Beschadiging van het analoge audio signaal                                                     <laatst bijgewerkt:  2020-12-02>
In het kort:    
Een analoog audio signaal kan bij het doorlopen van versterkers, regelapparatuur, opslagmedia en kabels slechts op enkele manieren beschadigd of vervormd worden. Die mogelijkheden (en onmogelijkheden) worden hier besproken.

Verwante onderwerpen:  
Lineaire vervorming, Niet-lineaire vervorming, storing, aardlussen, EMC, Platenspeler     
Beschadiging van een digitaal audio signaal  

Bij analoge (eind) versterkers:
- lineaire vervorming  
- niet-lineaire vervorming  
- overspraak  
- ruis als principieel stoorsignaal  
- niet- principiele stoorsignalen  

Bij klasse D  (=schakelende) versterkers:
- alles als bij analoge versterkers, maar ook:
- aliassing
- andere EMC problemen.  

Bij regelapparatuur:
- krakende potmeters
- schakelaars met slecht contact

Bij analoge opslagmedia (vinyl):  
- wow  
- jengel
- rumble
- stof  
- statische ladingen
- te geringe naalddruk
- gebrekkige dwarsdruk compensatie
gebrekkige RIAA correcties.

Bij analoge opslagmedia (magneetband):  
- wow  
- jengel  
- flutter  
- modulatieruis
- magnetische weergeef kop
- versleten weergeefkop
- kopscheefstand
- gebrekkige weergeef correctie
- fout ingestelde bias stroom
demagnetisatie van de band
- doordrukken of band-echo

Bij kabels:
- slecht contact 
- weerstand
- capaciteit
- zelfinductie
- karakteristieke impedantie en afsluiten  

EMC-problemen:  
- aardlussen
- antenne werking
- buurman is radiozendamateur
- mobiele telefoon
- Wifi en BluTooth spullen


Bij analoge (eind) versterkers:

lineaire vervorming, oftewel afwijkingen in de overdracht van hoge t.o.v. lage frequenties.
De amplitude overdracht is een grafiek die aangeeft met welke sterkte signalen van verschillende frequenties doorgegeven worden. Vaak wordt dit de "frequentie-karakteristiek" genoemd.
In zo'n grafiek kan ook de fase getekend worden, dat is ruwweg de tijdsvertraging die de signalen onderweg ondervinden.
In een goede audio versterker dient de grafiek van de amplitude overdracht vlak te zijn vanaf minimaal 20 Hz tot ruim over 20 kHz.
De grafiek van de fase-overdracht dient over hetzelfde frequentiegebied een rechte lijn te zijn. De hoek waaronder die lijn staat doet er niet toe, want dat betekent slechts een gelijke tijdvertraging voor alle frequenties (gelijke groeplooptijden). 
Het begrip impulsresponsie is de reactie van een systeem in de tijd gezien. Hoe reageert het op een plotselinge verandering aan de ingang.
De amplitude / fase karakteristiek kan via de Fourie
r-transformatie omgerekend worden in de impuls responsie en vice versa. Het zijn 2 verschillende manieren om hetzelfde weer te geven: "De Overdracht", enerzijds weergegeven in het frequentie/fase domein, anderzijds in het tijddomein.

Het is "bij vriend en vijand" geaccepteerd, dat geleidelijke afwijkingen in de amplitude/fase karakteristiek kleiner dan ca. 1 dB niet waarneembaar zijn. 1 dB is ongeveer 10% in signaal amplitude. Dat is zeer goed meetbaar.
Elektronische apparatuur zoals versterkers en de invloed van kabels hebben hooguit geleidelijk verlopende afwijkingen van de amplitude karakteristiek. In ieder geval geen grillige afwijkingen.

Afwijkingen in de amplitude karakteristiek die heel grillig verlopen zijn waarschijnlijk beter hoorbaar, ook als de amplitude afwijkingen minder dan 1 dB bedragen.
Vooral microfoons en luidsprekers hebben doorgaans zulke grillig verlopende amplitude karakteristieken, veelal met uitwijkingen van een aantal dB's. Dat is de reden dat luidspreker(kasten) zo verschillend klinken, en dat bij opnames van muziek de microfoonkeuze erg belangrijk is.

