unhörbare informationen einfach zu streichen, weil sie für uns nicht existieren.

wir bitten um aufklärung von kompetenter seite!
danke und grüße
lehitraot.

#2

Deine Antwort ist 100% korrekt. Warum dennoch viele Leute behaupten, Schallplatten klängen besser als CDs, liegt meiner Meinung nach an anderen Dingen. Von der Aufnahme bis zur CD-Pressung durchläuft ein Musiksignal viele digitale Bearbeitungsstufen. Sind diese nicht von höchster Qualität, hört das Ohr Klangverfremdungen, die manchmal scheppernd oder blechern klingen. Das macht den Unterschied zwischen einer guten und einer schlechten CD-Aufnahme aus. So manche Schnäppchen-Vierfach-CD Pakete mit klassischer Musik sind mir unerträglich und werden von mir nie mehr angehört. Möglicherweise ist der Prozess bei Schallplattenaufnahmen zumindest älterer Art rein analog und daher bis auf ein Rauschen oft weniger verfremdet. Selbstverständlich ist eine ideale CD-Aufnahme ohne Nachbearbeitung der Schallplatte überlegen.
Der normale erwachsene Mensch hört übrigens kaum Frequenzen über 15000 Hertz.
Das mp3-Format beruht auf psychoakustischen Phänomenen, z.B wird ein leiser Ton bei 1000 Hertz durch einen lauten Ton bei 1200 Hertz eben übertönt und kann gleich ganz weggelassen werden. Hier wird tatsächlich Information verworfen.

Gruß
Moriarty

#3

Hallo,
sinniger Weise wird das also im Brett Fotographie diskutiert?

Im Brett Audio hättest Du damit auch wenig Chancen, weil die
Audiofreaks sowie das 35KHz-Rauschen hören und auch sonst
jeden Floh. Da muß also schon aus Prinzip bei der digitalen
CD was schlechtes rauskommen.
Gruß Uwi

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#4

Hallo Moriarty,

Deine Antwort ist 100% korrekt. Warum dennoch viele Leute
behaupten, Schallplatten klängen besser als CDs, liegt meiner
Meinung nach an anderen Dingen.

Da Musik nicht nur aus einem einzigen sinusförmigen Signal besteht, entstehen unweigerlich auch die entsprechenden Summen und Differenzen welche dann wieder im höhrbaren Bereich liegen können. Allerdings kann dies nur funktionieren, wenn die unterschiedlichen „Töne“ auch getrennt gespeichert (stereo) wurden.

Der normale erwachsene Mensch hört übrigens kaum Frequenzen
über 15000 Hertz.

Die 15kHz sind ein physiologischer Durchschnittswert und somit sind Abweichungen von einigen kHz, nach unten oder oben, normal.
Kleine Kinder hören problemlos bis 25 kHz, haben aber dafür ein Defizit bei den tiefen Frequenzen, weil die Gehöhrschnecke noch kleiner ist.

MfG Peter(TOO)

#5

Jede (!) Schwingung kann man sich zusammengesetzt vorstellen aus Sinusschwingungen. Wenn man Summen- oder Differenzfrequenzen zweier Komponenten-Sinusschwingungen bekommt, so dann nur durch eine nichtlineare Kopplung (Verzerrung, Klirren). Einen idealen Frequenzgang vorausgesetzt, gibt es keine Summen- oder Differenzschwingungen. Das wäre vollkommen unerwünscht.

Gruß Moriarty

#6

Hallo Moriaty,

Jede (!) Schwingung kann man sich zusammengesetzt
vorstellen aus Sinusschwingungen.

Keinerlei Diskussion darüber, Fourier lässt schön grüssen.

Wenn man Summen- oder Differenzfrequenzen zweier
Komponenten-Sinusschwingungen bekommt, so dann nur
durch eine nichtlineare Kopplung (Verzerrung, Klirren).
Einen idealen Frequenzgang vorausgesetzt, gibt es keine
Summen- oder Differenzschwingungen. Das wäre vollkommen
unerwünscht.

Sicher? Was ist mit Schwebungen? Allein durch die Additionstheoreme - z.B. bei der Überlagerung von genau zwei Frequenzen - entstehen zwei neue Frequenzen. Dafür braucht es keine nichtlinearen Kopplung.

Ein einfaches Beispiel ist

sin(x) + sin(y) = 2 * sin[(x+y)/2) * cos[(x-y)/2]

Nimm jetzt x äquivalent zu 18000 Hz und y äquivalent zu 18440 Hz. Dabei entsteht eine Schwebung mit einer Einhüllenden der (Differenz)Frequenz von 440 Hz und dieser Ton wäre hörbar.

