Gleichlaufschwankungen / wow and flutter

Gleichlaufschwankungen : Wow and Flutter

"Wow" und "Flutter" sind Begriffe aus der Audiotechnik, die die Abweichungen in der Wiedergabe von Tonspuren beschreiben. "Wow" bezieht sich auf eine langsame periodische Verzerrung des Klangs, während "Flutter" eine schnellere Variation des Klangs beschreibt. Die deutsche Bezeichnung ist Gleichlaufschwankungen.

"Wow" tritt auf, wenn sich die Geschwindigkeit des Abspielgeräts leicht ändert, was zu einer langsamen Schwankung in der Tonhöhe führt. Es kann auch durch ungleichmäßige Abnutzung verursacht werden. "Flutter" dagegen wird durch schnelle Veränderungen in der Abspielgeschwindigkeit verursacht, die normalerweise durch Vibrationen entstehen.

Wow und Flutter können störende Auswirkungen auf die Klangqualität haben und beeinträchtigen insbesondere bei Aufnahmen mit hoher Klangqualität das Hörerlebnis. Um sie zu minimieren, verwenden professionelle Audioaufnahmen und Wiedergabegeräte spezielle Technologien wie Servo-Systeme und Quarzstabilisatoren, um eine präzise und konstante Geschwindigkeit zu gewährleisten.

Gleichlaufschwankungen treten im wesentlichen bei Schallplattenspielen und Bandaufzeichnungsmaschinen auf. Bei professionellen Tonbandmaschinen wird ein hoher technischer Aufwand betrieben, um solche Effekte zu minimieren. Problematisch sind vielfach die einfacheren Kassettenrekorder.

In der digitalen Audiotechnik sind Gleichlaufschwankungen kein Problem mehr, da die Geschwindigkeit der Wiedergabe von digitalen Aufnahmen digital gesteuert wird. Die Taktsignale werden von Quarzoszillatoren abgeleitet. Deren Abweichungen liegen bei ca. 20ppm und damit um Größenordnungen unterhalb von mechanischen Konstruktionen. Absolute Tonhöhenverschiebungen sind in dieser Größenordnung unhörbar, allerdings treten in digitalen Systemen, je nach Aufbau, sehr schnelle Schwankungen auf, der als "Jitter" bezeichnet wird.

Begriffe und Definitionen

Gemäß IEC60386 werden folgende Begriffe definiert:

Flutter: Schnelle Gleichlaufschwankungen Unerwünschte Form von Frequenzmodulation mit Frequenzen oberhalb 10 Hz bis etwa 100Hz, mit der das Signal während des Aufnahme-/Wiedergabevorgangs durch eine unregelmäßige Bewegung des Aufnahmemediums moduliert wurde. Dieser Effekt macht sich als Rauhigkeit bemerkbar.

Wow: Langsame Gleichlaufschwankungen Unerwünschte Form von Frequenzmodulation mit Frequenzen von 0,1Hz bis 10 Hz, mit der das Signal während des Aufnahme-/Wiedergabevorgangs durch eine unregelmäßige Bewegung des Aufnahmemediums moduliert wurde. Dieser Effekt macht sich als "Jaulen" bemerkbar.

Drift: Schlupf Langsame Anderung der Geschwindigkeit des Aufnahmemediums wahrend Aufnahme und Wiedergabe. Durch Drift wird die Tonhöhe langsam verändert. Dieser Effekt ist nicht so auffällig.

Wie werden Gleichlaufschwankungen verringert?

Bei mechanischen Audiogeräten sind Gleichlaufschwankungen unvermeidlich. Durch aufwendige Konstruktionen kann der Anteil jedoch erheblich gesenkt werden.

Die wichtigsten Maßnahmen zur Verringerung der Gleichlaufschawankungen sind:

• Masse bzw. Trägheitsmoment: Durch große rotierende Massen können Schwankungen der Drehzahl minimiert werden. Gerade bei Schallplattenspielern im high-end Bereich wird hiervon gerne Gebrauch gemacht, da große Massen die Wertigkeit eines Gerätes unterstreichen.

