Der Klirrfaktor

Begriffsbestimmung

Der Klirrfaktor ist ein Maß für unerwünschte Verzerrungen und tritt bei sinusförmigen Wechselsignalen auf (z.B. bei Mikrofonen, Gitarren-Amps, Mischpulten, Lautsprechern, etc.). Der Klirrfaktor beschreibt das Verhältnis des Obertonanteils zum Gesamtsignal.

Das Klirren an sich entsteht durch nichtlineare Verzerrung und ist in der Regel unerwünscht, da es das Klangbild signifikant verfremdet (Anreicherung mit ganzzahligen Vielfachen der Grundfrequenz, sog. „Harmonischen“). Ist dieser Effekt erwünscht spricht man i.d.R von Overdrive (geringere Verzerrung) bzw. Distortion (stärkere Verzerrung).

Messung des Klirrfaktors

Um den Klirrfaktor zu bestimmen benutzt man in der Audiotechnik einen Spektrum-Analysator, dieser misst die Amplitude der harmonischen Frequenzen.

Abb. 01: Spektrum-Analysator der Firma Rhode & Schwarz
Abb. 02: Amplitudenverlauf im Frequenzspektrum, dargestellt auf einem Spektrum-Analysator

Clipping

Wird ein analoges Audiosignal z.B. durch einen Röhrenverstärker gezielt übersteuert, ermöglicht dies einen satten, warmen Sound. Dafür ist das sog. Soft Clipping verantwortlich. Im Gegensatz zum Hard Clipping (häufig bei Transistor-Verstärkern und digitalen Ver­zerrungen soweit kein „Soft-Clip“ Modus vorhanden ist) rundet es die Kanten der Signal-Welle ab und beschneidet die Pegelspitzen nicht.

Halbleiterverstärkungen wie etwa durch Transistor-Amps gehen beim Übersteuern sehr schnell ins Hard Clipping und die Pegelspitzen werden scharf abgeschnitten, was zu einem kratzigen, scharfkantigen Sound führt, dem oben schon erwähnten Hard Clipping.

Analog vs. Digital

In jedem dieser Geräte kann es zu einem Klirren kommen, egal ob Röhre oder Halbleiter. In beiden Geräten können nichtlinearen Eigenschaften entstehen, wodurch letztendlich der Klangcharakter verändert wird.

Im analogen Bereich ist nach 0 dB noch ein wenig „Platz nach oben“ (Headroom), da das Clipping beim Messen mit dBVU noch nicht direkt nach 0dB als störend empfunden wird. Der Sound wird angenehm „angezerrt“.

Bei digitaler Pegelmessung wie z.B. in der DAW, in der in der Regel mit dBFS gearbeitet wird, ist grundsätzlich kein „angezerrter“ Pegel über 0 möglich, alle Übersteuerungen werden sofort abgeschnitten (Hard Clipping). Hier hat man keinen Headroom.

Abb. 03: Soft-Clipping vs. Hard-Clipping

Die Grafik zeigt eine gewöhnliche Sinuswelle, hier blau dargestellt. In den Pegelspitzen ist erkennbar, was mit dem Signal bei Soft- und Hard-Clipping passiert.

Beim Soft-Clipping, orange dargestellt, werden die Pegelspitze nicht beschnitten, sondern abgerundet, was zu dem warmen, satten Sound führt. Beim Hard-Clipping, hier rot dargestellt, werden die Pegelspitzen hingegen komplett gekappt, es bleibt ein harscher, scharfkantiger Sound.

Quellen

Abbildungen

Abb.01:  https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3690397

Abb. 02:  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SpectrumAnalyzerDisplay.png#/media/Datei:SpectrumAnalyzerDisplay.png

Abb. 03:  https://www.premierguitar.com/articles/23612-tone-tips-overdrives-and-distortions-and-boosts-oh-my

Text

https://www.delamar.de/faq/klirrfaktor-31992/

https://www.delamar.de/gitarre/roehre-oder-transistor-42253/

(c) 2020 Laura Hombeck

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