Davon kann man sich mit dem „Doppel-Sinusgenerator“ für den Windows-PC (http://webland.lion.cc/tirol/270014/download.html) selbst überzeugen, wozu ich gerne auffordere. Ich selbst kann über 17000 Hz keine Töne hören, aber wenn ich Töne mit 18000 Hz und 18440 Hz erzeuge, kann ich den Kammerton a - 440 Hz - klar heraushören. Man beachte, daß die Fourierzerlegung dieses Klanges keine Komponente bei 440 Hz enthält!

Das Argument, daß man Töne oder Klangkomponente oberhalb der Hörschwelle einfach weglassen kann, ist also sicherlich nicht richtig und zu einfach. Wenn ich einen oder sogar beide Töne über 18000 Hz weglasse, fällt auch die Schwebung weg und der 440 Hz Ton ist nicht mehr hörbar. Insofern hat Peter schon recht.

Wichtiger als das Argument, daß zu hohe Töne weggelassen werden können und das die spektrale Zusammensetzung eines Klanges ausschlaggebend ist, ist vermutlich die tatsächlich Wellenform eines Klanges und vermutlich ist es entscheidend, diese möglichst exakt wiederzugeben. Und ich kann mir auch gut vorstellen, daß ein geschultes Gehör Unterschiede zwischen einer analogen und einer digitalen Aufnahmen hören kann, wenn es signifikante Unterschiede gibt, die mit 44 kHz nicht erfasst werden können.

Gruß,

Markus

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#7

Jetzt musste ich zwar erst mal stutzen, denn Deine Argumentation ist richtig. Der Fehler liegt eher woanders: Wenn dieser Schwebungston bei z.B. 440 Hz tatsächlich hörbar ist, dann ist er es ja auch bereits bei der Aufnahme und wird daher als tatsächlicher 440-Hertz Ton mit aufgenommen (Wenn etwa zwei Geigen einen ähnlichen Ton haben).
Tatsache ist: Ein Wellenformgemisch trifft auf das Mikrofon und wird mit einer gewissen Frequenzbandbreite aufgenommen. Wenn der Frequenzgang linear ist, dann wird genau das aufgenommen was man hört. Es spielt ja keine Rolle, ob Fourierkomponenten dabei sind, die oberhalb der Hörschwelle liegen; die Zerlegung führe ich ja gewissermaßen erst nachher durch. Hohe Komponenten erzeugen ja nicht den Ton, sondern entstehen umgekehrt erst aus der Zerlegung. In Deinem Beispiel würden die beiden Töne oberhalb der Hörschwelle gar nicht mit aufgenommen, sondern nur der 440 Hertzt-Ton - eben nur das, was man hört.

Gruß
Moriarty

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#8

Hallo Markus,
hierzu muß auch mal was einwenden :smile:

Wenn man Summen- oder Differenzfrequenzen zweier
Komponenten-Sinusschwingungen bekommt, so dann nur
durch eine nichtlineare Kopplung (Verzerrung, Klirren).
Einen idealen Frequenzgang vorausgesetzt, gibt es keine
Summen- oder Differenzschwingungen. Das wäre vollkommen
unerwünscht.

Sicher? Was ist mit Schwebungen?

Ja, ganz sicher

Allein durch die
Additionstheoreme - z.B. bei der Überlagerung von genau zwei
Frequenzen - entstehen zwei neue Frequenzen.

Nein, diese Frequenzen entstehen (noch) nicht. Sie sind in dem Term der Theoreme zwar enthalten, treten aber real nicht auf.

Dafür braucht es
keine nichtlinearen Kopplung.

doch, braucht es.

Ein einfaches Beispiel ist

sin(x) + sin(y) = 2 * sin[(x+y)/2) * cos[(x-y)/2]

Der Haken daran ist nur, daß da ein Produkt steht und keine Summe. Wenn Du zwei Sinusförmige Spannungen multiplizierst, treten die Frequenzen beider Faktoren im Produkt nicht mehr auf. Das sagt dieses Additionstheorem ja auch aus.

Nimm jetzt x äquivalent zu 18000 Hz und y äquivalent zu 18440
Hz. Dabei entsteht eine Schwebung mit einer Einhüllenden der
(Differenz)Frequenz von 440 Hz und dieser Ton wäre hörbar.

Nein, in einem linearen System ist er keinesfalls hörbar. Eine Schwebung ist nur hörbar, wenn 1. die beiden Frequenzen hörbar sind und 2. wenn sie sehr dicht beieinander liegen.

