Wellenform (DC Offset)

[Zelo01]

Achso, das hab ich jetzt fast in den falschen Hals bekommen. Ich dachte du willst Screenshots von den Posts um sie einzurahmen und zu Hause über dem Bett aufzuhängen, und immer wenn du dich schlafen legst darüber schmunzeln kannst, welch doofe Fragen/Antworten die Leute stellen/geben.

Das hab ich dann mal komplett falsch verstanden^^

Bilder zu posten find ich natürlich eine gute Sache, einfach mal um sicher zu stellen, dass alle vom gleichen sprechen, und Missverständnisse zu minimieren.

 

[bluesinspiration]

Zu Thema DC Offset oder unsymmetrische Wellenform wurde hier einige Falschinformationen berichtet. Bei DC Offset handelt es sich immer um eine verschobene Nulllinie. DC steht für "During Current", was soviel wie Gleichspannung heißt. In einer DAW ist das in einer Spur deutlich zu sehen, wenn die Nulllinie der Wellenform nicht bei null ist, sondern darüber oder darunter. Bei unsymmetrischer Wellenform ist das grundsätzlich anders, obwohl es in der Wellenform ähnlich aussieht. Bei meinen Projekten (ich spiele in einer Jazzband und nehme dies auch auf) sehe ich die unsymmetrischen Wellen nur bei den Bläsern, die direkt in das Mikrofon blasen. Man kann sich vorstellen, das bei einem Trompeter oder Posaunisten der Luftdruck aus dem Schalltrichter sehr hoch nur in eine Richtung geht. Ein Mikrofon hat eine Membran wie ein Lautsprecher. Die Membran wird durch den Bläser mit hohem Druck der Luftbewegung in das Innere des Mikrofons gedrückt. Die Membran schwingt zwar wieder zurück, aber nicht mit dem gleichen Druck, deshalb ist die untere Halbwelle kleiner.
Probiert es mal aus.
Ich hoffe euch mit dieser Darstellung geholfen zu Haben.

 

[Signalschwarz]

Zu Thema DC Offset oder unsymmetrische Wellenform wurde hier einige Falschinformationen berichtet.

Aha.

Bei DC Offset handelt es sich immer um eine verschobene Nulllinie. DC steht für "During Current", was soviel wie Gleichspannung heißt.

DC steht für Direct Current.

In einer DAW ist das in einer Spur deutlich zu sehen, wenn die Nulllinie der Wellenform nicht bei null ist, sondern darüber oder darunter.

Nein, denn die Nulllinie an sich ist nicht verschoben. Es geht um die Ausrichtung der Wellenform bzw. der Samplewerte aus denen diese sich zusammensetzt.

Die Membran wird durch den Bläser mit hohem Druck der Luftbewegung in das Innere des Mikrofons gedrückt.

Und wo ist dieses ominöse "Innere des Mikrophons" ? Richtig ist, dass die Membran des Mikrophons stark in eine Richtung ausgelenkt wird und selbst beim Zurückschwingen oft nicht mehr die Neutralstellung erreicht oder überschreitet.

deshalb ist die untere Halbwelle kleiner.

In der Regel ist die Wellenformdarstellung in der unteren Hälfte, welche für den negativen Bereich steht, verlagert und dort nicht "kleiner" sondern "größer", wenn man die Darstellung so beschreiben will.

 

[bluesinspiration]

Hallo Signalschwarz,
Du hast recht es heißt Direct Current, ich habe mich da versehen, meine Meisterprüfung als Fernsehtechniker liegt auch schon 45 Jahre zurück.
Wenn das Signal durch eine Gleichspannung belastet ist, verschiebt sich auch die Nulllinie, kannst Du auf einem Oszillographen gut sehen.

Bei den Beispielen mit den Bläsern sind die Ausschläge nach oben wesentlich höher. Ich sehe das in meiner DAW bei den Spuren die mit Trompete, Posaune oder Tuba aufgenommen wurden recht deutlich. Bei der Klarinette ist das anders, die wird nicht über den Trichter abgenommen. Die Mikrofone sind dort in Höhe der Klappen und Löcher. Alle anderen Signale sind auch einwandfrei. (Banjo, Vocal, Gitarre etc.

 

[Banjo]

Wenn Du mit Nulllinie das Bild auf dem Oszillozkop meinst, wenn keine Modulation vorhanden ist, dann sind wir beieinander. Wenn ein Bläser ins Mikro pustet, gibt es eher keine Nulllinie zu sehen, sondern nur eine unsymmetrische oder verschobene Signalform.

Der DC-Anteil ist ganz einfach der Durchschnitt über alle Samples in einem Zeitintervall oder das ganze Stück. Auch bei E-Bässen ist das nicht unbedingt immer DC-frei.

