Frequenzanalyse

Dezibel bzw. Bel ist nur ein logarithmisches Maß für Verhältnisse. Wenn es eine Bezugsgröße gibt, so wird das im Regelfall durch ein Anhängsel angezeigt - was du meinst, ist dB SPL (sound pressure level), mehr elektrisch bzw. hochfrequenztechnisch sind Leistungen in dBm (Bezugsgröße 1 mW) oder dBf (1 fW) oder Spannungen in dBµ (1 µV). Audacity bezieht alles auf Vollaussteuerung (dBFS, full scale), was anderes ist im digitalen Bereich auch nicht sinnvoll.

Was dich noch interessieren könnte, ist dieser schon etwas angejahrte Artikel über das Verzerrungsverhalten unterschiedlicher Verstärkertypen und dieser Wikipedia-Eintrag zum Thema Röhrenklang inkl. Links. (Sollte dir übrigens irgendwo mal "TIM distortion" (transient intermodulation) über den Weg laufen, diese ist heute besser bekannt als "slewing distortion".) Und wenn du mal ein dynamisches Mikrofon brauchen solltest, aber partout keins auftreiben kannst: Nimm einen ordentlichen Kopfhörer mit möglichst großen Treibern - das funktioniert (und meine guten KH kommen ohne weiteres auf mindestens 19 kHz, das alte Billig-Mic nur auf wenig mehr als 12), und bei etwa bekanntem Frequenzgang der Quelle (z.B. Stimme - in Logfrequenz) sieht man auch den Frequenzgang ganz gut. (Ist ganz witzig, man braucht nur einen recht rauschfreien Mic-Eingang vorzugsweise mit 20dB-Boost.)

Was mich übrigens bei der Frequenzanalyse etwas nervt, sind zwei Dinge:
1. Die Skalierung von Achsenbeschriftung und Inhalt stimmt bei Größenänderung des Fensters nicht mehr unbedingt überein, im 2felsfall ist die Position in der Statuszeile richtig. (Ob da meine "Großen Schriftarten" - Windoof - mit reinspielen?)
2. Auswahl der Anzeige der Autokorrelation kann Audacity zum sang- und klanglosen Abschmieren wenige Sekunden nach Anzeige bringen (zumindest bei Logfrequenz und N = 16384). Aua. Zuerst in einer 1.3er Beta gesichtet (in 1.2.4 gab es das Prob nicht), dann aber letztens auch in 1.2.6 drüber gestolpert.

Danke für die Hinweise. Wir ändern an der Frequenzanalyse derzeit einiges. Wäre cool, wenn Du, wenn die 1.3.3 raus ist, probierst, ob es die Probleme immer noch gibt.

Clém: hast Du verstanden, was stephan_g geschrieben hat? Deine Aussage mit den 10dB lässt darauf schließen, dass nicht.

Ich habe ehrlich gesagt mit der Frequenzanalyse von Audacity noch nie gearbeitet, ich weiß aber, dass Audacity ursprünglich aus einem Universitätsprojekt zur Frequenzanalyse hervorging und auch von verschiedenen Forschern ebendazu verwendet wird. Deshalb wäre ich mit der Aussage, dass Audacity "falsche Referenzwerte" o.ä. benutzt, etwas vorsichtig.

Nochmal @Clem: Also ich habe mir das mit der "Frequenzanalyse" in Audacity nochmal genauer angeschaut. Ich denke, dass, wie stephan_g auch schon sagte, 0db für "full scale" steht, d.h. Vollausschlag. D.h., wenn Du einen Ton hast, der so laut wie nur möglich ist (d.h., dass die Wellen oben bei "1" und "-1" anschlagen), müsste der im Spektrum auch bei 0db oben anschlagen.

Wenn Du z.B. mit "Erzeugen/Tongenerator" einen Sinuston von 440Hz erzeugst, und Du führst eine Frequenzanalyse durch, solltest Du genau bei 440Hz einen Strich nach oben bekommen, der auf 0db geht.

In Wirklichkeit bekommst Du aber (je nach gewählter FFT-Größe und Fensterfunktion) aber nicht einen einzelnen Strich sondern eine mehr oder weniger breite Spitze, die zudem auch noch "über das Ziel hinausschießt", d.h. z.B. bis auf 18db hochgeht und einige 100 Hz breit ist! Das jedoch hängt mit mehreren Faktoren zusammen:

1. Zur Berechnung des Bildes des Frequenzanalyse wird die sogenannte "diskrete Fouriertransformation" benutzt. Hier treten, vor allem bei kleinen "Größen" (vereinfacht gesagt) "Rechenfehler" auf, die aber nicht an Audacity, sondern an der mathematischen Natur der Fouriertransformation liegen.

2. Um die Kurve "schöner" zu machen, legt Audacity durch die ermittelten Stützpunkte eine Spline-Funktion, die aber ebenfalls auf eine Näherung herausläuft und den Eindruck einer Genauigkeit erweckt, die nicht da ist. Insbesondere das "Hinausschießen" über das Ziel kommt meines Erachtens von der Spline-Funktion.

Meine Facharbeit ging damals auch über ähnliche Themen (u.a. Obertöne, Fouriertransformation) und ich weiß noch, dass mich das damals ziemlich genervt hat, weil ich das mathematische Zeug mit Hilfe der Schulmathematik noch nicht richtig einordnen konnte und nicht verstanden habe, warum alle Diagramme von allen Programmen "anders" aussehen und man irgendwie nie verlässliche Ergebnisse zu bekommen scheint.

Deshalb hätte ich, falls Du es annehmen willst, folgenden Rat für Dich:

1. Höre auf, die db, die von Audacity (und anderer Software) angezeigt werden, "wörtlich" zu nehmen und verwechsle sie v.a. nicht mit den db "Schalldruck", die Du von der Disco kennst ("da war die Polizei da und hat gemessen, dass es mehr als 90db waren!"). Bei den db geht es im Wesentlichen darum, dass -9db doppelt so laut sind wie -15db. "Wie laut" das ist, hängt ja auch z. B. davon ab, welche Lautsprecher Du hast usw.

2. Versuche, Dich wenigstens oberflächlich, mit der Idee von Fourierreihen und der diskreten Fouriertransformation (DFT) vertraut zu machen. Es geht darum, dass man das Prinzip kapiert, nicht, dass man alle Formeln auswendig herleiten kann.

3. Versuche zu verstehen, was eine "Fensterfunktion" ist und wähle _eine_ aus, die Du immer verwendest, damit Deine Ergebnisse vergleichbar werden. Versuche außerdem zu verstehen, welche Auswirkung die "Größe" der DFT auf Deine Diagramme hat und warum es bei kleinen Größen "Bäuche" gibt. Dann wähle eine Größe, die Du für alle Versuche verwendest (wenn Deine Töne lang und gleichmäßig sind, eine möglichst große), damit Deine Ergebnisse vergleichbar werden.

Viel Erfolg!
Markus