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Zwitscher-Geräusche bei USB Mikrofonen

Sicher ist ihnen auch schon aufgefallen, dass bei vielen USB-Mikrofonen sehr störende Zwitscher-Geräusche, die auch an Zirpen oder Sirren erinnern, auftreten. Diese Zwitscher-Geräusche fallen insbesondere natürlich bei ruhigen Passagen auf. Die Ursachen sind ähnlich wie das klassische Netz-Brummen, das bei vielen Audio Geräten auftritt. Hier kommt es durch Einstreuung der Netzspannung zu dem Brummton. Der Brummton ist aber gerade am Grenzbereich unseres Hörvermögens und tritt daher nicht so störend in Erscheinung. Die Zwitscher-Geräusche bei USB-Mikrofon oder auch USB-Soundkarten sind gerade im Bereich der höchsten Empfindlichkeit unseres Hörvermögens (1-2kHz).

Wie kommt es aber zu diesen Störgeräuschen?

Bei der USB-Schnittstelle wird alle 1/1000 Sekunde also alle Millisekunde ein Datenpaket mit digitalen Audiodaten übertragen. Der Rest der Zeit finden im wesentlichen keine Übertragungen auf der USB-Schnittstelle statt. Jedes Datenpaket sendet einen elektro-magnetischen Impuls aus. Dadurch ergibt sich genau die Grundfrequenz von 1kHz. USB selbst verwendet eine relativ hohe Spannung von 5 Volt, um eine hohe Störfestigkeit zu haben. Dadurch haben aber die USB Datenpakete eine hohe elektromagnetische Energie und streuen praktisch überall ein. Aufgrund der höheren Frequenz haben diese Einstreuungen auch eine deutlich höhere Reichweite und sind wesentlich schwieriger zu unterdrücken als ein klassischer Brummton.

Wie kann man dies Störtöne erkennen?

Achtung die Aufzeichnung haben wir stark verstärkt , um den Effekt deutlich zu zeigen. Reduzieren Sie ggf. die Lautärke.

Die enfachste Massnahme ist Hören. Die Geräusche sind sehr typisch und nicht zu überhören.

Mit Hilfe von Messgeräten lassen sich diese Störungen eindeutig identifizieren und auch quantifizieren. Das Mittel der Wahl ist eine hochauflösende FFT mit längerer Mittelungszeit.

FFT with 1kHz USB Interference

Die Einstreuungen sind in der Regel synchron zur Abtastrate und aliegen daher bei exakt 1kHz.

 

 

In welchen Geräten findet man solche Zwitscher- Geräusche?

Diese Störgeräusche treten hauptsächlich in günstigeren Mikrofonen auf. Hier verwendet der Hersteller aus Kostengründen eine Single-Chip Lösung. Das heißt der USB-Transceiver und die ADCs sind in einem Chip und sehr dicht beieinander. Dadurch kommt es leicht zu Übersprechen zwischen dem USB-Digitalteil und dem Analogteil. Man findet die Zwitscher-Geräusche allerdings auch bei Geräten mit getrennten ADCs. Hier waren die Entwickler in der Regel unsauber bei der Masseführung und Abschirmung. Durch einfache Modifikation der Schaltung lässt sich das Problem auch nicht lösen, sondern die Schaltung muss von vornherein auf saubere Versorgungsspannungen und geringe Einstreuungen ausgelegt sein. Letzten Endes sind auch hier Masseschleifen das eigentliche Problem diese wirken wie eine Antenne. Zusätzlich wird die 5V Versorgung der USB Schnittstelle im 1kHz Raster moduliert. Und auch der Analogteil wird letztlich aus dieser „schmutzigen“ Spannung versorgt. Grundsätzlich lässt sich das Problem durch ein sauberes Design in den Griff bekommen und man kann es auch messtechnisch sehr leicht erfassen. Im Nachhinein lässt sich das Störgeräusch kaum entfernen, da es im Gegensatz zu dem Brummton mitten im Hörbereich liegt.

 

Haben diese Störgeräusche Einfluss auf die Messergebnisse?

In der Regel, NEIN. Diese Signalanteile sind so gering, das die Messungen nicht verfälscht werden. Einzig unser Ohr ist bei diesen Frequenzen extrem empfindlich und man ist bei Audio-Aufnahmen zunächst irritiert.