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Audio-SNR und Dynamikbereich

Berechnet das Audio-Signal-Rausch-Verhältnis, den Dynamikbereich und die effektiven Rauschbits aus Signal- und Rauschpegeln.

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Formel

SNR = V_signal − V_noise (dB)

SNR— Signal-to-noise ratio (dB)

Wie es funktioniert

Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) in Audiosystemen quantifiziert das Verhältnis des gewünschten Signalpegels zum Grundrauschen, ausgedrückt in Dezibel. SNR (dB) = Signalpegel_DBV − Noise_Floor_DBV. Ein höheres SNR bedeutet eine leisere, sauberere Aufnahme- oder Wiedergabekette. Der Dynamikbereich ist der Unterschied zwischen dem lautesten unverzerrten Signal und dem Grundrauschen. Für ein ideales System entspricht er dem SNR. Die lineare Spannung SNR drückt dasselbe Verhältnis als einfache Zahl aus: SNR_V = 10^ (SNR_dB/20). Eine ungefähre Zahl der äquivalenten Rauschbits (ENOB) kann als SNR/6,02 geschätzt werden, da jedes Bit eines idealen ADC ~6,02 dB zum SNR beiträgt (aus der Quantisierungsrauschformel SNR = 6,02 N + 1,76 dB). Professionelle Audiosysteme erreichen in der Regel ein Grundrauschen von −90 bis −130 dBV, was zu SNRs von 90—120+ dB führt.

Bearbeitetes Beispiel

Signalpegel: 0 dBV (1 V RMS) Grundrauschen: −90 dBV. SNR = 0 − (−90) = 90 dB Lineare Spannung SNR: SNR_V = 10^ (90/20) = 10^4,5 = 31.623:1 Effektive Rauschbits: ENOB ≈ 90/6,02 ≈ 14,95 Bit Dies entspricht einer hochwertigen 16-Bit-Audioschnittstelle für Verbraucher. Um CD-Qualität zu erreichen (96 dB SNR theoretisch für 16-Bit), müsste das Grundrauschen −96 dBV betragen. Bei 24-Bit-Studio-Geräten wird in der Regel ein Grundrauschen von −110 bis −120 dBV erreicht.

Praktische Tipps

  • ✓Für Schallplatten- und Bandaufnahmen ist ein SNR von 70 dB oft akzeptabel; für digitale Distributionsmaster sollten Sie 100 dB als Ziel wählen. Die Kette ist nur so leise wie ihr lautestes Glied — identifizieren und beheben Sie zuerst die schlimmste Stufe.
  • ✓Verwenden Sie symmetrische (differentielle) Verbindungen für lange Kabelstrecken, um Gleichtaktgeräusche um 20—60 dB zu unterdrücken und so das SNR der angeschlossenen Geräte erheblich zu verbessern, ohne dass eine Komponente ausgetauscht werden muss.
  • ✓Aufnahmetechniker verwenden den „Noise Floor Check“: Stummschalten Sie den Mix, stellen Sie die Monitorlautstärke auf Maximum und hören Sie zu. Jedes hörbare Zischen, Brummen oder Geräusch macht das limitierende SNR der Signalkette sichtbar.

Häufige Fehler

  • ✗Verwechselt SNR mit Dynamikbereich, wenn THD (harmonische Verzerrung) vorhanden ist — SNR misst nur Rauschen, während THD+N (gesamte harmonische Verzerrung plus Rauschen) Verzerrungsprodukte beinhaltet. In High-End-Geräten kann THD+N eher von Verzerrungen als von Rauschen dominiert werden.
  • ✗Messung des Grundrauschens bei falscher Impedanz — Das Grundrauschen eines Audio-Interfaces kann im unbelasteten Zustand um mehr als 10 dB niedriger sein als bei Anschluss an eine echte Quellenimpedanz. Vergleichen Sie immer die SNR-Spezifikationen unter den gleichen Bedingungen.
  • ✗Zu viele Verstärkungsstufen stapeln — jede Verstärkerstufe fügt ihr eigenes Rauschen hinzu. Bei einer Kette von drei Stufen mit jeweils einem SNR von 90 dB ist das Gesamt-SNR niedriger als bei jeder einzelnen Stufe. Die erste (Eingangs-) Stufe dominiert und muss das niedrigste Rauschen aufweisen.

Häufig gestellte Fragen

Für Mixing und Mastering ist ein SNR > 100 dB Standard. Für den Vertrieb (Streaming, CD) ist 90 dB SNR (16-Bit-Äquivalent) das Minimum. Für die Rundfunkproduktion werden mindestens 110 dB angestrebt. Konsumgüter mit einem SNR von 80—90 dB sind für den gelegentlichen Hörgenuss akzeptabel.
dBV bezieht sich auf 1 V RMS (0 dBV = 1 V). dBu bezieht sich auf 0,7746 V RMS (die Spannung, die 1 mW in 600 Ω abgibt). 0 dBu ≈ −2,2 dBV. Professionelle Audiogeräte verwenden häufig dBu für Pegel, während das Grundrauschen je nach Hersteller in dBV oder dBu angegeben wird.
Für einen idealen N-Bit-ADC ist SNR = 6,02 N + 1,76 dB. Ein 16-Bit-ADC liefert ~98 dB, ein 20-Bit-ADC liefert ~122 dB und ein 24-Bit-ADC liefert ein theoretisches Maximum von ~146 dB. Reale ADCs liegen aufgrund von thermischem Rauschen, Jitter und Schaltungsfehlern um 10—30 dB hinter diesem Ideal zurück.

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