Was ist eigentlich ein Wellenform-Diagramm?

Die Wellenform, englisch Waveform, stellt die Form des zeitlichen Verlaufs der Veränderung der Größe einer Schwingung dar. Die X-Achse ist steht dabei in der Regel für die Zeit, die y-Achse gibt den Pegel wieder.

Die Wellenform einer Sinusschwingung, wie wir sie aus dem Physikunterricht kennen.
Die Wellenform einer Sinusschwingung, wie wir sie aus dem Physikunterricht kennen.

Was zeigt ein Wellenform-Diagramm an?

Stark vereinfacht gesagt: Ein Wellenform-Diagramm zeigt, wie laut das Signal zu einem bestimmten Zeitpunkt im betrachteten Zeitraum ist. Die X-Achse dient dabei als Zeitstrahl. Links beginnt der betrachtete Zeitraum, rechts endet er. Auf der Y-Achse sehen wir die Pegelausschläge. Je größer der Ausschlag, desto lauter das Signal zum jeweiligen Zeitpunkt.

Wellenform-Diagramm für Love Me Do von den Beatles.
Wellenform-Diagramm für Love Me Do von den Beatles.

In den meisten Diagrammen wird die Amplitude sowohl ober- als auch unterhalb der X-Achse als Schwingung dargestellt. Die Uebervinyl-de-Diagramme sind dagegen aus zwei Wellen für den rechten und linken Kanal eines Stereo-Signals zusammengefügt, wobei die Ausschläge oberhalb der X-Achse, die Signale des linken Stereokanals repräsentieren, die Ausschläge unterhalb der X-Achse geben das Geschehen im rechten Stereokanal wieder. Auch bei Mono-Aufnahmen wählen wir für eine bessere Vergleichbarkeit diese „Butterfly“-Ansicht.

Was lässt sich aus einem Wellenform-Diagramm ablesen?

Vorab: Ein Wellenform-Diagramm sagt nichts darüber aus, wie gut oder schlecht ein Musikstück klingt. Durch die Visualisierung lassen sich aber bestimmte Eigenschaften eines Musikstücks erkennen. Besonders gut zu sehen ist dies, wenn man zwei Wellenformen desselben Stücks von verschiedenen Ausgaben miteinander vergleicht. Hier ein paar anschauliche Beispiele aus dem uebervinyl.de-Archiv.

Vergleich der Wellenformen für Welcome To The Working Week von Elvis Costello aus zwei verschiedenen Vinyl-Veröffentlichungen.
Vergleich der Wellenformen für Welcome To The Working Week von Elvis Costello aus zwei verschiedenen Vinyl-Veröffentlichungen.

Pegel: In diesem Diagramm für einen Song aus dem Album My Aim Is True von Elvis Costello, ist beispielsweise zu erkennen, dass derselbe Titel im oberen Diagramm mit einem hohen, im unteren Diagramm mit einem wesentlich niedrigerem Pegel ausgesteuert wurde.

Wellenform-Diagramm für Salt Of The Earth - Rolling Stones
Wellenform-Diagramm für Salt Of The Earth – Rolling Stones

Auch die Unterschiede zwischen lauten und leisen Passagen lassen sich aus der Wellenform ablesen. In unserem, Beispiel am Song Salt Of The Earth aus dem Album Beggars Banquet von den Rolling Stones. einem einem Während im oberen Diagramm fast der gesamte Song gleich laut zu sein scheint, gibt es im unteren Diagramm große Pegelunterschiede zwischen den ersten Drittel des Stücks und dem letzten Drittel.

Wellenform-Diagramm für Sympathy For The Devil - Rolling Stones
Wellenform-Diagramm für Sympathy For The Devil – Rolling Stones

Im Beispiel Sympathy For The Devil vom selben Album nimmt der Pegel im unteren Diagramm über die Dauer des Stückes konstant zu. Allerdings findet sich dieser Dynamikverlauf nur in einem der beiden Diagramme (oben) . Die zweite Aufnahme unterschlägt diesen langsamen und subtil verlaufenden Pegelanstieg. Die Variante im oberen Diagramm gibt die musikalische Aufführung also realistischer wieder als die im unteren Diagramm, die dafür einen relativ konstanten Maximalpegel aufweist.

Wellenform-Diagramm für Let Me Out - The Knack
Wellenform-Diagramm für Let Me Out – The Knack

Den groben Dynamikumfang also die direkte Abfolge zwischen großen und kleinen Ausschlägen, die zeitlich sehr nah beisammen liegen, lässt sich ebenfalls aus Wellenform-Diagrammen herauslesen. Fachleute sprechen hier auch vom Scheitelfaktor oder Crest Factor. Gemeint ist damit der Abstand zwischen den Pegelspitzen (Transienten) und den weniger großen Ausschlägen. Im Diagramm zu Let Me Out vom Album Get The Knack sollten wir im oberen Diagramm auf die hellblaue Fläche rund um die X-Achse und den Abstand zu den maximalen Ausschlägen achten. Im unteren Diagramm zum Vergleich auf die Differenz zwischen der hellgrauen Fläche und den maximalen Ausschlägen. Das obere Diagramm zeigt also einen geringeren Dynamikumfang an als das untere. Der Titel aus dem oberen Diagramm besitzt deshalb eine größere Lautheit, die jedoch anders gemessen und in LUFS (Loudness Units relative to Full Scale) ausgedrückt wird. 

Wellenform-Diagramm für Rainy Day Women #12 & 35 von Bob Dylan
Wellenform-Diagramm für Rainy Day Women #12 & 35 von Bob Dylan

Am Wellenform-Diagramm für Rainy Day Women #12 & 35 von Bob Dylan vom Album Blonde On Blonde lässt sich zweierlei herauslesen. Erstens dauert das Stück auf der oberen Platte einige Sekunden weniger als in der Pressung unten. Daran erkennt man meist, dass der Tontechniker das Masterband beim Lackschnitt etwas schneller ablaufen ließ.

Zweitens zeigt sich, dass für die obere Veröffentlichung wesentlich mehr Kompression und Limiter eingesetzt wurden, um einen gleichmäßigeren Pegel und größere Lautheit zu erreichen

Wie erstellen wir Wellenform-Diagramme?

Bevor wir bei uebervinyl.de ein Wellenform-Diagramm erstellen können, müssen wir die Musik der Schallplatte digitalisieren. Dazu greifen wir das Signal nach der Phono-Vorstufe ab und digitalisieren die Musiksignale als hochauflösende Musikdateien mit einer Samplingrate von 24Bit/192Hz im Format AIFF. Dieses Format arbeitet verlustfrei und ohne Datenkompression. Wir erhalten also ein sehr hochwertiges digitales Abbild des Ausgangssignals auf der Schallplatte.

Das Wellenform-Diagramm wird erstellt, indem wir die Musikdatei in das Audioanalyseprogramm Sonic Visualizer hochladen, wo das eigentliche Wellenform-Diagramm erstellt wird. Um die Wellenformen zweier Musikstücke vergleichen zu können, laden wir die AIFF-Dateien beider Musikstücke parallel ins Analyseprogramm.

Alle Musikdateien werden mit derselben Vorverstärkung und denselben Einstellungen an den Aussteuerungsreglern erstellt. Sie werden anschließend auch nicht normalisiert, also nicht auf denselben Pegel gebracht, damit die Pegelunterschiede immer gleich erkennbar werden.

Im selben Analyseprogramm erstellen wir auch die Frequenz-Spektrogramme.

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