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Hintergrund eines Audio-Analysators

Ein Audio-Analysator ist ein elektronisches Messgerät, das verwendet wird, um die Eigenschaften von Audio-Signalen zu analysieren. Es kann in vielen verschiedenen Anwendungen verwendet werden, einschließlich der Geräteentwicklung, Produktion, Tontechnik, Musikproduktion, akustischen Forschung, und mehr.

Das Gerät kann verschiedene Parameter des Audio-Signals messen und anzeigen, wie z.B. Frequenzspektrum, Amplitudenverteilung, Phasenverschiebung, und Signal-Rausch-Verhältnis. Dies ist besonders nützlich, um unerwünschte Störanteile zu identifizieren, Frequenzverzerrungen zu korrigieren und die Qualität von Audioaufnahmen und -wiedergabe zu verbessern.

Aufbau eines Audio-Analysators

Ein moderner Audio-Analysator ist heutzutage digital aufgebaut und besteht aus mehreren Komponenten: Einem Vorverstärker, einem A/D-Wandler und einem Prozessor, der die Messungen verarbeitet und anzeigt.

Der Vorverstärker passt den Signalpegel so an, dass er vom A/D-Wandler verarbeitet werden kann. Der A/D-Wandler wandelt das analoge Audio-Signal in ein digitales Signal um, das der Prozessor des Audio-Analysators verarbeiten kann.

Ein wichtiger Aspekt des Audio-Analysators ist das Frequenzspektrum (FFT), das die Frequenzverteilung des Audio-Signals zeigt. Erst durch moderne digitale Technik, können solche Funktionen effizient integriert werden. Ein Frequenzspektrum ist sinnvoll, um herauszufinden, welche Frequenzen dominant sind und ob es Abweichungen im Frequenzgang gibt. Mit einer solchen Darstellung können auch Verzerrungen (Harmonische) und Intermodulationsprodukte bestimmt werden. Die meißten modernen Geräte sind auch in der Lage, den Frequenzgang des Audio-Signals in Echtzeit anzuzeigen.

In der Tontechnik und Musikproduktion wird der Audio-Analysator oft verwendet, um das Klangbild und den Frequenzgang von Lautsprechern, Mikrofonen und Instrumenten zu optimieren. Durch die Verwendung von Audio-Analysatoren können Tontechniker und Musikproduzenten schnell und effektiv die Klangqualität verbessern und die Aufnahmebedingungen optimieren.

Insgesamt ist ein Audio-Analysator ein unverzichtbares Werkzeug für jede professionelle Audio-Anwendung. Es bietet detaillierte Messungen und Analysen von Audio-Signalen, die es ermöglichen, Probleme zu identifizieren und zu korrigieren, die Klangqualität zu verbessern und das Hörerlebnis zu optimieren.

Aufbau eines Audio-Messplatzes

Ein Audio-Messplatz besteht aus einem Generator, der Testsignale in das zu testende Gerät einspeist. Der eigentliche Audio-Analysator wertet den Ausgang des Testgeräts aus.

Die wichtigsten Signalformen des Generators sind sinusförmige Signale und Rauschsignale. Hinweise zu den wichtigsten Testsignalen haben wir in einem eigenen Artikel verfasst.

Der einfachste Audio-Analysator besteht aus einem reinem Effektivwert-Messgerät (Millivoltmeter).

Mit einem solchen Aufbau kann bereits der Frequenzgang und der minimale und maximale Eingangspegel vermessen werden. Mit einfachen analogen Filtern (Notchfilter) kann die Grundwelle entfernt werden. Damit kann der Klirrfaktor THD und THD+N bestimmt werden. Eine wichtige Erweiterung sind gehörrichtige Bewertungskurven im Analysator. Insbesondere hat die A-Kurve eine enorme Bedeutung erlangt. Mit einem Oszilloskop kann der Phasengang und die Anstiegszeiten ermittelt werden.

Historische Entwicklung

Die Geschichte des Audio-Analysators geht bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts zurück. In den 1940er Jahren wurden erste Versuche unternommen, elektronische Geräte zu entwickeln, die Audio-Signale messen und analysieren können. Die ersten Modelle waren jedoch groß und teuer und wurden hauptsächlich von der Militär- und Luftfahrtindustrie verwendet.

Ein wichtiger Meilenstein bildete 1940 der erste transportable Sinusgenerator HP200A von William Hewlett. Er basierte auf einer Wien-Brücke mit Röhrenschaltung und der berühmten Glühlampe. Der Frequenzbereich reichte von 35Hz-35kHz. Der Klirrfaktor lag bei bei einem 1%. Diese Geräte setzten Massstäbe und prägten eine ganze Ära und dienten als Grundlage des Weltunternehmens Hewlett-Packard.