Davon kann man sich mit dem „Doppel-Sinusgenerator“ für den
Windows-PC (http://webland.lion.cc/tirol/270014/download.html)
selbst überzeugen, wozu ich gerne auffordere. Ich selbst kann
über 17000 Hz keine Töne hören, aber wenn ich Töne mit 18000
Hz und 18440 Hz erzeuge, kann ich den Kammerton a - 440 Hz -
klar heraushören.

Wenn etwas hörbar ist, dann hört man ein Intermodulationsprodukt als Folge nichtlinearer Verzerrungen

Man beachte, daß die Fourierzerlegung dieses
Klanges keine Komponente bei 440 Hz enthält!

Das menschliche Gehör hört genau die Frequenzen, die auch bei einer Fourierzerlegung im hörbaren Bereich herauskommen würden.
Die 440 Hz sind also genau dann hörbar, wenn auch die Fourierzerlegung eine entsprechende Komponente enthält. Da dies nicht der Fall ist hört man eben nichts.

Jörg

#9

Nicht ganz richtig
Hallo,
das ist so nicht richtig.
Nur die differenz der Schwebung muß im hörbaren Bereich liegen!
Die Ausgangsfrequenzen können weitab liegen!

Das ist aber bei der ganzen Diskussion völlig egal
-> siehe nächstes Posting von Moriaty.

Das Auftreten von Schwebungsfrequenzen ist ein Problem
bei Magnetbändern in Verbindung mit der Frequenz des
Löschkopfes.
Bei Platte und CD werden ja keine Frequenzen durch’s abspielen
neu zugemischt (sollte jedenfalls nicht so sein).
Gruß Uwi

Eine
Schwebung ist nur hörbar, wenn 1. die beiden Frequenzen hörbar
sind und 2. wenn sie sehr dicht beieinander liegen.

#10

Hallo Uwi,

ich glaube wir reden da von verschiedenen Dingen.
Bei der Schwebung handelt es sich um ein akustisches Phänomen, das entsteht, wenn sich zwei hörbare ähnliche Frequenzen additiv überlagern. Dadurch nimmt das Ohr die Schwebungsfrequenz als Amplitudenmodulation war. Gleichzeitig scheint die Schallquelle, sofern die beiden Töne von verschiedenen Orten abgestrahlt werden, aufgrund der dynamischen Phasenverschiebung irgendwo um einen herumzuschweben (daher kommt wohl auch der Name).

das ist so nicht richtig.

unter dem o.a. Aspekt schon

Nur die differenz der Schwebung muß im hörbaren Bereich
liegen!
Die Ausgangsfrequenzen können weitab liegen!

Nein, dann wäre es keine Schwebung sondern eine Intermodulation oder eine Mischung im Sinne einer Produktbildung, wie sie auch bei nichtlinearen Verzerrungen auftritt, nicht jedoch bei einer additiven Überlagerung.

Das ist aber bei der ganzen Diskussion völlig egal
-> siehe nächstes Posting von Moriaty.

wieso ? es geht doch darum, ob Frequenzen oberhalb von 20 kHz Auswirkungen auf den hörbaren Bereich haben können oder nicht. Da ist es doch ganz entscheidend, ob und unter welchen Umständen aus zwei unhörbaren Frequenzen eine hörbare werden kann.

Das Auftreten von Schwebungsfrequenzen ist ein Problem
bei Magnetbändern in Verbindung mit der Frequenz des
Löschkopfes.

Auch hier handelt es sich nicht um Schwebungen sondern allenfalls um Intermodulationen infolge nichtlinearer Verzerrungen. Die Löschkopffrequenz liegt ja auch weit oberhalb des Audiobereiches.

Bei Platte und CD werden ja keine Frequenzen durch’s abspielen
neu zugemischt (sollte jedenfalls nicht so sein).

Auf jeden Fall eine sehr optimistische Prognose :smile:

Jörg

#11

Hallo,
der Begriff Schwebungsfrequenz kann schon aus der Akustik
stammen, aber der Effekt ist natürlich universeller und ich
kenne die Verwendung des Begriffs deshalb auch aus anderen
Bereichen, außerhalb der Akustik. Aber dann sollte man wohl doch
von (Inter-)Modulation sprechen.
Kann sein, daß er dort eigentlich mißbräuchlich verwendet wird,
aber Überlagerungseffekte gib’s ja fast überall und natürlich
treten die gleichen Modulationen auch bei Ultraschall auf,
nur, daß dann auch noch zusätzliche nichtlin. Effekte da sein
können.
Es gibt hier natürlich wieder mal eine gewisse Begriffs-
verwirrung, weil man über viele Begriffe gar nicht mehr nachdenkt
bzw. einfach auf andere Gebiete übertägt, wobei dann eben die
ürsprüngliche Def. nicht mehr genau stimmt.
Gruß Uwi

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