Essentials Stereosichtgeraete

Ich gehe die kurze schmale Treppe hinauf

in den Ü-Wagen und bin plötzlich von dem

verregneten und matschigen Februarabend

mitten in eine kleine High-Tech-Welt gera-

ten. Da ist ein kleines Mischpult, ein paar

Kontrollmonitore und die Sprechstelle

einer Kommandoanlage. Und ein klei-

ner Bildschirm, auf dem im Rhythmus der

Sprache und Musik wilde Linien umher-

wandern und zucken. So ein Gerät hatte ich

noch nie gesehen und nachdem ich wohl

lange genug drauf gestarrt hatte, erklärte

mir der Tonmeister vor Ort, es handle sich

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um ein Goniometer. Ich nickte höflich und

nahm mir fest vor, zu Hause etwas mehr

über dieses seltsame Gerät in Erfahrung

zu bringen. Diese Geschichte ist nun schon

fast 20 Jahre her. Ich hatte damals tatsäch-

lich nicht mehr von dem Goniometer mit-

bekommen, als dass es toll war, die Musik

auf ihm zu beobachten. Allerdings habe ich

auch meinen Vorsatz wahr gemacht und

mich ein bisschen weiter über dieses Gerät

informiert, da es ja wohl kaum nur als op-

tischer Hingucker in dem Ü-Wagen einge-

baut worden sein konnte.

ESSENTIALS

Stereosichtgeräte

Zunächst zum Begriff: Das Goniometer ist

eigentlich allgemein ein Winkelmessgerät.

In der Tontechnik können damit Phasenwinkel

zwischen zwei Signalen dargestellt wer-

den. Allerdings ist mittlerweile gerade in der

Tontechnik eher der Begriff Stereosichtgerät

üblich. Im englischsprachigen Raum ist es der

Begriff Vectorscope. Die Signale, die norma-

lerweise auf dem Stereosichtgerät dargestellt

werden, sind die Kanäle Links und Rechts

Das klassische Goniometer war

eine Kathodenstrahlröhre.

– also die Stereosumme.

Sinn und Zweck der Darstel-

lung ist das Erkennen der

Monokompatibilität, das An-

zeigen der Stereobasisbreite

und die Möglichkeit zu sehen, ob das Signal

eventuell in eine Richtung hängt.

Ein Stereosichtgerät ist eigentlich ei-

ne ganz einfache Konstruktion:

In einer

Kathodenstrahlröhre (noch bekannt aus den

guten alten Röhrenfernsehern oder -monitoren)

werden Elektronen in einem Vakuum beschleu-

nigt, welche dann mit hoher Geschwindigkeit auf

die Bildfläche auftreffen und die dort angebrachte

Phosphorschicht zum Leuchten bringen. Das

ergibt zunächst nur einen kleinen Leuchtpunkt

genau in der Mitte des Bildschirms. Durch zwei

Ablenkvorrichtungen (das können Platten oder

Spulen sein) kann der Elektronenstrahl in X- und

in Y-Richtung abgelenkt werden, so dass der

Punkt weiter links oder rechts beziehungsweise

oben oder unten auftrifft. Somit lässt sich der

Punkt über den gesamten Bildschirm an einer

beliebigen Stelle positionieren. Diese Betriebsart

einer Kathodenstrahlröhre ist auch unter X/Y-

Betrieb bei einem Oszilloskop bekannt.

Zum wirklichen Stereosichtgerät fehlen

jetzt noch ein paar Kleinigkeiten:

Da die

Kanäle Links und Rechts betrachtet werden

sollen, ist eine Ablenkung in X- und Y-Richtung

nicht benutzerfreundlich. Besser wäre eine

Ablenkung nach Links und nach Rechts, um

direkt die gehörten Richtungen auch sehen

zu können. Aus diesem Grund wird einfach

der Bildschirm um 45° nach rechts gedreht.

