Tonübertragung

Aufnahme, Speicherung und Wiedergabe akustischer Wellen sind seit vielen Jahren technologisch weitgehend gelöst und inzwischen selbstverständlich in den Alltag eingegangen. Das war möglich, weil die vergleichsweise niedrigen akustischen Frequenzen ohne Probleme auf analoge Trägermedien übertragen werden können.

Die auf der Gitarre gezupfte A-Saite bringt die Luft mit ihrer Resonanzfrequenz 220 Hz zum Schwingen (ohne Berücksichtigung der Obertöne). Das Mikrofon wandelt diese Luftschwingungen in zeitlich analog ablaufende Spannungsschwankungen um. Auf der Schallplatte sind diese Schwankungen als geometrische Informationen in die Rillen gepresst, auf dem Tonband werden sie „der Länge nach“ als ebenfalls analoge Schwankungen der Magnetisierung abgebildet. Bei der Wiedergabe erfolgt zuerst wieder eine Wandlung in Spannungsschwankungen, die vom Lautsprecher in akustische Wellen zurückverwandelt werden.

Auch bei der Audio-CD bleibt das Prinzip gleich, denn die digitale Codierung auf der CD stellt lediglich einen weiteren Zwischenschritt dar.

Die ganze HiFi-Kunst besteht darin, die technische Übertragungsstrecke – vom Mikrofon bis zum Lautsprecher – so linear wie möglich zu gestalten. Man spricht von einem linearen „Frequenzgang“: Jede auf das Mikrofon treffende Luftschwingung soll so exakt wie möglich vom Lautsprecher reproduziert werden. Dazu müssen nicht zwangsläufig alle Teile der Übertragungsstrecke linear arbeiten, jedoch müssen alle Verzerrungen letztendlich wieder ausgeglichen werden.

Manchmal können Nichtlinearitäten sogar vorteilhaft sein: Bei der Schallplattenaufnahme senkt man bewusst die Lautstärke der tiefen Töne ab, um eine zu starke Auslenkung der Rillen zu verhindern und damit die Rillen auch enger nebeneinander legen zu können. Bei der Wiedergabe korrigiert der Entzerrer-Vorverstärker diese Verzerrung wieder.

Digitale Bilddaten werden – auf prinzipiell ähnliche Weise – mit einem „Gamma“ kodiert, damit die Abstufungen des 256-Tonwert-Rasters eines 8-Bit-Bildes nicht visuell wahrnehmbar sind. Dabei verteilt man die Helligkeitsabstufungen so, dass die Verteilung der Helligkeitswerte der menschlichen Wahrnehmung entspricht. Die „Entzerrung“ bewirkt dann etwa die entgegengerichtete Gamma-Charakteristik eines Monitors.

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