Was ist Transient Response in Audio?

von wanderingted

Und The Greatest Song Team

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Was ist eine vorübergehende Reaktion? Unter transienter Reaktion im Audiobereich versteht man die Fähigkeit einer Maschine, sich von schnellen Pegelspitzen in Schallwellen zu erholen. Es wird häufig bei der Beurteilung der Qualität von Lautsprechern, Kopfhörern oder Mikrofonen diskutiert. 

Was ist ein Transient? Warum sollte es mich kümmern?

Ein Übergang ist der Energiestoß zu Beginn eines Tons, der eine Spitze in der Audiowellenform erzeugt. Es geht schnell. Wenn Sie in die Hände klatschen oder gegen das Mikrofon stoßen, tritt ein offensichtlicher Übergang auf.

Hier unten haben wir vier Kicks einer Kickdrum, wie Sie sie vielleicht in Ihrer DAW sehen. Der Transient ist die Vorderseite der Wellenform (in roten Klammern). Was auf den Übergang folgt, ist sein Verfall.

Transienten von der Kickdrum
Vier von einer Bassdrum erzeugte Transienten.

Einige argumentieren, dass Störungen in musikalischen Mustern, wie etwa Transienten, korrelieren mit emotionalen Reaktionen auf Musik.

Ingenieure und Produzenten haben lange, langwierige, nerdige Diskussionen zu diesem Thema aus einem Grund: Eine vorübergehende Reaktion kann den Unterschied zwischen einem aufregenden und einem langweiligen Musikerlebnis ausmachen.  

Weitere Artikel wie diesen finden Sie in unserem Kategorieseite für Audiogeräte.

Vorübergehende Reaktion in Lautsprechern

Lautsprecher geben uns die viszeralste und sichtbarste Manifestation einer vorübergehenden Reaktion. Wenn Sie beobachten, wie sich die Membran Ihres Lautsprechers auf und ab bewegt, können Sie die vorübergehende Reaktion mit Ihren Augen erkennen.

Lassen Sie uns zunächst besprechen, wie Lautsprecher funktionieren, um die Idee des Einschwingverhaltens klarer zu machen.

Wie Lautsprecher funktionieren

Lautsprecher funktionieren, indem sie ein elektrisches Signal in mechanische Bewegung umwandeln. Durch diese Bewegung entsteht Luftdruck bzw. Druckluft, die sich in Wellen bewegt. Unsere Ohren nehmen diese Wellen als Schall wahr.  

So wie ein Mikrofon Luftdruckänderungen aufnimmt und in elektrische Signale umwandelt, kehrt ein Lautsprecher diesen Vorgang um und wandelt das elektrische Signal in Luftdruckänderungen oder Schallwellen um.

Der Prozess: Umwandlung elektrischer Signale in Schallwellen

In einem Lautsprecher wird ein elektrisches Signal an eine Drahtspule gesendet, die als Schwingspule bezeichnet wird. Die Schwingspule sitzt zwischen den Polen eines Permanentmagneten und erzeugt ein Magnetfeld. 

Magnetfelder haben eine polare Ausrichtung wie ein Kompass (ein wahrer „Norden“). Durch die Umkehrung des Stromflusses zur Schwingspule wird Nord zu Süd. Wenn sich die Polausrichtung der Schwingspule umkehrt, bewegt sich die Spule hin und her, während sie gegen den Permanentmagneten drückt und zieht.

Einschwingverhalten im Lautsprecherdiagramm
Wie Lautsprecher funktionieren

Diese Bewegung wiederum drückt und zieht den Kegel (oder die Membran) des Lautsprechers. Durch die Vibration der Luft vor dem Lautsprecher erzeugt der Kegel Luftdruck. Und mit dem Schalldruck kommt die Magie – Schallwellen!

Die Stärke des elektrischen Signals bestimmt die Geschwindigkeit und Entfernung des Kegels, was zu unterschiedlichen Frequenzen führt.

Lautsprecher verfügen häufig über mehrere Treiber pro Lautsprecher, um die beste Leistung über einen größeren Frequenzbereich zu erzielen. Unterschiedliche Kegel- oder Treibergrößen und -formen erzeugen unterschiedliche Frequenzen – zum Beispiel Tieftöner (größere Kegel) für Bässe und Hochtöner (kleinere Kegel) für hohe Frequenzen. 

Die Qualität eines Lautsprechers hängt davon ab, wie genau er die Luftdruckänderungen wiedergeben kann, die von dem Mikrofon aufgenommen werden, das den Ton ursprünglich aufgenommen hat. Ein idealer Lautsprecher reproduziert diese Schallwellen exakt, ohne dass etwas hinzugefügt wird.