• Regelkreis (servo). Bei servo-geregelten Geräten wird die Drehzahl kontinuirlich gemessen und in einem geschlossenen Regelkreis (closed-loop) nachgeführt. Der Regelkreis kann rein analog oder digital ausgeführt sein. Rein äusserlich wirken solche Lösungen natürlich nicht so imposant gegenüber einem 50kg Drehteller. Je nach Auslegung des Regelkreises sind solche Lösungen messtechnisch überlegen. Zudem bleiben die Geräte tragbar. Servo-Ansätze findet man hauptsächlich in professionellen Bandmaschinen. Hier werden auch bewußt an kritischen Stellen hohe Trägheitsmomente eingebaut, um minimale Gleichlaufschwankungen zu erzielen. Bei high-end Schallplattenspielen sind solche Konzepte umstritten, da mehr Komponenten in den Klang eingreifen. Hier verläßt man jedoch schnell den Bereich der Messtechnik und gelangt in die Esoterik.

Wie werden Gleichlaufschwankungen gemessen?

Gleichlaufschwankungen werden mit einem speziellen Messgerät, dem Wow-und-Flutter-Meter, gemessen. Das Gerät misst die Abweichungen der Tonhöhe oder Geschwindigkeit des Audiosignals über eine bestimmte Zeitspanne und zeigt die Werte an.

Für Messungen der Gleichlaufschwankungen werden Referenzaufnahmen benötigt. Diese enthalten einen Ton der Frequenz 3150Hz oder 3000Hz.

Das Messgerät bestimmt die Abweichungen zum Referenzton und wertet diese statistisch aus. Die gemessenen Abweichungen werden in Prozent angegeben und können auch als Kurve dargestellt werden, um die Schwankungen über die Zeit hinweg zu visualisieren.

Gleichlaufschwankungen können nicht einfach mit einem Oszilloskop bestimmt werden.

Ein Gerät zur Messung der Gleichlaufschwankungen ist ein komplexes und hoch spezialisiertes Messgerät und besteht aus folgenden Komponenten:

• Eingangsfilter
• FM-Demodulator
• Bewertungsfilter
• Statistische Auswertung

Die folgende Grafik zeigt die Bewertungskurve nach IEC60386

Gleichanteile DC werden durch dieses Filter nicht durchgelassen, daher fließt die absolute Frequenzabweichung nicht in den bewerteten Messwert ein. Die Frequenzabweichung wird seperat ermittelt.

Eigenständige Geräte zur Messung der Gleichlaufschwankungen sind heutzutage nicht mehr gebräuchlich.

Vielmehr findet man diese Funktion in hochwertigen Audio-Analysatoren wie der APx Serie von Audio Precision oder unsererem Software basierten Messsystem WinaudioMLS.

Welche Normen gibt es zur Messung der Gleichlaufschwankungen?

Es gibt verschiedene Normen und Standards, die die Messung von Gleichlaufschwankungen standardisieren. Die wichtigsten sind:

IEC60386:1995: Meßverfahren für Geschwindigkeitsschwankungen bei Tonaufzeichnungs- und -wiedergabegeräten (IEC 60386:1972 + A1:1988) Diese Norm legt die Methode zur Messung von Wow und Flutter für analoge Audio-Aufzeichnungen auf Band fest. Sie beschreibt die Verwendung eines Wow-und-Flutter-Meters und definiert die Testbedingungen sowie die Messverfahren.

AES6-2008: Dies ist eine Empfehlung der Audio Engineering Society (AES) für die Messung von Wow and Flutter. Die Begriffe werden in dieser Norm etwas abweichend zur IEC60386 definiert.

Drift/Schlupf: Frequenzmodulation des Signals im Bereich unter etwa 0,5 Hz führt zu Verzerrungen, die ggf. als langsame Änderung der durchschnittlichen Tonhöhe wahrgenommen werden. ANMERKUNG Die Driftmessung wird von dieser Norm nicht behandelt

Wow: Frequenzmodulation des Signals im Bereich von etwa 0,5 Hz bis 6 Hz führt zu Verzerrungen, die als Schwankung der Tonhöhe eines Tons wahrgenommen werden.

Flutter: Frequenzmodulation des Signals im Bereich von etwa 6 Hz bis 100 Hz führt zu Verzerrungen, die als Rauhigkeit wahrgenommen wird