Banjo

 

[bluesinspiration]

Genau das wollte ich damit ausdrücken, deshalb habe ich auch DC-Offset und Wellenform getrennt. Bei den Bläsern sieht die obere Wellenform auch ganz anders aus. Wenn ich weis wie mit meinem Apple Notebook ein Screenshot erstellt wird, werde ich mal eine Spur posten.

Hajo

 

[The_Dark_Lord]

...deshalb ist die untere Halbwelle kleiner.

In der Regel ist die Wellenformdarstellung in der unteren Hälfte, welche für den negativen Bereich steht, verlagert und dort nicht "kleiner" sondern "größer", wenn man die Darstellung so beschreiben will.

Bei den Beispielen mit den Bläsern sind die Ausschläge nach oben wesentlich höher.

Das kommt doch nur drauf an wie die Phase der verwendeten Mikrofone definiert wird, d.h. ob positiver (Über)Druck eine positive oder negative Spannung zwischen XLR-Pin 1 (Masse) und 2 erzeugt.

 

[chaos.klaus]

Es ist eigentlich alles noch viel einfacher.

Eine Spannung ist die Differenz zweier Potentiale. Das heißt es ist eine relative Angabe die sich auf ein Bezugspotential (oft "Masse", Ground, Erde) das man einfach mit 0V betitelt.

Schall ist eine Luftdruckschwankung und Schallwandler (zB Mikrofone, Pickups, ...) wandeln diese in eine Wechselspannung um. Unsere Ohren interessieren sich nur für die Änderung (!) des Luftdrucks, also müssen wir auch nur die Änderung der Spannung betrachten. Das Bezugspotential ist also egal! Ein Sinus-Ton der von -1V durch 0V hindurch bis 1V schwingt klingt genauso wie einer der zwischen 0V bis zu 2V schwingt. Der "Nullpunkt" der Schwingung wäre hier eben bei 1V ... und das ist der DC-Offset.

Wir hören den DC-Offset also nicht. Wieso muss man sich dann überhaupt darum kümmern? Clipping. Wenn zB die ganze Wellenform einen positiven Versatz hat, dann wird die positive Seite eher clippen als die negative. Wenn man den Offset entfernt, kann man das ganze Signal weiter verstärken ohne ins Clipping zu geraten.

Technisch muss man sich dann schon einige Gedanken darüber machen. Leistungsverstärker mögen zB keinen DC-Offset.

Phantomspeisung hingegen ist ein DC-Offset. Beide Signalleiter (hot und cold) haben 48V im Bezug auf den GND Leiter. Wenn das Signal empfangen wird, werden hot und cold voneinander Abgezogen und dabei verschwindet der DC-Offset der durch die Phantomspeisung erzeugt wurde.

 

[Banjo]

Ein richtig fetter DC-Offset macht sich auch durch hässliche Gerausche beim Ein- oder Ausschalten eines Signals bemerkbar oder auch, wenn eine Blende sehr kurz ist.

Banjo

 

[Signalschwarz]

Das kommt doch nur drauf an wie die Phase der verwendeten Mikrofone definiert wird, d.h. ob positiver (Über)Druck eine positive oder negative Spannung zwischen XLR-Pin 1 (Masse) und 2 erzeugt.

Dass eine Verpolung irgendwo auf dem Weg zum AD-Umsetzer vorliegt war auch meine Vermutung und ist ja auch am naheliegendsten.
--- Beiträge wurden zusammengefasst ---

und Schallwandler (zB Mikrofone, Pickups, ...)

Ein Pickup ist kein Schallwandler.

 

[chaos.klaus]

Ein Pickup ist kein Schallwandler.

Ich gönne dir den Einwand, weil ich beim Schreiben nicht so genau darüber nachgedacht habe. Aber du hast nicht Recht.

Schall kann sich ja auch in anderen elastischen Medien ausbreiten, zB in Wasser. Und es gibt eben auch Körperschall. Eine Saite ist schon auch ein elastisches Medium in dem sich Schall ausbreitet. Von daher ist ein Tonabnehmer ein elektro-akustischer Wandler. Wikipedia ist der gleichen Meinung.

 

[Signalschwarz]

Ein Pickup ist ein elektromagnetischer Tonabnehmer. Steht auch in dem verlinkten Wikipedia-Artikel.

 

[The_Dark_Lord]

Wir hören den DC-Offset also nicht. Wieso muss man sich dann überhaupt darum kümmern? Clipping. Wenn zB die ganze Wellenform einen positiven Versatz hat, dann wird die positive Seite eher clippen als die negative. Wenn man den Offset entfernt, kann man das ganze Signal weiter verstärken ohne ins Clipping zu geraten.

Auch weil unsere elektrodynamischen Lautsprecher einen DC Offset ganz und gar nicht mögen (und nicht alle Lautsprecher haben einen Gleichstromfilter..)

