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Stereotechnik

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galotti
Neuling
#1 erstellt: 06. Mrz 2005, 17:40
Hallo!

Ich suche Informationen über die Stereotechnik und wie die Stereosignale übertragen werden (z.B über Radio)

-Und wie sie überhaupt erzeugt werden und wie sie wieder wiedergegeben werden.

Mit google finde ich dazu aber sehr wenig.

Weiß jemand einen guten Link über dieses Thema??
(oder auch mehrere??)

Ich wäre dir dafür sehr dankbar!!


viele Grüße

Roland
Tom_Sawyer
Stammgast
#2 erstellt: 06. Mrz 2005, 17:58
galotti
Neuling
#3 erstellt: 06. Mrz 2005, 19:24
Ahh, danke für diese Links!!

Da ist schon was brauchbares dabei, aber ich suche nichts über Verstärker sondern über die Technik, z.B.: wie das Stereosignal übertragen wird. Oder auch über das Spektrum der Übertragung,usw...

Weiß da wer noch Links dazu??

Danke schon im voraus

galotti
DB
Inventar
#4 erstellt: 06. Mrz 2005, 20:01
Da suchst Du am besten mal nach dem Büchlein von Klaus K. Streng "HF-Stereophonie", da sind die Funktionsweise der Stereoübertragung und auch die verschiedenen Decodierungsverfahren sehr gut beschrieben.

MfG

DB
galotti
Neuling
#5 erstellt: 07. Mrz 2005, 00:37
Danke, gibts da auch eine Onlineausgabe davon??

mfg galotti
richi44
Hat sich gelöscht
#6 erstellt: 08. Mrz 2005, 15:06
Das, was Du da alles wissen möchtest, ist ein rechter Brocken. Aber versuchen wirs mal...
Stereo bedeutet im einfachsten Fall Aufnahme und Wiedergabe über zwei Kanäle. Man will also die mehr oder weniger räumliche Abbildung eines Klanggeschehens übertragen. Dazu sind (mindestens) zwei Mikrofone und zwei Lautsprecher nötig. Wie die Lautsprecher aufgestellt sind, dürfte bekannt sein. Bei den Mikrofonen gibt es im wesentlichen drei Möglichkeiten der Aufstellung.
A: Die A/B Stereofonie.
Dabei werden die Mikrofone so vor einem Orchester aufgestellt, dass die Distanz zwischen dem Orchester-Ende und dem jeweiligen Mik etwas kleiner ist als der Abstand der beiden Mik zueinander. Oder man kann die ganze Breite des Orchesters auch etwa dritteln. Jedenfalls ergibt sich so ein recht grosser Abstand zwischen den Mik.
Logischerweise gibt es dadurch einmal Lautstärke-Unterschiede, je nachdem, wie weit ein Instrument vom einen oder anderen Mik entfernt ist. Es gibt aber auch Laufzeit-Unterschiede durch die unterschiedliche Distanz.
Diese Technik zeigt ein sehr räumliches Klangbild, es lässt sich aber kein vernünftiges Mono-Signal (die beiden Miksignale werden addiert) herstellen, weil die Laufzeiten zu Auslöschungen der Töne führen können. Und schliesslich soll man eine Aufnahme auch in Mono mit einem kleinen Kofferradio hören können. Daher wird diese Technik praktisch nicht mehr verwendet.

B: Kopfbezogene Stereofonie.
Hier sind die Mikrofone in einem Abstand angeordnet, welcher etwa dem Ohrabstand entspricht. Dabei können sie einzeln stehen und leicht schräg nach aussen zeigen (ORTF), die Trennung kann durch eine Scheibe erfolgen (OSS) oder es wird ein Kunstkopf oder eine Kugel verwendet. Diese Aufstellung bringt weniger Mono-Probleme, da die Laufzeiten kürzer sind. Je nach Trennung ist neben der Laufzeit der Lautstärkeunterschied (ORTF) oder der Klangcharakter (Kunstkopf) für die Ortung entscheidend. Anordnungen dieser Art werden noch recht häufig eingesetzt, vor allem ORTF.