Dadurch bekommt man statt der (horizontalen

X-Achse) eine schräg nach oben ansteigende

Achse – den rechten Kanal. Aus der (senkrech-

ten) Y-Achse wird eine entsprechend spiegel-

bildliche Achse, die von links oben nach recht

unten geht. Die zweite notwendige Funktion ist

eine Automatic Gain Control – kurz AGC. Dies

ist ein Regelkreis, der das Eingangssignal in der

Hier wurde am Steckfeld ein Patchkabel nicht

ganz reingesteckt, dadurch ergibt sich am

Goniometer ein entsprechendes Bild.

Verstärkung automatisch anpasst, so dass sich

immer ein möglichst optimale Darstellung er-

gibt. Leise Signale, die eigentlich zu klein wä-

ren, um sie gut erkennen zu können, werden

also lauter gemacht und laute Signale, welche

über den Bildschirm hinausgehen würden,

werden abgedämpft. Dadurch wird jedoch

die Beurteilung des Signalpegels auf dem

Stereosichtgerät unmöglich. Daher kann die

AGC-Funktion normalerweise auch abgeschal-

tet werden. Die letzte, wichtige Zusatzfunktion

ist eine automatische Helligkeitseinstellung

des Elektronenstrahls. Diese Funktion sorgt da-

für, dass der Strahl dunkler geregelt wird, wenn

kein oder kaum Signal anliegt. Auf diese Weise

wird das Einbrennen der Phosphorschicht ver-

hindert. Moderne Stereosichtgeräte, die LC-

recording magazin 3/09

Oben sieht man ein monokompatibles

Stereosignal, unten wurde der Inputgain im

rechten Kanal nicht weit genug aufgedreht,

so hängt das Stereosignal nach links.

Fotos: Wilschewski; Grafiken: Friesecke

Die Wolke auf dem Display

So funktioniert die Vektordarstellung auf

einem Stereosichtgerät:

Das Beispiel zeigt den rechten Kanal

Zunächst produziert die Bild-

röhre eines Stereosichtgerätes

nur einen Leuchtpunkt in der

Mitte des Bildschirms.

Durch

Ablenkplatten oder Ablenkspulen

wird dieser Punkt mit der Wellenform

des Signals auf der Rechts-Achse

oder Links-Achse hin und her be-

wegt. Legt man beispielsweise an

den rechten Kanal eine Sinus-

schwingung an (und links kein

Signal), so wird der Punkt zunächst

nach rechts oben ausgelenkt (1).

Dies ist auch in der Abbildung zu

sehen. Im Maximum der Sinus-

schwingung ist der Punkt ganz oben

rechts angekommen und kehrt seine

Richtung um – er geht wieder nach

Anhand dieser schematischen Darstellung lässt sich ver-

stehen, wie die Goniometer-Anzeige zustande kommt.

nach unten). So entsteht ein senkrechter Strich, der

einem Mono-Signal entspricht.

Was passiert nun, wenn das linke Signal inver-

tiert (phasengedreht) zum rechten ist.

Dann hat

das linke Signal eine negative Halbwelle während das

rechte eine positive Halbwelle hat. Der Punkt wird also

während der positiven rechten Halbwelle nach rechts

oben bewegt und von der (phasengedrehten und

daher negativen) linken Halbwelle nach rechts unten

bewegt. Die Auslenkung nach oben und unten hebt

sich in diesem Fall gegeneinander auf und der Punkt

wird nur nach rechts bewegt (in der anderen

Halbwelle entsprechend nach links). Man erhält einen

horizontalen Strich. Gibt man übrigens auf den rech-

ten Kanal eine Sinusschwingung und auf den linken

eine Kosinusschwingung, so erhält man einen schö-

nen Kreis. Das ist auch relativ einfach mit einem

Basssignal und einem Phaser / Flanger zu bewerkstel-

ligen. Zu weiteren Figuren könnt ihr im Netz unter

dem Begriff „Lissajousfiguren“ suchen.

links unten in Richtung Zentrum des Bildschirms (2).