Beschadigingen van het signaal in deze zin kunnen o.a. veroorzaakt worden door:
 - Versterkers. Maar dat is zeldzaam, want alle fatsoenlijke versterkers doen dit uitstekend. Bij de "complete" mini / midi-setjes en ghetto blasters gebeurt het nog wel eens dat er in de versterker iets geprutst is om de tekortkomingen van de meegeleverde luidsprekers te verdoezelen. Als je dan echt goede luidsprekers aansluit kan dat onaangename effecten hebben.
-  Signaalkabels. Bij zeer lange (>10 meter) signaalkabels kan er een verlies van hoge frequenties ontstaan door de kabel capaciteit. Bij kortere kabels is dat volstrekt verwaarloosbaar. Signaalkabels van diverse makelij onderscheiden zich nauwelijks in dit opzicht.
-  Luidspreker kabels. Bij lange luidspreker kabels (> 10 meter) kan de zelfinductie van de kabel een gering verlies van de allerhoogste frequenties geven.
Een te dunne aderdoorsnede kan allerlei problemen opleveren, van boemerig laag tot een gebrek aan hoge tonen. Zie de thema pagina over luidspreker kabels en luidsprekerdemping.

Niet-lineaire vervorming, THD 

Bij transducers zoals microfoons, analoge pick-up elementen en luidsprekers, en bij alle versterkers en audio transformatoren kunnen er niet-lineariteiten optreden. Het resultaat daarvan is dat er -bij continue tonen- som- en verschilfrequenties ontstaan (intermodulatie), evenals harmonischen (boventonen). Soms is zulke vervorming vrij gemakkelijk waar te nemen met een test-CD. Als er in een deel van de signaalweg oversturing optreedt is de vervorming meestal ernstig.
Er bestaan verschillende vormen en oorzaken van vervorming. Er is een aparte thema-pagina over vervorming.

Kabels hebben ten ene male geen last van zulk soort vervorming. Het zou kunnen gebeuren bij een slecht contact van een connector, maar dan heb je meestal ook andere, veel duidelijker waarneembare problemen, zoals complete uitval van 1 of meer van de stereo-kanalen of kraakgeluiden.
Het gebruik van vergulde connectoren is een goede garantie om ook op termijn van jaren geen problemen met slechte contacten te krijgen.
 
Overspraak

We spreken van overspraak als het signaal van het linker kanaal in het rechter terecht komt en/of v.v. Bij multi-kanaal weergave (5.1, 7.1) kan in principe elk kanaal overspraak hebben naar elk ander kanaal. In de meeste gevallen wordt een geringe mate van overspraak niet opgemerkt, c.q. als hinderlijk ervaren omdat er bij de meeste muziek-opnames geen dramatisch verschil is tussen de kanalen. Bij sommige muziek-opnames is dat wel het geval, in het bijzonder als een bepaald kanaal gedurende bepaalde tijd geheel stil is. (ping-pong-stereo)

Bij voor- eind- en regelversterkers is de overspraak bijna altijd zeer gering en onmerkbaar.

Bij vinyl platenspelers kan er aanzienlijke overspraak optreden, en niet zelden is die ook behept met niet-lineaire vervorming.
De signalen voor links en rechts staan haaks op elkaar gemoduleerd in de groef. Een geringe scheefstand van het afspeel element of de naald ervan veroorzaakt onmiddelijk overspraak.
 
Ruis als principieel stoorsignaal

Ruis is een principieel probleem bij zeer gevoelige voorversterkers. Kabels hebben er geen invloed op. Als er een ruisprobleem is in een audio installatie dan hoor je dat in de pauzes van de muziek (oor aan de luidspreker, je hoort een soor sis-geluid)
Bij weergave van CD's en dergelijke is ruis geen enkel probleem; de signaalsterkte op de signaalkabels is zo groot dat de principiele ruis volstrekt verwaarloosbaar is.
  
Stoorsignalen afkomstig van buiten de audio installatie

Zo af en toe komen zulke problemen voor in audio apparatuur. Meestal gaat het om een brom-probleem, en soms gaat het om de instraling van een al-of-niet legale radio/TV-zender in de buurt. In al zulke gevallen manifesteert zich dit als bijgeluiden die goed onderscheidbaar zijn van de muziek. Zet de CD-speler op pauze, draai de volume regelaar flink op en luister met het oor aan de luidspreker. Als je niets anders hoort dan wat zachte ruis dan is er niets aan de hand.
Als er echt zo'n probleem is kan een andere signaalkabel een verschil uitmaken, maar meestal moet er dan veel meer gebeuren. Dit is geen gemakkelijke materie.
Nogmaals: zulke stoor-problemen hebben geen effect op de klank of de ruimtelijke weergave; het manifesteert zich uitsluitend in bijgeluiden.
Zie het hoofdstuk over storing.
  


