Alle meine Äußerungen auf den Audio-Seiten stellen meine persönliche feste Überzeugung dar. Andere Menschen können natürlich andere Meinungen haben. Wer mir aber mitteilen möchte, dass ich seiner subjektiven Meinung nach etwas nicht korrekt darstelle, möchte das bitte nur tun, wenn er seine abweichende Meinung fundiert untermauern kann.

Die Aufgabe der HiFi-Anlage
Audio-Frequenzen
Dynamik
dB (Dezibel)
Rauschen
Wellenlängen
 

Lautsprecher
Verstärker
Hörraum
Kabel
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Un-CDs

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Ein ewiges Diskussionsthema im Bekanntenkreis ist das für und wieder unterschiedlicher Audiokomponenten.

• Welchen CD-Player,
• welchen Radio-Tuner,
• welchen Verstärker,
• welche Lautsprecher und
• welche Kabel

In den gängigen Zeitschriften für den Endverbraucher verschwimmen die Grenzen

• zwischen ingenieurtechnischen Meisterleistungen und Alchemie ebenso wie
• zwischen Wissenschaft und Esoterik

Die HiFi-Anlage soll die vom Künstler geschaffene Musik wiedergeben. Dabei sollte die reproduzierte Musik genauso klingen, wie der Künstler sie sich vorgestellt hat. Wenn man die gleiche Anlage wie der Tonmeister des Künstlers besitzt, sollte also alles bestens sein.

Die meiste Musik wird heutzutage im Studio produziert. Dabei hat jeder Musiker und Sänger sein Mikrofon, und die einzelnen Instrumente und Stimmen werden nacheinander aufgenommen und abschließend zusammengemischt. Es handelt sich also nicht um echte Stereoaufnahmen. Der Stereoeffekt wird beim Abmischen künstlich erzeugt, indem man jede(s) Instrument/Stimme in die beiden Stereokanäle verschieden laut einspielt.

Bei echten Stereoaufnahmen, wie es sie gelegentlich von Klassikkonzerten oder Jazz-Bands gibt, wird mit 2 Mikrofonen ein echtes Stereosignal aufgenommen. Bei der Reproduktion ist es nun möglich (und erstrebenswert) die Position der Instrumente auf der Bühne mit den Ohren zu orten. Das erfordert eine besonders sorgsame Behandlung des Tonsignals und stellt höhere Ansprüche an die zu verwendende Technik. Mit einer sehr guten Anlage ließen sich hier auch Dinge heraushören, die der Tonmeister nicht bewusst produziert hat - die exakte Ortung der Künstler zum Beispiel.

Die ideale Anlagen-Kette (vom CD-Player/Tuner bis einschließlich den Lautsprechern) verstärkt also alle Frequenzen des Tonsignals bei allen Eingangspegeln im gleichen Maße und ohne Laufzeitunterschiede. Sie lässt nichts weg und erfindet nichts hinzu.
In der Kette gibt es hinter dem Lautsprecher aber noch zwei weitere Glieder

• der Hörraum mit seiner Akustik
• der Mensch, der mit Ohr und Hirn das Tonsignal verarbeitet

Audio-Frequenzen und Dynamik

Wie  gut muss eine HiFi-Anlage eigentlich sein? Dazu müssen wird erst einmal einen Blick auf die Qualität der Musikquellen und auf die Eigenschaften unserer Ohren werfen.

Der Mensch
Das menschliche Ohr nimmt Frequenzen im Bereich von höchstens 10 Hz bis 20 kHz war. Dabei ist es im Bereich von 1 kHz bis 2 kHz am empfindlichsten. Nach höheren , vor allem aber auch nach tieferen Tönen nimmt die Empfindlichkeit stark ab. Die obere Grenzfrequenz des menschlichen Ohres nimmt mit dem Alter und mit Lärmschädigungen ab.
Das menschliche Ohr kann sowohl sehr leise wie auch sehr laute Töne wahrnehmen. Das Lautstärkeverhältnis zwischen einem gerade wahrnehmbaren Geräusch und einem Geräusch an der Schmerzgrenze des Ohres ist 1 Million - das entspricht 120 dB (Dezibel). Allerdings benutzt das Ohr eine Art "Empfindlichkeitsregelung". Sehr laute Signale lösen eine "Versteifung" der "Innenohrmechanik" aus, wodurch die lauten Töne im Ohr bedämpft werden. Dadurch kann man dann zwar die lauten Töne hören, aber nicht mehr gleichzeitig die leisen Töne, da diese nun bis zur Unhörbarkeit abgeschwächt werden. Das reduziert den nutzbaren Dynamikumfang auf einen Wert deutlich unter 120 dB.
Das eigentliche Hören erfolgt aber nicht mit den Ohren, sondern mit dem Gehirn. Da dieser Audioprozessor bei jedem Menschen anders trainiert wurde, ist das Musikhören eine äußerst subjektive Angelegenheit.