 

[netstalker]

Ich meine mein E-Technik-Studium liegt schon ein paar Jahre in der Vergangenheit - aber: Welcher Audio-Amp ist denn von vorne bis hinten DC-Gekoppelt? Die ganze Signalkette ist doch darauf ausgelegt, Wechselspannung zu verstärken?
Sobald auch nur ein Übertrager oder Kondensator im Signalweg ist, kräht doch kein Hahn mehr nach Gleichspannung?
Die Begründung mit Clipping verstehe ich; wogegen DV-Gekoppelte Verstärker dann doch wieder in die Mojo-HiFi-Ecke gehören - weil man damit natürlich bis 0 Hz verstärken kann (wozu auch immer das gut sein soll).
Erleuchtet mich, bitte.....

 

[chaos.klaus]

Welcher Audio-Amp ist denn von vorne bis hinten DC-Gekoppelt?

Naja. Das macht man halt nicht, eber weil ein DC-Offset hier schlimme Folgen hat. Aber tatsächlich kann auch clipping dazu führen dass trotz AC-Kopplung ein DC-Offset seinen Weg in den Lautsprecher findet.

Wellenformen aus der echten Welt sind ja nun nicht nur ein Sinuston. Eine AC-gekoppelte Wellenform hat zwar auf positiver Seite und auf negativer Seite jeweils die gleiche Fläche unter der Wellenform, allerdings kann es ohne Probleme Peaks geben die nur auf der positiven (oder negativen) Seite sind. Wenn jetzt der Amp nur auf einer Seite Clippt, dann scheidet er ja Flächenmäßig nur auf dieser einen Seite was ab und damit erzeugt er quasi einen DC-Offset.

Ich empfehle zu diesem Thema diesen Artikel.

 

[netstalker]

Sobald es eine Wellenform ist, kann es keine Gleichspannung mehr sein. Das ist elektrotechnisch/physikalisch definiert.
Wenn ich AC kopple, kann eine Gleichspannung nicht mehr weitergeführt werden.
In meiner mittlerweile erklecklich langen Praxis in der E-Technik habe ich oft erlebt, dass DC-Anteile innerhalb eines Verstärkers vor allem dann entstehen, wenn die Versorgungsspannung unsymmetrisch ist - sobald aber dann ein Koppelkondensator das Signal Richtung Signal-Ausgang leitet liegt hinter dem Kondensator das gleiche Signal (in Bezug Vss) der vorher unsymmetrischen Spannung symmetrisch gegen Signal-Masse an - d.h. bei einer anliegenden Sinusspannung ist die Halbwelle unter dem Nullpunkt genau so groß wie die darüber.

links mit Gleichspannungsanteil, Rechts nach einem Koppel-C.

Die Unsymmetrie nach dem Wandler kann bei hohen Pegeln zu Clipping führen - dieses Clipping ist für Lautsprecher gefährlich, weil sehr viel Energie im jeweiligen Bereich abgegeben wird.
Das beschreibt der oben genannte Artikel recht gut - nur hat das mit einem eigentlichen Gleichspannungsanteil oder DC-Offset nichts zu tun - das sind asymmetrische Wellenformen, wie sie z.B. auch beim Oszillieren/Schwingen einer Verstärkerstufe auftreten - so sind schon viele Hochtöner "höchst merkwürdig" gestorben.

 

[chaos.klaus]

Ich poste hier mal kurz Bilder aus dem von mir verlinkten Artikel. Zu sehen ist eine Wellenform ohne DC-Anteil. Einfach nur ein 1kHz Sinus mit einem 2kHz Sinus um 90° phasenverschoben. Man erhält eine Wellenform die zwar Flächenmäßig symmetrisch ist, die aber verscheiden hohe Peaks hat.

Hier ist in Grün der entstehende DC-Offset zu sehen der entsteht wenn die negative Seite clippt. Der betreffende Amp ist am Input AC-gekoppelt.

Das Problem an einer erneuten AC-Kopplung am Ausgang des Amps ist, dass der Koppelkondensator am Ausgang einen Hochpass mit der Last (Lautsprecher) bildet. Wenn man annehmbare Basswidergabe haben will, muss man also Kondensatoren mit großer Kapazität wählen. Folienkondensatoren wären da unfassbar teuer und außerdem riesig groß. Das bedeutet man muss einen pipolaren Elektrolyt-Kondensator in den Signalweg legen ... und da melden sich die HiFi-Freunde mit vollem Recht.

Mit anderen Worten ... man sollte seinen Amp nicht clippen.

Worauf ich eigentlich hinaus wollte ist, dass DC-Offsets durch ungewollte Effekte in einer Schaltung auch einfach so entstehen können.