C: XY-Stereofonie.
Hier sind die beiden Mikrofone praktisch in einem Punkt angeordnet und die Richtwiedergabe erfolgt nur durch die unterschiedliche Lautstärke. Diese Technik ist am weitesten verbreitet, weil damit keine Laufzeitprobleme auftauchen und die Signale daher voll mono-kompatibel sind. Es lassen sich hier auch zusätzliche Mikrofone im Orchester (Stützmikrofone) aufstellen. Da diese natürlich eine andere Distanz zum Instrument haben, wird ihr Signal elektrisch so verzögert, dass es mit dem Stereo-Hauptmikrofon überein stimmt.
Mit dieser reinen Intensitäts-Stereofonie kann man auch einzelne Akteure (Sänger, Sprecher) mit Mono-Mikrofonen aufnehmen und sie dann durch entsprechende Signalstärken-Verteilung (Panoramaregler, Panpot) auf der Basis positionieren.

Weil C das Übliche ist, beschränke ich mich im Weiteren auf diese Technik.
Wir haben nun also das Hauptmik mit seinen zwei Kanälen, das entsprechend verstärkt wurde. Zusätzlich haben wir eine Anzahl Stützmikrofone, die verstärkt, verzögert und positioniert sind. In jedem Fall haben wir am Ausgang unseres Mischpultes die beiden Kanäle +L und +R. Das + bedeutet, dass wir da nichts mit der Phase gebastelt haben und keine Lautsprecherkabel verkehrt angeschlossen haben.
Wenn wir nun +L und +R addieren, so bekommen wir ein reines Mono-Signal (das uns eigentlich bei Stereo nicht interessieren müsste).

Jetzt zeichnen wir das auf eine Kassette auf. Die beiden Kanäle sind je auf einem Viertel der Breite des Bandes aufgenommen und liegen gleich nebeneinander. Wenn wir die Kassette über ein Stereo-Gerät abspielen, haben wir die Trennung in +L und +R, bei einem kleinen Monogerät werden die beiden Kanäle gleichzeitig abgespielt, da ja nur ein Kanal mit der halben Breite des Bandes zur Verfügung steht. Die Mono-Bildung geschieht also auf dem Tonkopf. Darum ist Mono immernoch interessant.
Oder wir nehmen mit einem Studiotonbandgerät auf, das nur 2 Spuren hat. Auch hier ist eine Wiedergabe auf einem Mono-Vollspurgerät möglich und auch hier wird Mono am Tonkopf gebildet.
Wenn wir daraus eine Schallplatte machen würden, müssten die Signale so aufgezeichnet werden, dass der eine Kanal von aussen/oben nach innen/unten die Aufnahmenadel (Schneidstichel) bewegt, der andere Kanal von innen/oben nach aussen/unten. Das bedeutet, dass die beiden Bewegungen gegeneinander in einem Winkel von 90 Grad stehen und daher ein geringes Übersprechen entsteht, dass andererseits die Kanäle gegenüber der Plattenoberfläche jeweils 45 Grad geneigt sind. Und weiter ist die Phasenlage so, dass ein Monosignal, also +L Plus +R eine horizontale Auslenkung ergibt. Das wiederum bedeutet, dass ein billiger Mono-Plattenspieler aus dem Stereosignal ein Monosignal macht, da er ja nur die horizontale Komponente der Aufzeichnung auswerten kann.

Aber es kommt noch dicker!
Radio. UKW. Stereo oder Mono.
Aber vorher nochmals zurück zur XY-Stereofonie. Ich habe gesagt, Mono ist linker und rechter Kanal addiert, also +L Plus +R. Mono ist eigentlich das, was im Orchester in der Mitte passiert. Das ist nämlich auf beiden Kanälen das selbe Signal (von einem Mono-Mik des Sängers) und gleich stark. Wenn ich nun eine Subtraktion mache, also +L-R, dann ist der Sänger nicht mehr zu hören, weil ja die beiden Signale absolut identisch sind und sich beim abzählen daher aufheben.
Wenn also die Addition das Mono- oder Mittensignal ist, dann kann die Subtraktion nicht das Mittensignal sein, sondern es ist das Seitensignal. Wenn wir also am Ausgang des Mischpultes einmal +L und +R zusammenzählen (Mono oder Mitte = M-Signal) und einmal +R von +L abzählen (S-Signal) haben wir wieder zwei Signale, die wir entweder wieder addieren oder subtrahieren können, um wieder zu den ursprünglichen Kanälen +L und +R zu gelangen.

