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Alles was Ihr über Phasenprobleme wissen müsst - Teil 1

Phasen - Grundlagen erklärt
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Falls Ihr Euch mit Audio beschäftigt habt Ihr sicherlich schon häufig vom Thema 'Phasen' gehört - sei dies nun im Bezug auf Mixing und Recording - und das nicht selten mit einem negativen Beigeschmack.

Anfänger leiden häufig unter Phasenproblemen ohne sich wirklich dessen bewusst zu sein. Sie hören nur, dass etwas mit dem Sound nicht stimmt, können aber nicht wirklich definieren woher das Problem eigentlich rührt. Häufig sind dubiose und eher zufällige Lösungsansätze die Folge. Man muss jedoch kein Nobelpreisträger sein um das Thema der Phasen richtig zu verstehen - es könnte sich sogar mit der Zeit als treuer Diener herausstellen. Genau aus diesem Grund werden werden wir uns in diesem ersten Kapitel den Grundlagen dieses Themas widmen.

Genesis

Um unsere Aufgabe etwas zu vereinfachen schauen wir uns einmal mit der Sinus Kurve einen der einfachsten Klänge an - gleichmässig auf- und absteigend bei einer fixen Frequenz (in diesem Fall bei 440Hz). Wie ihr wisst ist ein Klangereignis nichts anderes als Vibrationen die durch Druckveränderungen den Raum durchqueren. Wird ein Klang mit einem Mikrofon aufgenommen, so wird im wesentlichen dieser Luftdruck in ein elektrisches Signal umgewandelt.

Comprendre la phase

Wird diesem ersten Signal eine identische Sinuskurve hinzugefügt (ohne irgendwelche zeitlichen Verzögerungen und bei gleicher Lautstärke) so erhält man eine Wellenform mit derselben Frequenz aber mit einer Anhebung der Amplitude um 6dB. In einem solchen Fall redet man davon, dass diese beiden Signale 'in Phase' (oder phasenlinear) sind.

Überlagert man hingegen diese zwei Kurven so, dass die Kurven exakt gegeneinander laufen, so löschen sich die Signale gegenseitig aus und produzieren eine absolute Stille. In diesem Fall sind die Signale 'out of Phase'. (Siehe dazu die folgenden Bilder)

Comprendre la phase
'In phase' (phasenlinear)
Comprendre la phase
'Out of phase'
 

 

Comprendre la phase

Aber auch ohne solche extremen Einstellungen resultieren zeitlich verschobene Signale in hörbaren Lautstärkeunterschieden. Diese zeitliche Verzögerung wird auch als Phasenlaufzeit bezeichnet und in Grad gemessen. Ein Phasen-unterschied von 180° entspricht somit einer grösstmöglichen Phasenverschiebung, während ein Unterschied von 360° natürlich wieder komplett 'in Phase' ist, aber um einen kompletten Schwingungszyklus versetzt.

 

Kammfilter

Comprendre la phase

Theorie ist natürlich schön und gut, doch im echten Leben wird man eher selten mit einfachen Sinuskurven zu tun haben. Dennoch tauchen diese auch bei komplexen Wellenformen immer wieder auf - so zum Beispiel wenn zwei in der Phase verschobene Signale in der Summe eine dritte Schwingung erzeugen. Während es einfach ist zu verstehen was mit einem Signal passiert, das phasenlinear gedoppelt oder 180° in der Phase gedreht wird (in diesen Fällen entweder eine Anhebung der Amplitude um 6dB oder eine komplette Auslöschung des Signals), so sind die Schritte dazwischen schon nicht mehr einfach so absehbar.

Comprendre la phase

Hier entsteht nämlich etwas das man als Kammfilter-Effekt bezeichnet. Wie auf der Grafik gesehen werden kann werden durch die Überlagerung verschiedene Frequenzen teilweise abgesenkt und angehoben. Die rote Kurve steht dabei für zwei phasenlineare Signale, während die grüne Kurve das Resultat der zeitlichen Verschiebung aufzeigt. Zerlegt man dieses komplexe Signal in einfachere Wellenformen kann dieses Phänomen bereits besser visualisiert werden. Zeitliche Verzögerung führen also bei gewissen Wellenformen zu Phasenproblemen und bei anderen nicht - und genau das ist der Grund für den Kammfiltereffekt.

Fortsetzung folgt…

 

 Nach diesem Artikel sollte es klar sein, dass Phasenprobleme einem schnell einen Strich durch die Rechnung machen können. In einem weiteren Artikel werden wir uns deshalb noch genauer mit diesem Thema beschäftigen.

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