Bij klasse D  (=schakelende) versterkers:

Aliassing
Klasse D versterkers werken bij tamelijk hoge schakelfrequenties. Indien een (digitale)signaalbron restanten van de clockfrequentie in het uitgangssignaal laat kan dit interferentie problemen geven. Er ontstaan verschil-frequenties tussen de schakelfrequentie van de D-versterker en de (harmonischen) van de clockfrequentie van het digitale apparaat.

andere EMC problemen  


Bij regelapparatuur:

Krakende potmeters. Soms helpt het om de knop eens flink heen- en weer te draaien, desgewenst met uitgeschakeld apparaat. Iets ingrijpender is schoonmaken met een geschikte spray.
 
Schakelaars met slecht contact. Ook hier helpt flink draaien vaak, maar een geschikte spray zoals Kontakt 60 werkt vaak beter.


Bij analoge opslagmedia (vinyl plaat):   Zie ook Platenspeler 

wow
Wow is een langzame verandering van de toonhoogte, vooral als er een luide passage optreedt. Dit kan veroorzaakt worden door een te zwaar lopend plateau of een onvoldoend krachtige of slippende aandrijving, waardoor het toerental van de plaat afneemt. Bij een luide passage is er beslist meer wrijving tussen de naaldpunt en de plaat.
  
jengel
Jengel is een regelmatige verandering van de toonhoogte, in het ritme van de draaisnelheid van de plaat. Het kan veroorzaakt worden door een gebrekkig loopwerk, maar ook door een erg hobbelige plaat. Bewaar vinylplaten zuiver vertikaal staand of horizontaal liggend en ver van verwarmings apparatuur of zonneschijn.

rumble
Rumble is een zeer laagfrequent rommelend geluid dat veroorzaakt kan worden doordat trillingen van de aandrijfmotor overgebracht worden op het plateau, maar ook door erg hobbelige platen. Het kan ook in de opname zitten, als die bijv. gemaakt is in een kerk waar een tram, trein of metro langs rijdt.

stof
Stof en ander vuil (vingerafdrukken, biervlekken) is de notoire vijand van vinylplaten. Het uit zich door tikken of een krakerig geluid, maar vaker nog door vervorming, als een dikke stofklont het goede contact tussen naaldpunt en plaat verhindert. Dat is bijna altijd goed te zien. De remedie is om de platen zorgvuldig te behandelen en evt. schoon te maken. Inspecteer ook altijd de naald voordat je die op de plaat zet. Een stofborsteltje is vrijwel altijd nodig.
 
statische ladingen
Statische (elektrische) ladingen verraden zich door een veelvuldig krakend geluid. Het van dichtbij be-asemen (huuhhh) van de plaat helpt vaak.In ernstige gevallen is schoonmaken van de plaat een remedie. Nat afspelen elimineert het probleem volledig. 

te geringe naalddruk
Een te geringe naalddruk veroorzaakt een zeer onaangename vervorming, vooral in de luidere passages. Als je zoiets vermoedt kun je de naalddruk tijdelijk verhogen door een cent of stuiver op de afspeelkop te leggen. Als het dan beter wordt dien je de naalddruk opnieuw in te stellen volgens de instructies en specificaties van de platenspeler en het element. Maar check ook of er geen stof of ander vuil in het spel is want dat geeft ongeveer dezelfde problemen.

gebrekkige dwarsdruk compensatie
Bij het afspelen van een plaat treedt er een naar binnen gerichte kracht op de naald op, waardoor de naalddruk op de binnenwand van de groef groter is dan die op de buitenwand. Goede platenspelers hebben daarvoor een instelbare compensatie, soms een veer-instelling, soms een gewichtje dat de arm naar buiten trekt.
Als deze instelling onjuist is krijg je in het linker of rechter kanaal vervorming te horen, alsof de naalddruk te gering is. In het linker kanaal als de dwarsdruk compensatie te gering is en in het rechter kanaal als de compensatie te sterk is.
De (zeldzame) platenspelers met een tangentiŽle arm hebben geen last van dit verschijnsel.

gebrekkige RIAA correcties.
Bij het snijden van de master waarvan de platen geperst worden, worden lage frequenties verzwakt -of zo je wilt- hoge frequenties versterkt. Dat wordt gedaan omdat de uitslagen van de groef bij lage frequenties anders veel te groot zouden worden. Bij de weergave moet hiervoor gecorrigeerd worden; dat heet de RIAA-correctie (RIAA = Recording Industry Association of America) en dat is sinds pakweg 1960 een algemeen gebruikte standaard. Niet alle voorversterkers voldoen echter goed aan die standaard, en bij oudere (mono) platen zijn vaak andere correcties nodig.
Je merkt het door een gebrek aan hoge of lage tonen. 