Diese MS-Stereofonie wird teils in der Aufnahmetechnik angewendet, weil man damit vom Mischpult aus quasi den Öffnungswinkel der beiden Mikrofone zueinander verstellen kann (mehr oder weniger S), ohne an den Miks selbst etwas verändern zu müssen.
Und diese MS-Technik braucht man beim Radio zur Stereo-Übertragung. Ursprünglich gab es nur Mono. In Amerika hat man zu Beginn versucht, einen Kanal über Mittelwelle und einen über UKW zu übertragen. Das geht, solange die Senderdichte nicht zu gross ist. Aber die Tonqualität ist ungenügend (wer hört schon noch Mittelwelle!). Andererseits war es nicht möglich, auf UKW ein Programm über zwei Sender zu übertragen. Dazu sind einfach zu wenige Sendefrequenzen da. Also hat man sich einen Trick ausgedacht und ,vereinfacht gesagt, den einen Kanal mit einer "Transponierung" in einen höheren Frequenzbereich verschoben, der normal nicht hörbar ist. Konkret: Man hat einen 38 kHz-Träger damit moduliert.
Nur durfte dieses Signal weder +L noch +R sein, denn der Hörer an seinem kleinen Kofferempfänger will Mono hören. Die logische Folge: Im normal hörbaren Bereich wird das Mono-Signal übertragen, im "transponierten" das Seitensignal. Der Stereomensch muss nun halt im Stereodecoder des Tuners die 38 kHz demodulieren und daraus das Seitensignal gewinnen. Dieses wird nun einmal als M+S und einmal als M-S weiter behandelt. Bei richtigem Abgleich bekommt man +L und +R, bei schlechtem Abgleich eigentlich auch, aber mit deutlichem Übersprechen.

Und darum gibts jetzt noch eins drauf: Das Fernsehen mit Stereo und Zweikanalton.
Da gibt es die Betriebsarten Mono, Stereo und Zweikanal. Beim Fernsehen wird über einen Sender das Bild ausgestrahlt und mit einem zweiten Sender, der in einem festen Frequenzabstand zum ersten eingestellt ist, der Ton. Um Störungen zu vermeiden, darf ein anderer Sender seine Frequenz nicht frei wählen, sondern muss sich an die Abmachungen halten. Damit entsteht ein Frequenzraster. Da die Abstände gross genug sind, konnte ein zweiter Tonsender eingefügt werden. Alte Mono-Empfänger können NUR den ersten Tonsender wiedergeben. Das hat Konsequenzen:
Bei Mono muss der Tonsender 1 das Monosignal übertragen, bei 2-Ton muss er die Hauptsprache (deutsch) übertragen und bei Stereo? Da muss er logischerweise wieder Mono übertragen.
Also wäre es eigentlich gleich wie beim Radio. NUR
für 2-Ton reicht die Stereo-Trennung des Radios nicht aus. Da würde man immer im Hintergrund noch das ausländische Gebrabbel hören. Folglich ist auf dem ersten Ton Mono oder deutsch, auf dem zweiten Ton +RECHTS oder fremd.
Man kann nämlich auch statt M(ono oder Mitte) und S(eite) auch Mono und +R übertragen. Subtrahiert man vom Monosignal +R, so bekommt man +L (mehr oder weniger gut, abhängig vom Abgleich der Schaltung). +R hat man ja schon, also ist das kein Problem.

Damit ist eigentlich das Thema erledigt. Man könnte jetzt noch auf die Zusatzinformationen beim Radio oder die Surroundsysteme eingehen, doch das würde den Rahmen dieses Beitrags endgültig sprengen.
Darum lassen wirs mal genug sein...
GandRalf
Inventar
#7 erstellt: 08. Mrz 2005, 16:16
Moin auch,

Bravo, richi.



An die Moderation:

Bitte pinnen bzw. unter FAQ ablegen!!!


galotti
Neuling
#8 erstellt: 08. Mrz 2005, 19:54
Vielen Dank für die Antwort!!!

Das hilft mir schon mal weiter, allerdings habe ich noch eine Frage:
__________________________________________________________
Wenn ich nun eine Subtraktion mache, also +L-R, dann ist der Sänger nicht mehr zu hören, weil ja die beiden Signale absolut identisch sind und sich beim abzählen daher aufheben.
___________________________________________________________


--> Ist da nur der Sänger nicht zu hören oder ist da überhaupt nichts zu hören???

Könntest du das nochmal kurz erklären??
___________________________________________________________
Wenn also die Addition das Mono- oder Mittensignal ist, dann kann die Subtraktion nicht das Mittensignal sein, sondern es ist das Seitensignal.
_____________________________________________________________

-->Wie wird das beim UKW Radio übertragen??