Während der negativen Halbwelle der Sinus-

schwingung geht der Punkt zunächst nach links unten

(3), dreht ganz links unten um und kehrt anschlie-

ßend wieder zum Bildschirmzentrum zurück (4).

Die für uns relevanten Sinusschwingungen im

Hörbereich liegen nun alle über 20 Hz Frequenz.

Deshalb erfolgt die Auslenkung des Punktes so

schnell, dass sich für das Auge ein Strich von unten

links nach oben rechts ergibt. Würde das Signal nun

nur auf den linken Kanal gegeben werden, so er-

gäbe dies einen Strich von unten rechts nach oben

links. Interessant wird es nun, wenn sowohl links als

auch rechts das gleiche Signal anliegt. Betrachten

wir für diesen Fall die positive Halbwelle einer Sinus-

schwingung: Der Punkt wird nun gleichzeitig nach

links und rechts und oben ausgelenkt. Die gegen-

sätzliche Auslenkung nach links und rechts hebt

sich auf und es verbleibt nur die Auslenkung nach

oben (in der negativen Halbwelle entsprechend

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ESSENTIALS

Stereosichtgeräte

Displays verwenden, haben das Problem mit

dem Einbrennen nicht mehr so stark und neh-

men auch keine Helligkeitsregelung vor.

Wir haben ein Goniometer mit un-

terschiedlichen Signalen gefüttert.

Unten seht ihr die Anzeigen für …

Ein Stereosichtgerät zeigt je nach an-

gelegtem Signal Striche, Knäuel oder

Wolken an.

Doch was kann aus diesen

Darstellungen gedeutet werden? Die erste

und wohl auch wichtigste Anzeige, ist Frage

nach der Monokompatibilität der Signale.

Monokompatibilität ist immer dann rele-

vant, wenn eine Mischung auch bei der

Monowiedergabe ohne nennenswerte Verluste

funktionieren soll. Technisch gesehen erfährt

ein monokompatibles Stereosignal nicht mehr

… ein monokompatibles Stereosignal, …

als 3 dB Pegelverlust, wenn es statt in Stereo

in Mono gehört wird. Über die Form und Lage

der Wolke kann auf die Monokompatibilität des

Signals geschlossen werden. Hierbei gilt: Ist

nur ein (eher vertikaler) Strich zwischen ±45°

Neigung zu sehen, ist das Signal mono und

daher auch monokompatibel. Ist eine Wolke

in Form einer stehenden Ellipse zu sehen, so

ist das Signal stereo aber immer noch mono-

… ein Mono Signal, …

kompatibel. Wenn die Wolke die Form eines

Kreises annimmt, hat man „perfektes Stereo“

erreicht und befindet sich am Übergang zwi-

schen monokompatibel und nicht mehr mono-

kompatibel. Befindet sich auf dem Goniometer

ein Strich in der

Horizontalen,

betrachtet man ei-

ne Stereosumme

mit zwei phasen-

… ein Signal, das nur von links kommt, …

Sollte eine Seite eines Stereosignals

mit falscher Phasenlage ankommen,

kann der Invert-Schalter im Kanal

Abhilfe schaffen.

einem Kreis an. Der Kreis zeigt schließlich das

perfekte Stereo – der Kreis hat aber eben

auch den größten Umfang. Ist das Signal nicht

mehr monokompatibel, so schrumpft zwar der

Umfang der Wolke wieder, aber das Signal wird

Die wichtigste Aussage ist:

monokompatibel oder nicht?

tatsächlich als noch „breiter“ empfunden. Das

„breiteste“ Signal erhält man, wenn der linke

und der rechte Kanal zwar identische, jedoch

zueinander invertierte (phasengedrehte) Signale

beinhalten. Als Toningenieur stellt sich hier die

Frage, ob diese übergroße Stereobasisbreite mit

ihrer unzulänglichen Monokompatibilität für die

Produktion akzeptabel ist.