Maar ook: Bij nogal wat vinylplaten werd er extra gekort op het laag, want dan kan er meer speelduur op de plaat. Vaak is een dergelijk gebrek aan laag niet meer achteraf te corrigeren, het is er gewoon niet.


Bij analoge opslagmedia (magneetband):  

wow
Wow is een langzame verandering van de toonhoogte. Kan veroorzaakt worden door een gebrekkig loopwerk. In het bijzonder een te zwaar- of aanlopende haspeldrager kan zulks veroorzaken.  

jengel  
Jengel is een wat snellere verandering van de toonhoogte die bij bandapparatuur vaak veroorzaakt wordt door een gebrekkige aandrijving van de capstan of door een onregelmatigheid (deuk) in de aandrukrol.

flutter
Flutter is een snelle verandering van de toonhoogte die eerder als vervorming herkend wordt. De oorzaak is het in trilling geraken van het stukje band tussen de capstan/aandrukrol en de weergeefkop. Dat kan o.m. door een te hoge bandspanning komen, veroorzaakt door een te zware aandrukking van de band bij de weergeefkop.
  
modulatieruis
Een ruisbijdrage die toeneemt met de signaalsterkte. Dit fenomeen komt typisch voor bij oudere soorten magneetband. Er is niets aan te doen bij bestaande opnames.

magnetische weergeef kop
De weergeef kop kan gemagnetiseerd raken door diverse oorzaken, maar niet gemakkelijk. Het manifesteert zich door een toegenomen ruisnivo bij de weergave.
Remedie: Koppen demagnetiseren. Bij bandopnemers die dezelfde kop gebruiken voor opnemen en voor weergeven treedt het niet vaak op, het opneem proces veroorzaakt in vrij grote mate dat de kop gedemagnetiseerd wordt.

versleten weergeefkop
Bij een versleten weergeefkop is er een putje ontstaan bij de "spleet", midden op de kop. Hierdoor maakt de band niet goed contact meer met de kop en worden hoge frequenties zwakker weergegeven. Zulke slijtage treedt normaliter op bij intensief gebruik, door het stukje vilt dat de band tegen de kop aandrukt.
Goede bandopnemers hebben dat vilt niet, daar wordt de band alleen door de bandspanning tegen de kop gedrukt en vindt de slijtage gelijkmatig plaats.

gebrekkige weergeef correctie
Net als bij vinyl-registratie worden bij band opnemers de lage frequenties ook zwakker opgenomen dan de hoge, en bij weergave moet daarvoor gecorrigeerd worden. De benodigde correcties zijn echter nogal afhankelijk van de gebruikte bandsoort (standaard, chroom-dioxide, etc...)   

fout ingestelde bias stroom
Bij het opnemen met een analoge bandopnemer wordt het audiosignaal gemengd met een hoogfrequent (ca. 60-100 kHz) z.g. bias signaal naar de opneemkop gevoerd. Dat bias signaal dient er voor om de magneetdeeltjes van de band even goed "door elkaar te rammelen" zodat de juiste magnetisatie achterblijft.
Bij een afwezig of te zwak bias signaal wordt het audiosignaal in z'n geheel te zwak en vervormd vastgelegd. Bij een te sterke bias worden vooral hogere frequenties verzwakt, omdat het sterke bias signaal ook als wis-signaal gaat werken. (het wissen van een analoge magneetband gebeurt door de wiskop, met diezelfde bias frequentie maar dan veel sterker)
De vereiste sterkte van het bias signaal hangt ook af van de gebruikte bandsoort.

kopscheefstand
Wanneer een bandopname afgespeeld wordt met een weergeefkop die scheef staat t.o.v. van de opneemkop bij de opname (bijv. als een band afgespeeld wordt op een ander apparaat dan waarmee het opgenomen is) vindt er in eerste instantie verlies van hoge frequenties plaats. Bij ernstige scheefstand ontstaat er een onderdrukking van zeer bepaalde frequenties, een z.g. comb-filter. Dit produceert een vrij specifiek slissend geluid, maar niet scherp.

demagnetisatie van de band
Als een magneetband lang bewaard wordt zonder afgespeeld te worden, en vooral bij een te hoge temperatuur, kan er een verlies van de hoge frequenties optreden. Dat komt doordat de magneetdeeltjes bij die hoge frequenties dicht bij elkaar liggen en een demagnetiserend effect op elkaar hebben. Er is achteraf niets meer aan te doen, behalve die frequenties extra te versterken, maar dat levert ook extra ruis op.

doordrukken of band-echo
Als een magneetband lang bewaard wordt zonder afgespeeld te worden kan het gebeuren dat de magnetisatie van een sterk signaal op de ene winding een magnetisatie veroorzaakt op de windingen die er direct boven of onder liggen. Als het signaal op die windingen zwak is kun je daar soms een zwakke versie van dat sterke signal horen, als een vůůr of nŠ echo. Zulke band-echo's zijn wel eens te horen bij Axx opnames op CD of vinyl, vooral bij het begin, of wanneer er een sterk geluid komt direct na een pauze. 