Danke schon im voraus

galotti


[Beitrag von galotti am 08. Mrz 2005, 19:56 bearbeitet]
richi44
Hat sich gelöscht
#9 erstellt: 10. Mrz 2005, 10:09
Zum Sänger:
Machen wir folgende vereinfachte Rechnung:
Den Sänger stellen wir als Ton von 1000 Hz dar. Er ist Mono, also auf beiden Kanälen identisch.
Zusätzlich nehmen wir ein Instrument (Trompete) mit 2000 Hz, das NUR links spielt und eine Gitarre mit 500 Hz, die nur rechts spielt.
Links haben wir also 1000 Hz + 2000 Hz, rechts 1000 Hz + 500 Hz.
Bei Mono, also +L PLUS +R ergibt das auf beiden Kanälen 500 Hz + (2mal)1000 Hz + 2000 Hz.
Bei der Subtraktion, also bei "Seite" ergibt das +L MINUS +R, also (1000 + 2000) MINUS (1000 + 500) = +2000 PLUS -500. Da die Frequenzen oder Instrumente direkt nichts miteinander zu tun haben, spielt in diesem Falle beim Resultat das Vorzeichen keine Rolle mehr.
Du hast also auf dem Seitenkanal das, was links oder rechts vorhanden ist, aber das aus der Mitte fehlt.
Wenn man eine Aufnahme in einem natürlichen Raum macht, also ein Orchester im Konzertsaal, so sind die Instrumente mehr oder weniger im Mittelbereich der Aufnahme. Bildet man da das Seitensignal, so werden diese Instrumente in der Mitte schwächer oder fehlen ganz. Das, was aber im Raum neben und hinter dem Mikrofon passiert, also der Raumhall, der bildet ein Seitensignal, das stärker zum Ausdruck kommt.

Und nochmals zum "mitschreiben":
Es gibt +L und +R als Lautsprechersignal und normalerweise als Mikrofonsignal. Die ganze Umrechnerei ist wie gesagt einmal eine Möglichkeit der "Fernbedienung" der Mikrofone und andererseits nötig, damit Mono-Radios auch wirklich beide Kanäle wiedergeben können. Folglich macht man:
L+R = Mono oder Mittensignal und L-R als Differenz- oder Seitensignal.
Wenn man nun M+S macht, so ist das = (L+R) + (L-R) = 2L + 0R, wenn man M-S macht, so ergibt das (L+R) - (L-R) = 2R + 0L
Das zu dieser ganzen Umrechnerei.

Zu UKW:
Ich habe gesagt, dass das Seitensignal in einem nicht hörbaren Bereich übertragen wird. Dazu wird wie erwähnt ein Träger von 38 kHz mit dem Seitensignal amplitudenmoduliert. Das bedeutet, dass dann, wenn das Modulationssignal positiv ist, der Träger stärker wird, bei negativem Modulationssignal wird der Träger schwächer.
So, wie bei einer CD mit einer Samplingfrequenz von 44 kHz höchstens 20 kHz Ton übertragen werden kann (F Ton = <F Samp/2), so kann auch bei UKW durch die 38 kHz nur bis 15 kHz Ton übertragen.
Dieser modulierte Träger wird dann mit einer normalen Mischpultschaltung mit dem Monosignal addiert und damit wird der UKW-Sender moduliert. Dazu kommen noch einige Dinge, die ich bisher nicht erwähnt habe.

Aber dazu zuerst noch ein paar Informationen.
Man kann einen amplitudenmodulierten Sender nicht beliebig weit aussteuern. Das gilt für Mittelwellenradio wie auch für den 38 kHz Hilfsträger. Nehmen wir an, wir hätten bei Null Volt Tonsignal eine Trägeramplitude von 1V, so könnten wir theoretisch mit einem Tonsignal, das MOMENTAN Plus 1V beträgt, jede beliebige Trägeramplitude bewirken. Das ist Einstellungssache der Schaltung. Das könnte also 5V Träger ergeben. ABER wir können NICHT unter Trägeramplitude NULL kommen. Wenn wir also bei momentan MINUS 1V am Tonsignal Träger NULL annehmen, kann der Träger maximal 2V werden, wenn das Tonsignal momentan +1V beträgt. Diese Modulation muss symmetrisch sein, damit keine Verzerrungen entstehen.

