Pre-Emphasis

Die Präemphase (Akzentuierung), engl. preemphasis and deemphasis, bedeutet die Anhebung der hohen Frequenzen und Absenkung der tiefen Frequenzen während des Aufzeichnens oder Sendens (lineare Vorverzerrung). Sie wird anschließend bei der Wiedergabe bzw. beim Empfang rückgängig gemacht (Entzerrung, Deemphase, Deakzentuierung, engl. deemphasis), so dass insgesamt eine originalgetreue Übertragung erfolgt. Dieses Vorgehen reduziert das Rauschen, das verstärkt bei hohen Frequenzen auftritt.

Die Schneidkennlinie (blau) und ihr Gegenstück, die RIAA-Wiedergabekennlinie (rot) als De-Emphase für Vinyl-Schallplatten

AnwendungBearbeiten

Das Emphase-Verfahren wird bei der Rundfunk- und Tonbandübertragung, dem Schallplattenschneiden, vielen frühen CDs der 1980er-Jahre und vereinzelt bei der digitalen Übertragung angewendet. Dabei muss es für diese Vor- und Rück-Entzerrung jeweils Normen mit entsprechenden Zeitkonstanten $\tau$ geben, aus denen die dazugehörenden Übergangs- oder Grenzfrequenzen $f_{c}$ nach folgender Formel berechnet werden können:

\tau ={\frac {1}{2\pi \cdot f_{c}}}

Der Vorteil dieser Verfahren ist der geringe schaltungstechnische Aufwand. Nachteilig ist, dass die bei der Vorverzerrung angehobenen Frequenzen nicht mehr mit maximalem Pegel aufgenommen bzw. gesendet werden können.

Das Verfahren ist anwendbar, weil sich ein Großteil des für den Menschen relevanten akustischen Geschehens im Frequenzbereich bis etwa 6 kHz abspielt, darüber treten fast nur noch Obertöne mit geringer Amplitude auf.

Verwendete ParameterBearbeiten

		Absenkung der Bässe		Anhebung der Höhen
		Zeitkonstante	Übergangsfrequenz	Zeitkonstante	Übergangsfrequenz
UKW-Hörfunk¹				Europa: τ₁ = 50 µs^[1] Nordamerika: τ₁ = 75 µs	Europa: 3,18 kHz Nordamerika: 2,12 kHz
Schallplatten		τ₂ = 318 µs τ₃ = 3180 µs (Anhebung der tiefen Bässe)	0,50 kHz 0,05 kHz	τ₁ = 75 µs	2,12 kHz
CDs²				τ₁ = 50 µs τ₂ = 15 µs (Absenkung der obersten Höhen)	3,18 kHz 10,61 kHz
Kassettenrecorder		τ₂ = 3180 µs (Anhebung der tiefen Bässe)	0,05 kHz	Absenkung: IEC I-Bänder: τ₁ = 120 µs IEC II/III/IV-Bänder: τ₁ = 70 µs	1,33 kHz 2,27 kHz
Spulentonbandgeräte	Bandgeschwindigkeit 4,76 cm/s	τ₂ = 3180 µs (Anhebung der tiefen Bässe; Heimstudiogeräte)	0,05 kHz	Absenkung: IEC I-Bänder: τ₁ = 120 µs	1,33 kHz
	Bandgeschwindigkeit 9,5 cm/s	τ₂ = 3180 µs (Anhebung der tiefen Bässe; Heimstudiogeräte)	0,05 kHz	Absenkung: IEC I-Bänder: τ₁ = 90 µs IEC II-Bänder: τ₁ = 50 µs	1,77 kHz 3,18 kHz
	Bandgeschwindigkeit 19 cm/s	τ₂ = 3180 µs (Heimstudiogeräte; Anhebung der tiefen Bässe); ohne Anhebung (Studiogeräte)	0,05 kHz	Absenkung: IEC I-Bänder: τ₁ = 50 oder 70 µs IEC II-Bänder: τ₁ = 35 µs	3,18 oder 2,27 kHz 4,55 kHz

Anmerkungen:
1) Die im europäischen UKW-Rundfunk verwendete Zeitkonstante bewirkt eine Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses um etwa 13 dB.

Die abweichende Zeitkonstante im UKW-Rundfunk des nordamerikanischen Raumes bewirkt, dass UKW-Radiogeräte, die für den europäischen Raum produziert wurden, bei einem Betrieb in Nordamerika ein etwas schlechteres Signal-Rausch-Verhältnis aufweisen und höhere Töne zu laut wiedergeben, da die Vorverzerrung im Sender nicht mit der Entzerrung im Empfänger zusammenpasst. Umgekehrt weisen amerikanische UKW-Radiogeräte in Europa einen etwas dumpferen Klang auf, mit einem ebenfalls schlechteren Signal-Rausch-Verhältnis.

Diese Unterschiede in den Emphase-Parametern wirken sich deutlich nur bei qualitativ hochwertigen Empfangsgeräten aus. Bei einfachen UKW-Radios wie Kofferradios fallen diese Unterschiede alleine schon wegen schlechter Lautsprechersysteme praktisch kaum auf.

2) Pre-/De-Emphase sind zwar im CD-Standard vorgesehen, wurden in der Praxis aber nur auf wenigen CDs genutzt. Ein entsprechendes Statusbit zeigt dem CD-Spieler in diesem Fall an, dass er die De-Emphase aktivieren muss.

LiteraturBearbeiten

Thomas Görne: Tontechnik. 2. Auflage, Hanser, München 2008, ISBN 978-3-446-41591-1.
Hubert Henle: das Tonstudio Handbuch. 5. Auflage, GC Carstensen Verlag, München 2001, ISBN 3-910098-19-3.
Andreas Friesecke: Die Audio-Enzyklopädie. Ein Nachschlagewerk für Tontechniker, K. G. Saur Verlag, München 2007, ISBN 978-3-598-11774-9.
Stefan Weinzierl (Hrsg.): Handbuch der Audiotechnik. Springer Verlag, Berlin 2008, ISBN 978-3-540-34300-4.
Li Deng, Douglas O'Shaughnessy: Speech Processing. A Dynamic and Optimization-Oriented Approach, Marcel Dekker Inc, New York 2003, ISBN 0-8247-4040-8.

WeblinksBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

↑ Brechmann, Dzieia, Hörnemann, Hübscher, Jagla, Petersen: Elektrotechnik Tabellen Kommunikationstechnik. 3. Auflage. Westermann, Braunschweig 2001, ISBN 3-14-225037-9.

[1] Brechmann, Dzieia, Hörnemann, Hübscher, Jagla, Petersen: Elektrotechnik Tabellen Kommunikationstechnik. 3. Auflage. Westermann, Braunschweig 2001, ISBN 3-14-225037-9.

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