Der CD-Player
Die am häufigsten verwendete Musikquelle ist der CD-Player. Auf ihr ist die Musik als eine Folge von Zahlen abgespeichert. Jeder der beiden Stereokanäle enthält für jede Sekunde 44100 Zahlen. Aus der CD wird also (pro Kanal) alle 22 µs eine neue Zahl ausgelesen, die die Signalstärke zu diesem Zeitpunkt festlegt. Was im analogen Original (also bevor das Audiosignal auf CD gepresst wurde) zwischen zwei benachbarten Zahlen (Zeitpunkten) für eine analoge Signalstärke anlag, das ist unbekannt. Diese Information ist verloren.
Das begrenzt die Maximalfrequenz, die auf einer CD gespeichert werden kann auf 22 kHz.
Die ausgelesenen Zahlen sind übrigens 16 Bit groß. Ein Ton ist eine Signalschwankung bzw. -schwingung. Die größte Änderung einer 16 Bit.Wertes ist der von 0 auf 65535. Die kleinste Änderung ist die um den Wert 1. Große Änderungen entsprechen lauten Tönen, und kleine Änderungen leisen Tönen. Den Lautstärkenbereich (also das Verhältnis von lauten zu leisen Tönen) den Musik haben kann begrenzt die CD also auf ca. 65000. Das entspricht 96 dB, und ist ein recht ordentlicher Wert.
Die Musik liegt also in guter Qualität auf der CD vor. Der Player liest die Musikdaten digital aus, und solange sie digital weitergeleitet werden, bleibt die gute Qualität erhalten.
Entweder im CD-Player oder im Audio-Verstärker erfolgt dann aber die Digital-Analog-Wandlung (im ADC). Im ADC selbst (und in allen nachfolgenden Stufen) kann die Qualität verschlechtert werden.

Radio-Tuner
FM-Radio ist die nächstwichtigste Musikquelle. Im Gegensatz zum CD-Player handelt es sich um ein analoges Gerät. Um die beiden Stereo-Kanäle auf eine Trägerwelle (Radiofrequenz) modulieren zu können, begrenzt man die maximale Audiofrequenz auf weniger als 19 kHz. Bis 19 kHz sendet man ein Mono-Signal, und von 19 kHz bis 38  kHz befinden sich das Stereodifferenszsignal. Aus diesen beiden Signalen werden dann die beiden Stereokanäle gebildet. Im FM-Radio gibt es also keine Frequenz jenseits der 19-kHz-Grenze.
Der nutzbare Dynamikumfang (laut zu leise) wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst vor allem vom Rauschen. Es kommt also sehr auf den Signal-zu-Rausch-Abstand (SNR) an. Der beträgt bei modernen Tunern etwa 65 .. 70 dB.
Rock- und Pop-Musik wird heutzutage leider in erbärmlicher Qualität gesendet. Was eine CD ist, weiß man in den meisten Radio-Sendestudios nicht mehr, man sendet von Festplatte. Das ist aber nicht das eigentliche Problem. Viel schlimmer ist, dass man mit Dynamikkompression arbeitet. Leise Musikstellen werden künstlich lauter gemacht. Wahrscheinlich erhofft man sich dadurch, beim automatischen Sendersuchlauf einen Radios bevorzugt zu werden. Die Musikqualität bleibt dabei aber auf der Strecke.
Als hochqualitative Musikquelle taugt das FM-Radio also nur noch für Freunde von Jazz und Klassik.
 

Frequenzbandbreite / Frequenzgang
Kein Audiogerät behandelt alle Frequenzen gleich. Das wird z.B. an der Frequenzbandbreite der Geräte klar.
Wenn für einen Verstärker z.B. eine Frequenzbandbreite von 20 Hz...40 kHz angegeben ist, was macht er dann eigentlich bei tieferen oder höheren Frequenzen?
Schauen wir uns dazu zunächst einmal an, wie die Frequenzbandbreite überhaupt definiert ist. Man speist ein kleines Sinussignal in den Verstärker ein, und ermittelt durch die Änderung der Signalfrequenz zunächst die Frequenz, bei der der Verstärker das größte Ausgangssignal liefert (z.B. 2 kHz). Nun verringert man die Eingangsfrequenz (bei konstanter Eingangssignalamplitude), bis das Signal am Verstärkerausgang auf die Hälfte zusammengebrochen ist. Das ist die untere Grenzfrequenz (z.B. 20 Hz). Nun tut man das gleiche zu höheren Frequenzen hin, und erhält die obere Grenzfrequenz (z.B. 40 kHz).
Speist man Signale unterhalb von 20 Hz oder oberhalb von 40 kHz ein, dann werden auch diese wiedergegeben, aber mit noch kleinerem Pegel.
Außerdem wissen wir nun, dass auch innerhalb der Frequenzbandbreite eines Verstärkers nicht alle Frequenzen exakt gleich verstärkt werden. Deshalb liefert die Angabe der Frequenzbandbreite nur einen ersten Hinweis auf die Qualität des Gerätes. Ein guter Verstärker sollte im gesamten hörbaren Frequenzband die gleiche Verstärkung haben, und erst bei tieferen und höheren (in jedem Fall aber bereits unhörbaren) Frequenzen abfallen. Das führt dann zu Frequenzbandbreiteangaben von z.B. 10Hz .. 100kHz (bezogen auf die halbe Amplitude). So ein Frequenzband ist also kein Overkill.