Weiter kann man auch einen FM-Sender (Frequenzmodulation. Hier wird nicht die Signalstärke des Senders verändert, sondern seine Frequenz wird verschoben) nicht beliebig aussteuern, da man sonst einem Nachbarsender auf der Skala ins Gehege kommt.
Und jede Sendestrecke hat ihren maximalen Rauschabstand. Je höher die Aussteuerung wäre, desto grösser wäre der Rauschabstand, nur eben, die Geschichte lässt sich nicht mehr erweitern. Wenn also neben dem Mono-Signal bei einem UKW-Stereosender noch anderes übertragen wird, so reduziert man damit das Nutzsignal im hörbaren Bereich. Das Rauschen aber bleibt gleich. Folglich ist die Differenz zwischen dem hörbaren Signal und dem Rauschen kleiner: Das Rauschen wirkt stärker.
Um nun das Nutzsignal nicht unnötig zu reduzieren, hat man einige Tricks angewandt.
Aber damit das Sinn macht, muss ich NOCHMALS auf die M und S eingehen.

Bei "M" kann ein Signal vom linken Mikrofon stammen, vom rechten oder aus der Mitte. Oder man könnte einen Sprecher von links nach rechts über die Bühne laufen lassen. Das Ergebnis wäre immer Ton. Oder rechnerisch: 1(L) + 1(R) = 2
Wenn nur ein Instrument spielt oder der Redner da ist, ist das Ergebnis 1. M kann somit 1 oder grösser sein.
S aber ist dann 1, wenn sich der Redner ganz links oder ganz rechts befindet. Ist er in der Mitte (Sängerin), so ist das Resultat NULL:

Würde man nun den 38 kHz Träger ganz normal modulieren, so würde er bei NULL Seitensignal die halbe Amplitude benötigen, wie vorgängig erklärt. Dies würde den Rauschabstand unnötig verschlechtern. Also macht man da einen Trick: Man moduliert den 38 kHz nur dann, wenn auch wirklich was zu übertragen da ist. Und zwar bei positivem Tonsignal wird der Träger mit positiver Phasenlage ausgesendet, bei negativem Ton mit negativer Phasenlage.
Jetzt braucht man aber etwas, das sagt, wie die Phasenlage sein muss. Dazu wird ein 19 kHz Pilotton ausgesendet, der nebenbei noch das Stereolämpchen anzündet, der aber im Sender phasenstarr mit dem 38 kHz Träger verkoppelt ist. Im Empfänger wird der 19 kHz verdoppelt und als Hilfsträger verwendet. Dieser empfängerseitige Hilfsträger wird nun mit dem modulierten 38 kHz des Senders addiert. Bei gleicher Phasenlage der beiden Signale verdoppelt sich so die Spannung, bei Gegenphasigkeit löscht sie sich aus. Damit ist am Ende dieser Addition ein 38 kHz vorhanden, dessen Amplitude sich zwischen 0 und 2 ändert und die ohne "S"-Ton 1 ist. Wir haben also genau das, wie wenn wir den Träger nicht unterdrückt hätten, aber wir haben einige dB Geräuschabstand gewonnen.

So ganz nebenbei werden noch weitere Signale übertragen. Dabei handelt es sich aber um relativ schwache Frequenzpakete, die wenig Nutzsignal beanspruchen und damit das Rauschen unerheblich verschlechtern. Diese Signale dienen der Senderkennung (RDS), der Textübermittlung, der Durchsagenkennung (Verkehrsfunk) und als Zeitinformation.

Nun ist diese Antwort wieder etwas länger geworden, als eigentlich geplant. Aber was solls...
HiFi_Addicted
Inventar
#10 erstellt: 10. Mrz 2005, 10:46
Der RDS / EON Kram kommt auf 53khz

MfG Christoph
galotti
Neuling
#11 erstellt: 10. Mrz 2005, 16:18
Vielen vielen Dank für die ausfühliche Antwort!

Aber eine letzte Frage hab ich noch....

Den Pilotton gibt es nur Beim FM-Sender, richtig?

(Oder auch beim AM-Sender??)


viele Grüße

galotti
HiFi_Addicted
Inventar
#12 erstellt: 10. Mrz 2005, 19:40
Den Pilotton gibts nur bei FM. Am ist in Europa nur Mono. In den USA übertragen sie in der Phasenlage des Signals das S Signal zum Normalen Mono duzu.
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