In den 1950er Jahren wurden kleinere und erschwinglichere Audio-Analysatoren entwickelt. Diese Geräte waren jedoch immer noch relativ einfach und konnten nur grundlegende Messungen durchführen.

Mit dem Aufkommen der digitalen Technologie in den 1980er Jahren wurde es möglich, leistungsstärkere und vielseitigere Audio-Analysatoren zu entwickeln.Der HP8903B war lange Zeit die Referenz für ein analoges Gerät mit digitaler Steuerung. Später ermöglichte die digitale Signalverarbeitung, komplexe Messungen in Echtzeit durchzuführen und die Ergebnisse auf dem Bildschirm anzuzeigen. Das führte zu einem erheblichen Komfort.

audio analyzer HP8903A

 

In den letzten Jahren haben sich Audio-Analysatoren weiterentwickelt, um den Bedürfnissen der Benutzer gerecht zu werden. Es gibt mittlerweile Modelle, die speziell für die Messung von Lautsprechern, Mikrofonen, Kopfhörern und anderen Audio-Geräten entwickelt wurden. Es gibt auch Software-Analysatoren, die in die digitale Audio-Workstation integriert werden können, um Messungen in Echtzeit durchzuführen.

Insgesamt hat die Entwicklung des Audio-Analysators dazu beigetragen, die Qualität von Audioaufnahmen und -wiedergabe zu verbessern und die Arbeit von Tontechnikern, Musikproduzenten und anderen professionellen Benutzern zu erleichtern. Heute sind Audio-Analysatoren ein unverzichtbares Werkzeug für die Audio-Industrie und werden in vielen verschiedenen Anwendungen eingesetzt.

Kann auf analoge Technik verzichtet werden?

Die ersten Messgeräte waren rein analog. Durch moderne ADC und DAC können heutzutage Geräte gebaut werden, die den frühen analogen Geräten weit überlegen sind. In high-end Messgeräten wie dem APX555 von Audio Precision, findet man jedoch ergänzend einen analogen Generator. Dieser Generator ist extrem klirrarm und übertrifft digitale Generatoren mit DAC um Größenordnungen.

Welche Hersteller gibt es?

Es gibt eine Vielzahl von Herstellern, die Audio-Analysatoren produzieren. Einige der bekanntesten und renommiertesten Marken sind:

  • Audio Precision
  • Rohde & Schwarz (Produktlinie eingestellt)
  • Keysight Technologies (ehemals Hewlett-Packard)
  • Brüel & Kjær
  • NTI Audio
  • Prism Sound

Jeder Hersteller bietet eine breite Palette von Modellen an, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind und unterschiedliche Funktionen und Eigenschaften aufweisen. Einige Modelle sind für den Einsatz in der professionellen Tontechnik und Musikproduktion ausgelegt, während andere für den Heimgebrauch oder für den Einsatz in Forschung und Entwicklung vorgesehen sind. Die Wahl des richtigen Audio-Analysators hängt von den spezifischen Anforderungen des Benutzers ab, einschließlich des gewünschten Messbereichs, der Genauigkeit und der Kosten.

Was sind typische technische Eckdaten eines Audio-Analysators?

Die technischen Eckdaten eines Audio-Analysators können je nach Modell und Hersteller variieren. Einige der typischen technischen Eckdaten, die bei Audio-Analysatoren berücksichtigt werden können, sind:

Frequenzbereich: Der Frequenzbereich gibt an, welchen Bereich an Frequenzen der Audio-Analysator messen kann. Dies kann je nach Modell zwischen einigen Hertz und mehreren Kilohertz bis zu mehreren Megahertz liegen.

Messgenauigkeit: Die Messgenauigkeit gibt an, wie genau der Audio-Analysator in der Lage ist, Messungen durchzuführen. Dies kann in dB oder Prozent ausgedrückt werden und ist abhängig von der spezifischen Messmethode und den Messbedingungen.

Dynamikbereich: Der Dynamikbereich gibt an, wie groß der Unterschied zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Messwert ist, den der Audio-Analysator erfassen kann. Je größer der Dynamikbereich ist, desto genauer kann der Audio-Analysator Messungen durchführen.

Schnittstellen: Der Audio-Analysator kann über verschiedene Schnittstellen verfügen, z.B. USB, Ethernet oder GPIB. Diese Schnittstellen ermöglichen eine einfache Integration in ein Netzwerk und die Fernsteuerung des Geräts.

Anzeige/Display: Das Display des Audio-Analysators zeigt die Messergebnisse an und ermöglicht dem Benutzer die Überwachung der Messungen in Echtzeit. Die Größe, Auflösung und Farbdarstellung des Displays können je nach Modell variieren.

Diese technischen Eckdaten sind jedoch nur ein Teil der Funktionalitäten eines Audio-Analysators, und je nach Anwendungsgebiet können auch andere Eigenschaften eine wichtige Rolle spielen.