Dynamik
Musik ist eine Mischung aus lauten und leisen Tönen. Nur wenn dieser Mix korrekt reproduziert wird, dann klingt die Musik-Reproduktion wie das Original. Das maximale Signalstärkeverhältnis zwischen dem leisesten und dem lautesten Signal, das gleichzeitig verarbeitet werden kann, ist der Dynamikumfang.
In analogen Systemen (z.B. Verstärkern) ist das maximale Signal die höchste Spannung, die der Verstärker abgeben kann. Diese wird durch die Betriebsspannung des Gerätes begrenzt. Die kleinste sinnvolle Signal-Spannung im Gerät wird durch die interne Rauschspannung begrenzt. Signale, die kleiner als das Rauschen sind, sind im Audiobereich natürlich sinnlos.

dB (Dezibel)
Wenn man die Stärke zweier Signale vergleicht, erhält man ein Verhältnis. Es ist allgemein üblich, dieses Verhältnis nicht als normale Verhältniszahl anzugeben, sondern in Dezibel. (Ein Dezibel (dB) ist 1/10 Bel. Die Einheit Bel ist wiederum auf Graham Bell zurückzuführen, dessen Telefonkabel die Signale bedämpften.)
Dezibel ist eine logarithmische Einheit, was einen aber nicht verschrecken muss. Für die meisten Anwendungen genügt es, sich zu merken, das 20 dB dem Größenverhältnis 1:10 entspricht. Weitere Werte stehen  in der folgenden Tabelle:
 

Verhältnis in dB	0 dB	6 dB	20 dB	40 dB	60 dB	80 dB	100 dB
Verhältniszahl	1	2	10	100	1000	10000	100000

Ist die Spannung des Audiosignals am Verstärkerausgang 10000 mal größer als die Spannung des Rauschens, dann beträgt das Signal-Rausch-Verhältnis also 80 dB.
(Wer es genau wissen will: der Dezibel-Wert ist das 20-fache des dekadischen Logatithmusses des Spannungsverhältnisses.)

Rauschen
Wer an einem alten Radio eine freie Frequenz einstellt hört dort ein Rauschen. Rauschen ist ein Gemisch ALLER Frequenzen. Wir empfangen es von unserer Sonne, wie auch von allen Sonnen der Milchstraße (galactic noise), sowie aller anderen Galaxien des Universums (cosmic noise). Alle Sonnen sind Breitbandstrahler, die neben sichtbarem Licht u.a. auch Radiowellen abstrahlen. Dann gibt es auch noch ein weiteres Rauschsignal, das als Echo des Urknalls zu uns gelangt. Aber all diese Rausch-Radiowellen sind eher für Astronomen und Radarspezialisten interessant. Im Übrigen strahlt auch die Erde selbst ein nicht unerhebliches Rauschen ab. Die Stärke der Abstrahlung (also des des Rauschens) natürlicher Körper steigt mit ihrer Temperatur. Deshalb wird das Rauschmaß gelegentlich auch in Kelvin [K] angegeben.

Neben diesen externen Rauschquellen gibt es in elektronischen Geräten auch interne Rauschquellen, die in der Praxis viel stärker rauschen. Theoretisch erzeugt jedes leitende Bauteil (also auch ein Stück Draht) etwas Rauschen. Die mit Abstand größten Rauschquellen in einem Audiosystem sind aber Magnetbänder und die Transistoren (bzw. Röhren) in den Eingangsstufen von Verstärkern. Das Rauschen ist immer da, wenn es im Vergleich zur Musik aber sehr klein (leise) ist, ist es für den Menschen nicht hörbar. Aus diesem Grunde ist ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis nötig.

Wellenlängen
Wenn über die Eigenschaften von Lautsprechern und Hörräumen nachdenkt, dann muss man dabei die Länge der Schallwellen in Luft beachten. In der folgenden Tabelle stehen grob gerundete Durchschnittswerte, die aber zur Orientierung ausreichend sind:
 

Frequenz	15 Hz	150 Hz	1,5 kHz	15 kHz
Wellenlänge in Luft (ca.)	20 m	2 m	20 cm	2 cm
Wellenlänge in Metall/Holz (ca.)	220 m	20 m	2 m	20 cm