Bij kabels:  

slecht contact.
In het bijzonder bij tulp-stekkertjes (ook cinch of RCA genoemd) kan er een slecht contact ontstaan door corrosie, of doordat ze niet goed klemmen. Corrosie problemen kun je voorkomen door verguld materiaal te gebruiken, klemproblemen kun je verhelpen door het pennetje en/of het tulpje een beetje onrond te knijpen met een kleine tang.

weerstand
Bij luisprekerkabels veroorzaakt een te hoge kabelweerstand en verminderde demping van de luidsprekers. Dit wordt doorgaans het sterkst gemerkt aan de basweergave die wat boemerig wordt. Zie ook Luidsprekerkabels.
Bij signaal kabels speelt de weerstand geen enkele rol.

capaciteit
Bij lange signaalkabels (bijv. om je muziek ook in andere ruimtes te kunnen horen met een versterker aldaar) kan er een verzwakking van de hoge frequenties optreden. De uitgangsimpedantie van de signaalbron speelt hier ook mee.
Rekenvoorbeeld: Signaalkabels hebben een capaciteit die tussen 100 en 400 pF/m ligt. De uitgangsimpedantie van de meeste moderne signaalbronnen is kleiner dan 100 Ohm. Voor een 10 meter kabel geeft dit dan 4 nF x 0.1 kOhm = 0.4 usec tijdconstante. Daarbij hoort een 3dB kantelpunt van 160 / 0.4 = 400 kHz. Niets aan de hand dus.
Bij luidsprekerkabels van gebruikelijke lengte speelt de capaciteit geen enkele rol.

zelfinductie
Bij luidsprekerkabels veroorzaakt een te grote zelfinductie een tekort aan hoge frequenties. De zelfinductie van een kabel hangt direct samen met de oppervlakte van de lus die door de heen- en weergaande aders gevormd wordt. Als je losse draden gebruikt zorg dan dat ze enigermate getwist zijn, zodat ze dicht bij elkaar blijven.
Bij signaalkabels speelt de zelfinductie geen enkele rol.

karakteristieke impedantie en afsluiten.
Dit aspect is van belang bij hoogfrequente signalen zoals video en digitaal audio. Zie Karakteristieke Impedantie.
Het karakteristiek afsluiten van analoge signaalkabels en luidsprekerkabels is zinloos, niet zelden ontstaat er vervorming omdat de signaalbron zulke lage impedanties niet kan aansturen. 


EMC-problemen:  

aardlussen
Aardlussen ontstaan als meer dan 1 apparaat in een audio installatie via verschillende wegen geaard zijn. Meestal is dat geen probleem, maar soms heb je er last van, meestal uit het zich door een brom- of zoem-geluid.
Er is een apart hoofdstuk over aardlussen.

antenne werking
Alle elektrische geleiders werken als antenne, dus ook kabels. Alle kabels in een audio installatie zullen alle radio-signalen oppikken van alle zenders die ter plekke te ontvangen zijn. Als daar bijzonder sterke signalen bij zijn van zeer dichtbije zenders kan dat problemen geven. Zie het hoofdstuk over storing.

buurman is radiozendamateur
De echte zendamateurs die zelf hun apparatuur bouwen (dus niet die 27 MHz bakkenisten) hebben veelal de kennis in huis om stoorproblemen te verhelpen, of anders kennen ze wel iemand die dat kan. Als je er last van hebt spreek hem/haar er dan op aan. Zie het hoofdstuk over storing.

mobiele telefoon
Een mobiele telefoon is -als 'ie comuniceert met het basisstation- een behoorlijk sterke radiozender die op korte afstand (< 1 meter) gemakkelijk audio apparatuur kan storen.
Je hoort dan een een onderbroken zoemend of krakerig geluid. Als je zoiets merkt in je audio apparatuur hoef je je geen zorgen te maken dat je spullen "overgevoelig" zijn en dus ook wel andere storing zullen oppikken. Die telefoon is gewoon op korte afstand een heel sterke stoorzender.
De remedie: Hou mobiele telefoons uit de buurt van je audio spullen.

Wifi en BluTooth spullen
Voor Wifi en BlueTooth spullen geld in feite het zelfde als voor de mobiele telefoon, alleen de sterkte van die zendertjes is veel geringer. In de praktijk heb je er bijna nooit last van.