Inhaltsverzeichnis. Was ist Tontechnik? 13

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1 7 Inhaltsverzeichnis Was ist Tontechnik? 13 1 Schall und Schwingungen Mechanische Schwinger Freie und gedämpfte Schwingung Erzwungene Schwingung und Resonanz Effektivwert und Spitzenwert Komplexe Beschreibung Schallfeld Schallwellen Akustische und elektrische Pegel Ebene Welle, Kugelwelle und Entfernungsgesetz Nahfeld und Fernfeld Nichtlinearität bei großem Schalldruck Bewegte Schallquellen Überlagerung von Wellen Schallreflexion und stehende Wellen Beugung, Brechung, Interferenz Wiederholungstonhöhe und Schwebung Tonerzeugung Saiten, Stäbe, Membranen, Platten Röhren- und Helmholtz-Resonatoren Stimmung Pythagoras und der Wolf Wohltemperierte Stimmungen Oktavspreizung 65 2 Schall im Raum Wellentheoretische Betrachtung Raumresonanzen 69

2 8 Inhaltsverzeichnis Eigenfrequenzdichte und Großraumfrequenz Druckkammerprinzip Statistische Betrachtung Schallabsorption und Nachhallzeit Direktfeld, Diffusfeld, Hallradius Geometrische Betrachtung Frühe Reflexionen Echos und Schallbrennpunkte Raumakustische Werkzeuge Poröse Absorber Resonanzabsorber Mikroperforierte Absorber Diffusoren Reflektoren Raumklang Klangeinfluss von Nachhall und Resonanzen Objektive Qualitätskriterien Subjektive Qualitätskriterien Anforderungen an Aufnahmeräume Kleine Tricks zur Verbesserung des Raumklangs Einfluss von Publikum im Saal Regieraum-Akustik Hören Physiologie und Akustik des Ohrs Außenohr Mittelohr und Innenohr Frequenzanalyse im Innenohr Kombinationstöne Monaurales Hören Ton, Klang, Geräusch Tonhöhe Virtuelle Tonhöhe Hörfläche und Frequenzbewertung Pegel und Lautheit Frequenzgruppen (Critical Bandwidth) Verdeckung in Zeit- und Frequenzbereich Binaurales Hören: räumliche Wahrnehmung Richtungshören Gesetz der ersten Wellenfront Phantomschallquellen und Stereofonie Kopfbezügliche Stereofonie Hörschäden 123

3 Inhaltsverzeichnis Schwerhörigkeit Hörsturz und Tinnitus Signale und Systeme Lineare Systeme Dirac-Stoß, Impulsantwort und Faltung Diskrete Faltung Vom Zeit- in den Frequenzbereich Fourier-Transformation Diskrete Fourier-Transformation: DFT und FFT Transformation von LTI-Systemen Unschärferelation Musikalische Deutung der Frequenzanalyse Andere Möglichkeiten spektraler Zerlegung Filter Tiefpass, Hochpass, Bandpass Digitale Filter: FIR und IIR Analoge Welt, digitale Welt Die diskrete Zeit: Abtastung Abtasttheorem Unterabtastung und Alias-Effekt Abtastung, ideal und nichtideal Oversampling Abtastratenwandlung Spannung in Stufen: Digitalisierung Binäre Codierung und Zweierkomplement Multibit-Quantisierung Digitales Rauschen Dynamik digitaler Systeme Lineare und nichtlineare Quantisierung Dither Noise Shaping Bauarten von Digitalwandlern Multibit-Wandler (PCM) Differentielle Wandler (DPCM, DM) Sigma-Delta-Wandler (PDM\,/\,DSD) Information, Modulation, Codierung Signal und Information Relevanz und Redundanz Der Übertragungskanal Informationsgehalt und Kanalkapazität 177

4 10 Inhaltsverzeichnis Multiplexing Aufbereitung analoger Signale Kompandierung (Rauschunterdrückung) Amplituden- und Frequenzmodulation Aufbereitung digitaler Signale Quellencodes Datenreduktion: MP3, AC-3 und andere Kanalcodes und Fehlerkorrektur Codespreizung (Interleaving) Leitungscodes Anschlusstechnik Analoge Übertragung Impedanzanpassung Symmetrisch, unsymmetrisch Analoge Übertragungsstandards Digitale Übertragung Taktsynchronisierung (Word Sync) Transmitter, Receiver, Repeater Digitale Übertragungsstandards Timecode Chase/Lock-Synchronisierung Formate und Anschlusstechnik Übertragungsfehler Probleme bei der analogen Übertragung Probleme bei der digitalen Übertragung Klangsynthese und MIDI Synthesetechniken Lineare Synthese im Frequenzbereich Modulationssynthese (AM, FM) Granulare Synthese Physical Modeling, Faltung und Waveguides Zeitliche Klangformung Hüllkurve (ADSR) Rendering und Morphing MIDI MIDI-Protokoll und Anschlusstechnik MIDI-Erweiterungen Sequencer und MIDI-Files Musikalischer Takt, Latenz und Timing 242

5 Inhaltsverzeichnis 11 9 Schallwandlung Wandlerprinzipien Elektromagnetischer Wandler Elektrodynamischer Wandler Elektrostatischer Wandler Piezoelektrischer Wandler Mikrofone Druckempfänger Druckgradientenempfänger Nahbesprechungseffekt Gradientenempfänger mit Laufzeitglied Eigenschaften idealer Kapseln Variable Richtcharakteristik Richtrohrmikrofone (Interferenzempfänger) Grenzflächenmikrofone Digitale Mikrofone Technische Daten Ausführungen Lautsprecher Schallerzeugung Gehäuse Elektrik Technische Daten Ausführungen Leistungsverstärker (Endstufen) Funktionsweise Technische Daten Kopfhörer Funktionsweise und Bauarten Kopfhörerkompatible Signalbearbeitung (HRTF) Mehrkanaltechnik Stereofonie MS-Verfahren Surround: matriziert und diskret Wellenfeldsynthese (WFS) Schallaufnahme und -wiedergabe Stereo-Mikrofonverfahren Surround-Mikrofonverfahren Lautsprecheraufstellung 309

6 12 Inhaltsverzeichnis 10 Geräte zur Tonaufzeichnung Gerätetechnik analog, digital, virtuell Computer Hardwarestruktur Funktionsweise Festplatte (Hard Disk) Schallspeicherung Magnetband, analog und digital Optische Speicher Bespielbare optische Medien Magneto-optische Speicher Mischpulte Struktur Bedienkonzepte Baugruppen Anzeigeinstrumente Pegel, Headroom, Dynamik Hallgeräte Hallalgorithmen Faltungshall Effektgeräte Equalizer Dynamikprozessoren Delay-Effekte Synthese-Effekte Offline, Online, Echtzeit Schnitt (Editing) und Mastering 353 Quellen 356 Bildnachweis 361 Sachwortverzeichnis 362