Das Goniometer liefert zudem Infor-

mationen, wie mittig die Mischung ist.

Aufgrund unzulänglicher Abhörbedingungen

oder Ermüdungserscheinungen ist man sich als

Toningenieur nicht immer gewahr, ob das Signal

oder einzelne Spuren im Stereobild etwas nach

links oder rechts hängen. So passiert es schnell

einmal, dass ein Nachhall oder ein Effekt zu stark

in eine Richtung geschickt wurde (Panorama

nicht korrekt, Eingangspegel verstellt, Patchcord

nur halb gesteckt, etc.). Ist das gesamte Signal

nicht mittig im Stereobild, so lässt sich das

recording magazin 3/09

gedrehten, identischen Signalen. Wird nun am

Panorama des Pultes gedreht, so ändert sich

die Lage des Strichs zwischen ±45°, er bleibt

aber eher in der horizontalen Ebene. Das Signal

ist nicht monokompatibel! Ebenso verhält es

sich bei Stereosignalen, deren Wolke eher die

Form einer liegenden Ellipse abbilden – sie

sind nicht monokompatibel!

Die Stereobasisbreite ist beim Stereo-

sichtgerät durch den Umfang der Wolke zu

sehen.

Dies gilt, solange das Signal gleichzeitig

auch monokompatibel ist (siehe oben). Sieht

man auf dem Stereosichtgerät nur einen Strich,

dann ist das Signal grundsätzlich nur mono.

Allerdings kann es noch nach links oder rechts

im Panorama verschoben worden sein (dadurch

bleibt es aber eigentlich mono). Je größer die

Stereobasis wird, oder je unterschiedlicher die

Kanäle Links und Rechts voneinander sind, des-

to mehr nähert sich die Wolke über eine Ellipse

… ein nicht monokompatibles Stereosignal …

… und ein Signal, bei dem linker und rechter

Kanal genau gegenphasig sind.

Fotos: Wilschewski

leicht dadurch erkennen, dass die Wolke des

Stereosichtgerätes in eben diese Richtung kippt.

Ist der Hänger jedoch nur auf einem Effekt

oder auf dem Nachhall, so ist auch dies leicht

zu erkennen. Zunächst scheint das Signal mittig

zu sein, kommt aber der entsprechende Effekt

oder Nachhall, so kippt während dieser Zeit

auch die Wolke auf dem Display in die entspre-

chende Richtung.

Auch

Clipping

von

Das Stereosichtgerät ist ein vielsei-

tiges, optisches Kontrollgerät, das ein we-

nig Übung benötigt.

Erst wenn man sich der

verschiedenen Formen der Wolke und ihrer

Bedeutung bewusst ist, wird es wirklich hilfreich.

Ob Software oder Hardware spielt keine Rolle,

man muss sich auf den optischen Eindruck verlas-

sen. Erscheint die Darstellung flüssig, in Echtzeit

Signalen ist gut auf dem

Stereosichtgerät zu er-

kennen.

Beim Clipping (dt.: abschneiden), wird

das Signal ab einem bestimmten Wert einfach

nicht mehr größer sondern die Wellenform wird

horizontal abgeschnitten. Beim Stereosichtgerät

Eine kreisförmige Wolke

zeigt das perfekte Stereo.

und gut abzulesen, ist auch eine Software-Lösung

gut geeignet. Hardware hat jedoch immer den

Vorteil, dass sie keine CPU-Resourcen frisst.

Der Autor

Andreas

Friesecke

Audio Engineer und Fachbuchautor.

Als Dozent unterrichtet er an der

SAE München u. a. Pegelrechnen,

Filmton und Lautsprechertechnik.

bedeutet das, dass der Leuchtpunkt plötzlich in

eine Richtung nicht mehr weich weitergelenkt

wird, sondern stehen bleibt. Es ergibt sich eine

gut sichtbare Ecke oder Linie im ansonsten run-

den und gebogenen Kurvenverlauf.