Für eine genaue Klangwiedergabe sollte ein Lautsprecher in der Lage sein, sich schnell von einer plötzlichen Spitze im Audiosignal zu erholen. Das bringt uns zurück zu unserem Thema: transiente Reaktion. Diese Fähigkeit eines Lautsprechers, mit schnellen Signaländerungen umzugehen, ist seine Eigenschaft vorübergehende Reaktion. 

Aufgrund der Trägheit bewegen sich die meisten Lautsprecher weiter über den vom Verstärker gesendeten Signalpegel hinaus (überschwingen).

Dieses Überschwingen führt zu einer Verzerrung des Klangs, verzögert aber auch die Zeit, die der Lautsprecher benötigt, um wieder in den Neutralzustand zu gelangen. Diese langsame Erholung führt zu einer langsameren Übergangsreaktionszeit, was zu einer weniger genauen Wiedergabe führt.

Einschwingverhalten in Kopfhörern

Kopfhörer müssen mit weniger und kleineren Variablen umgehen und können daher leichter ein präzises Einschwingverhalten erzeugen. 

Die meisten Kopfhörer verwenden dynamische Treiber (normalerweise einer pro Ohr), bei dem es sich im Grunde um kleine Lautsprecher in Ihren Ohren handelt. Sie verwenden den gleichen Schwingspulen- und Magnetmechanismus, bei dem die angebrachte Membran, die Schallwellen erzeugt, ein dünnes Metallblech ist. Dieser gesamte Mechanismus wird als Treiber bezeichnet.

Kopfhörer, die verwenden planare magnetische Treiber oder Elektrostatische Treiber neigen dazu, schneller auf Einschwingvorgänge zu reagieren, da sie weniger Masse haben, die sich nach jedem Einschwingvorgang stabilisieren muss.  

Um ein Magnetfeld zu erzeugen, bestehen planare Magnettreiber aus einer Reihe von Magneten und winzigen Drähten, die über die Membran selbst verteilt sind (planare Magnetspule).

Elektrostatische Treiber verwenden lediglich eine zwischen zwei dünnen Metallstreifen geladene Membran, was zu einer noch geringeren Gesamtmasse führt.

Übereinander gestapelte Kopfhörer

Beste Kopfhörer zum Mischen

Einschwingverhalten in Mikrofonen

Auf der Empfangsseite des Prozesses kommt es zu einer vorübergehenden Reaktion in Mikrofonen. Luftdruck erzeugt Schallwellen, die die Membran eines Mikrofons zum Schwingen bringen. Diese Bewegung wird aufgezeichnet und in ein elektrisches Signal umgewandelt.  

Schnelle Änderungen des Luftdrucks erzeugen Transienten und das Mikrofon muss in der Lage sein, sich schnell zu erholen, um die Schallwellen genau aufzuzeichnen.

Kondensatormikrofone reagieren schneller auf Transienten, da die zur Aufnahme verwendeten Innereien weniger Masse haben. Das einzige Teil, das sich bewegen muss, damit die Messung durchgeführt werden kann, ist die dünne Metallmembran. (Siehe Arten von Mikrofonen und wie sie funktionieren)

Dynamische Mikrofone hingegen müssen eine Spule und eine Membran bewegen, um die Messung durchzuführen, was zu einer langsameren Reaktionszeit führt.

Hochfrequente Töne neigen dazu, schärfere Transienten zu erzeugen. Aus diesem Grund sind Kleinmembrankondensatoren die bevorzugte Wahl, um die Details akustischer Instrumente wie einer Gitarre oder Violine einzufangen.

Eine schnellere Einschwingreaktion ist bei Mikrofonen nicht immer besser

Ein schnelleres Einschwingverhalten von Lautsprechern und Kopfhörern ist fast immer besser. Bei Mikrofonen ist dies jedoch nicht immer der Fall.  

Beispielsweise benötigen Bändchenmikrofone viel mehr Zeit, um sich nach einem Transienten einzuschwingen. Während die Bändchenmembran hin und her wackelt, kann die langsamere Einschwingreaktion die Härte von Becken oder manchen Stimmen abmildern.

Kleinmembran-Kondensatormikrofone liefern die schnellsten Transienten. Aufgrund der größeren Größe komprimieren Großmembrankondensatoren Transienten leicht und gehen manchmal ineinander über. Dies kann zu zufriedenstellenden „wärmeren“ Ergebnissen führen.

Vertrauen Sie bei Mikrofonen Ihren Ohren, nicht den Zahlen.  

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